日本地震、火山活動頻繁,災害不斷。但是,火山、地下熔漿在給人類帶來災害的同時,也帶來了豐富的地熱能源。2011年的“3.11”大地震導致福島核電站發(fā)生核泄漏,日本國內棄核、發(fā)展地熱能的呼聲也隨之高漲。日本地熱的潛在發(fā)電能力巨大,但開發(fā)進展緩慢,他們遇到了什么難題呢?
全球七成地熱發(fā)電設備日本產
日本被稱為火山列島,擁有火山119座,作為日本象征的富士山,就是典型的層狀火山。正因為擁有這些火山,日本的地表下蘊藏著大量熔漿。據權威統計,日本地熱資源的蘊藏量排名世界第三,達2347萬千瓦。世界70%的地熱發(fā)電設備由日本的富士電機、東芝、三菱重工公司提供。日本如今有18處地熱發(fā)電站,地熱發(fā)電能力只有53萬千瓦。龐大的地熱能源深眠著,等待人們去開發(fā)。
隨著民眾反核呼聲漸高,日本電力企業(yè)紛紛將目光轉向地熱發(fā)電,但地熱發(fā)電的總量過小,地熱發(fā)電僅占日本發(fā)電總量的0.2%,對日本能源的貢獻有限。
所謂地熱發(fā)電,通常是指利用從地下2000至3000米處涌出的熱水、蒸汽進行發(fā)電的方式。日本很多地方的地下蘊含著高達200攝氏度的高溫高壓熱水,這些熱水順著泉水管道上升、噴出大量水蒸氣。一般來說,這些蒸汽進入發(fā)電廠的渦輪,帶動扇葉轉動、通過連接的發(fā)電機,將該過程產生的機械能轉化為電能。發(fā)完電后,蒸汽基本還原為溫水,通過冷卻塔進一步冷卻后,返流到地下。
“地獄釜”是利用100攝氏度的溫泉蒸汽做菜
日本利用地熱發(fā)電近百年
日本最初利用地熱發(fā)電的時間可追溯到1919年。當時,身為日本帝國海軍中將、男爵的山內萬壽治,對國家的能源安全表現出濃厚的興趣,并在沖繩的大分縣成功挖掘出地熱噴氣孔。此后,在山內萬壽治的研發(fā)基礎上,東京電燈研究所所長太刀川平治成功實現發(fā)電1.12千瓦,這是日本利用地熱發(fā)電的第一個范例?上У氖牵責岚l(fā)電此后再無大進展。一直到1966年10月8日,巖手縣八幡平市的松川地熱發(fā)電站(日本重化學工業(yè)株式會社)才開始發(fā)電運營。
1978年12月,在第二次世界石油危機的大背景下,日本地熱學會掛牌成立。
1980年5月,日本出臺了《石油替代能源開發(fā)及引進促進法》。
1985年10月,日本創(chuàng)設地熱發(fā)電補助金制度。
1989年1月,日本地熱發(fā)電能力達53萬千瓦。
2008年,日本經濟產業(yè)省開展對地熱能源的研究。
2010年,日本環(huán)境省的調查結果稱,日本的地熱儲量為3.3萬兆瓦。
2012年,日本將地熱發(fā)電的收購價定為,“在今后15年間,每度電為42日元(約合人民幣2.6元)”。
地熱發(fā)電也有污染
有人可能納悶,日本擁有這么大的地熱儲量,如此先進的地熱開發(fā)技術,為什么沒有大舉開發(fā)地熱能?
