中国现在是世界上首屈一指的制造业大国,然而,发展制造业最重要的一环——能源,我们却经常被“卡脖子”,这是因为我国的能源呈现出“富媒、贫油、缺气”的结构,不得不大量依赖国外的进口。
然而,随着在南海的勘探深入,中国发现了一个“破局点”,它就是可燃冰,一种“后石油时代”的全新能源。仅是初步的估算,我国的可燃冰储量就达到了世界第一,如果未来能够实现商用,中国有望斩破现今能源局势,实现自给自足的周转。
那么,可燃冰要什么时候才能在我国实现商用?它未来可能取代石油、煤炭和天然气的地位吗?
可燃冰是什么?
可燃冰,正式名称是甲烷气水包合物。
它通常在低于10℃的低温和大于10MPa的高压下生成,在海洋中有大量储存,偶尔也会上浮到浅水层,海床上时而能看到灰白色的、像是脏污冰块一样突起的“矿藏”,拿在手中,能感觉到它给人的感觉很像冰块,但它会不断释放出“白雾”,有火源凑近时甚至还能燃烧起来,那就是可燃冰。
它作为能源的价值来自内含的天然气,甚至说它是天然气的“压缩包”也不为过:1立方米的可燃冰分解后,可以释放出164立方米的天然气。
这也是可燃冰被称作新世纪清洁能源的原因,因为它进行完全的燃烧反应之后只会产生二氧化碳和水,杂质极少,不同于煤炭燃烧会产生大量粉尘、氮氧化物等污染物。
而且,世界上有很多可燃冰,公认的可燃冰储量有1000万亿立方米,相当于有天然气的2~10倍,同时这个储量也是所有化石燃料总碳量的三分之一,作为替代能源而言,可燃冰再完美不过。
世界上的可燃冰都分布在哪里呢?经过了大半个世纪的追寻,科学家们发现海底和陆地均分布有可燃冰,在我国近海尤其多,包括但不限于大西洋两岸、太平洋周边和印度洋北部。不仅如此,我国的青藏高原冻土区也是可燃冰重要的陆域分布区,很难不说是自然给予中国的馈赠。
中国地质调查局官网《可燃冰在哪里?》
中国是一个贫油贫气国家,又是制造业大国,在此前经常因为能源问题被他国“卡脖子”,如果能将天然气开发为可商用能源,中国面临的问题将得到很大程度的解决,既能够促进制造业的发展、民用燃气的降价,还能为碳达峰和碳中和的目标提供帮助。
除了中国以外,我们的邻国日本也是一个资源贫乏的国家,他们对可燃冰的需求相当迫切,开采的事件也比中国要早,但至今没有听到日本开始大量商用可燃冰。这是因为,可燃冰的开采一直是一个世界级的难题。
可燃冰开采有多难?
之所以难开采,是由于一旦开采不慎,就会带来严重的后果。
一、地质灾害。可燃冰经过多年的沉积,早已成为了海床的固结物,开采的量多达,或者操作不慎使得甲烷从可燃冰中释放出来,很有可能会毁掉海床的物理性质,使得土地软化,出现海底滑坡。
水合物一旦大量分解,就会发生海底滑坡
不仅如此,覆盖可燃冰的海底底层普遍是砂质,我们现有的海底钻井等设备就是依赖于这层薄薄的地层,海底土地被破坏,还有可能造成大量的砂石涌进管道,导致海底输电、通讯电缆和石油钻井平台等工程被破坏,这些甚至会影响到陆地上的工作和生活。
二、海水汽化和海啸。
大量甲烷从可燃冰中释放出来,不仅会进入大气,还会让海洋中的甲烷浓度急剧增加,导致海水被汽化,海洋生物大量死亡,严重时还可能引起海啸。
海啸
三、更进一步的温室效应。
甲烷的温室效应要远远高于我们熟知的二氧化碳,大约能达到二氧化碳的20倍左右,而且,由于可燃冰储量丰富,如果这些甲烷全部逸散到地球大气当中,带来的将是3000倍于现在甲烷浓度的灾害。
甲烷碳当量是二氧化碳的25倍
因此,要避免以上的系列事件发生,首先要避免甲烷从沉积层释放,也就是说,开采可燃冰的过程必须维持高压或低温,也就是说,开采这个过程本身就非常耗费能量,如果技术不成熟,开采可燃冰不仅危险,而且其性价比将远远比不上开采其他化石能源。
而且,由于海底矿物较为脆弱,要在底层建立开采装置,就犹如“在豆腐上打铁,用金刚钻绣花”,非常考验技术,存在很大的风险。
我国可燃冰何时能实现商用?
不过,我国目前一直在进行可燃冰的勘探和试开采,从1999年至今,已经取得了喜人的进展。
2007年,我国首次在南海北部取得了可燃冰的实物样品,成为了继美国、加拿大、日本之后的第四个掌握了实物样品的国家;
2009年,我国勘探到青藏高原五道沟永久冻土区、青海省祁连山南缘永久冻土带都存在大量可燃冰,油当量达到350亿吨以上;
2013年,在广东沿海珠江口盆地首次钻获高纯度可燃冰,再次发现可开采的储量;
2017年,我国首次可燃冰试采成功,在南海海域实现了连续187个小时的稳定产气;
2020年,第二次试采也圆满成功,产气规模达到了第一轮的4.8倍,创造了产气总量、日均产气量的两项世界纪录。
2020年,中国完成第二次可燃冰试采气
一直以来,国际的可燃冰勘查试采科技一直存在垄断,我国只好进行自主研发,最终,凭借着12项核心装备、以水平井为核心的32项关键技术,中国完成了第二轮试采目标。
中国可燃冰的产业化也不远了,自然资源部中国地质调查局的副局长表示,中国将力争在2030年前完成产业化目标,早日商用,为经济社会所服务!
可燃冰有可能替代石油吗?
作为饱受关注的“新星”能源,它能否动摇石油在现今的地位,也是人们非常关注的问题。
现阶段来说,这很难,不仅仅是因为开采技术还需要进步,更因为石油的泛用性更好,它不仅是能源,更是一种重要的化工原料,我们现代很多工业用品——塑料、橡胶、化妆品等等,没有什么能够离开石油的支撑。
而可燃冰的产物主要是天然气,以及少量的淡水,它很难完全替代石油的作用,但是,可燃冰作为现在储量最大的替代能源,汽车、炼钢、纺织、电力等领域,都可以让它大展身手。虽然替代石油还有难度,但是商用之后替代天然气和煤炭还是绰绰有余的。
届时,世界的能源或将呈现出“可燃冰”和“石油”二足鼎立的局势,而中国面对这些能源,必然会以积极的态度去争取。