原因之一是,地熱資源集中的地方,往往是公園、溫泉旅游地,附近居民很難接受在這些風光優(yōu)美的地方建發(fā)電站。
此外,地熱開發(fā)還面臨以下問題:
1.在地熱發(fā)電過程里產生大量硫化氫,因此不能說地熱發(fā)電是零污染;2.開采、鉆探過程中、水蒸氣噴出都會產生噪音,招人反感;3.對熱水、蒸汽的開采容易造成地表下沉;4.開采時容易使地層里的硫磺等物質流出,會對附近河流、土壤造成污染;5.噴出的熱水、水蒸氣會對附近植物造成損傷,損毀景觀形象,對旅游業(yè)不利;6.地熱發(fā)電會與附近溫泉搶奪熱水,嚴重影響溫泉從業(yè)者的生意。
日本八丈島地熱館展示了一些地熱發(fā)電原理
地熱發(fā)電成本太高
地熱發(fā)電在經濟方面的風險也很多。例如:花了大量人力、物力、財力,但最后發(fā)現開采的位置并非地熱能源集中地;或者開發(fā)后才發(fā)現,水井的熱水減少,水井需要挖深;而且,從調查、選址、施工到最終發(fā)電需要花10至15年時間,在此期間,存在電價下降、無法盈利的風險。有人估算,在日本,1千瓦時(度)電的成本如下:地熱16日元,水力13.6日元,燃油火電10.2日元,燃煤火電6.5日元,燃氣火電6.4日元,核電5.9~14.2日元,比較起來,地熱的發(fā)電成本 。
此外,很多地熱發(fā)電站為了維持發(fā)電量,通常要挖很多發(fā)電補充井,平均要花3.1年才能挖好一口井。即便挖好井,也往往無法完成預定發(fā)電量。1997年是日本地熱發(fā)電高峰期,該年實現發(fā)電37.57億度,但到2010年發(fā)電量降為26.32億度,下降了30%。
日本的八丈島地熱發(fā)電站,是東京電力 一座地熱發(fā)電站
政府提高給地熱發(fā)電的補助
2003年,日本政府發(fā)布了“新能源特別措施法(RPS法)”,法律要求每家電力公司有義務開發(fā)一定量的新能源發(fā)電。當前,為了促進地熱能源的充分合理運用,日本政府正研究解除上述規(guī)定,僅要求電力公司采取特定方法發(fā)電即可,不做開發(fā)量的約束。
為了在技術、資金上支持地熱發(fā)電,日本經產省牽頭成立了由電力公司負責人、相關學者組成的研究會。2009年4月,日本對地熱電站的前期投資給予資金援助。為普及地熱發(fā)電,日本經產省加大政策扶持力度,增加開發(fā)地下資源建設發(fā)電設備的相關補助。目前,政府補助20%的開發(fā)費用,正研究將補助提高至33%。
地熱能取代核電不現實
北海道網走市政府社會教育科科員石冢貴子在接受《環(huán)境與生活》雜志記者采訪時表示,福島核泄漏后,人們強烈呼吁廢棄核電站。但日本是能源匱乏的國家,放棄核電,全部用火力發(fā)電,將使煤炭、石油價格高漲,直接導致電價攀升,風力、水力、太陽能發(fā)電,則要受氣候影響,能否充足供應還是個問題。這樣看來,地熱發(fā)電無疑是 選擇。
日本《經濟傳書鴿》報記者大本博哉則說,就日本目前而言,完全廢棄核電是不現實的,現在如果完全脫離核電的話,勢必給日本經濟、國民生活造成休克性打擊。他希望在地熱能源較多的沖繩等地多建立地熱發(fā)電廠,以盡量減少對核電的依賴。
日本專門為溫泉立法
除了用于發(fā)電,日本人在利用地熱方面,還有很多妙招,泡溫泉就是其中之一。
1948年7月10日,日本出臺溫泉法。該法律規(guī)定,作為溫泉必須具備以下條件:水溫必須保持在25攝氏度以上,不滿25攝氏度的溫泉被稱為冷泉、礦泉;
日本從明治時期(1868年1月25日至1912年7月30日)開始對溫泉展開科學研究;
昭和時期(1926年12月25日至1989年1月7日)的研究成果證實,溫泉具有醫(yī)療效果,這使得利用溫泉療養(yǎng)的人數大幅增加;1931年,九州大學成立溫泉醫(yī)療學研究所,先后有6所國立大學開始研究溫泉療法。
利用地熱開發(fā)旅游和美食
日本的很多賓館里往往設有很大的溫泉浴池,一些賓館房間的室外設立露天小浴池、浴缸,入住者在自己的房間就能享用溫泉等。很多溫泉資源豐富的城市設有溫泉街等,其特色相互比拼,讓溫泉成為重要的旅游資源。
北海道有個旅游場所名為砂湯,北海道網走市觀光部部長曾邀記者和兩位來自臺灣的游客前往。記者到了那里才明白“砂湯”一名的由來:日本的“湯”是溫水、開水的意思。在這個地方刨開沙子就能讓腳泡溫泉,水溫高達58度。泡完腳后,在圍成四方形的寬厚長板條、類似固定的長條凳子上坐下,就可以在溫泉水中洗腳、換上鞋子。
除了“泡湯”,溫泉還可以做菜。在江戶時代,沖繩大分縣別府市鐵輪區(qū)就開發(fā)出“地獄釜”的菜式,這個名字讓人覺得可怕,其實是利用100攝氏度的溫泉水蒸氣做菜,因為溫泉噴出的那個地方被人們稱為“地獄”。當地能提供地獄釜的旅館有5家。在這些旅館的房間、設備上蒸菜,菠菜僅需20至30秒、蝦類2至3分鐘、芋類20至30分鐘就熟了,游客還可以自帶菜肴前往蒸煮享用。
日本很多地方還利用溫泉培養(yǎng)獨具特色的魚類,甚至利用溫泉育種、栽培蔬菜等。在日本的很多地方還利用溫泉融雪,以節(jié)省機械清掃帶來的能源消耗、環(huán)境污染等;也有人將溫泉水用管道接入房間壁內,在冬天取暖。這些都是環(huán)保、節(jié)能的好辦法。
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