可燃冰是天然气水合物,也被人称作是固体甲烷,是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质。可燃冰低碳环保又储量丰富,一跃成为现代社会解决能源匮乏的有效途径,引发多国对其青睐有加,投入巨资展开研究。早在1778年,英国化学家普得斯特开始研究形成可燃冰的温度和压强。直到现在,可燃冰依然是一个概念股,并未真正走向商业化。所以每当说起清洁能源的时候,人们对于可燃冰的争议还是很大的,那么可燃冰到底是不是清洁能源?
1、神奇的可燃冰
可燃冰之所以被称作冰是因为它是甲烷为主的有机分子被水分子包裹而成,既含水又呈固体,看起来像冰,但很容易被点燃,可以说是冰与火相容的典范了。自然界中可燃冰的颜色以白色为主。如果可燃冰除了甲烷以外还含有较多的乙烷、丙烷等大分子量的气体,那么可燃冰的颜色就可能像墨西哥湾海底的棕黄色可燃冰。可燃冰不仅颜色不同,而且形状各异。我国在珠江口盆地东部海域发现的可燃冰就有5种形态:厚层块状、薄层状、结核状、脉状以及分散状。而在我国祁连山冻土带,可燃冰的形态呈薄层状、分散状。
在全球范围内,可燃冰存在于大陆架边缘、陆上冻土带,或在1万5千年前,由于海平面上升淹没过去的离岸残留的冻土带。可燃冰也可以从沉积物之下开采,如世界上最大的淡水湖—贝加尔湖。 全球99%的可燃冰存在于海底的可燃冰稳定带之中。温度越低,水越深,水压力越大,可燃冰越利于生成。
2、可燃冰作为未来能源当之无愧
和石油天然气一样,可燃冰也是来源于古生物遗骸。这些古生物遗骸的沉积物通过细菌分解后产生甲烷,在低温和高压的环境下形成可燃冰。可燃冰的能量密度非常高,同等条件下燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍。
另外,可燃冰储量很大。据估算,世界上可燃冰中所含有机碳的总量是地球上已探明传统化石燃料中含碳总量的两倍,可够人类使用1000年。第二,可燃冰的能量密度很高。1立方米可燃冰可转化为160-180立方米的天然气和0.8立方米的水。因此,可燃冰是一种具有重大战略意义的未来能源,被称为21世纪的替代能源是当之无愧的。
最重要的是,可燃冰的污染很少。可燃冰燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,污染比煤、石油小很多。燃烧后仅会产生少量二氧化碳和水,是真正的绿色能源。
3、可燃冰不算清洁能源,采收率低,商业化尚早
很多人对于可燃冰存在一个误区,认为可燃冰燃烧后污染少就是清洁能源。其实不然,可燃冰不算是清洁能源,更有文章声称可燃冰是高效的清洁能源,这就更不合适了。传统意义上,清洁能源指的是对环境友好的能源,意思为环保,排放少,污染程度小。但是这个概念不够准确。清洁能源容易让人们误以为是对能源的分类,认为能源有清洁与不清洁之分,从而误解清洁能源的本意。清洁能源的准确定义应是:对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。要进军清洁能源行列,环保绿色是基础,这点可燃冰符合。但是另外两点也要同时具备,清洁能源不是对能源的简单分类,而是指能源利用的技术体系;另外清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性。光是后两点就是可燃冰现在无法达到的,也许未来可燃冰确实能称为清洁能源,现阶段可燃冰只能说是一种未来能源。
我国可燃冰资源储存量则相当于1000亿吨石油,其中南海海域是我国可燃冰的主要分布区,有近800亿吨储量。因此,可以毫不夸张地说,从可燃冰的开采到应用在人们的生活中,还有很多问题需要解决。
可燃冰开采难度之大也是业界公认。可燃冰靠低温高压封存,如果温度升高,水合物中的甲烷可能溢出;或者如果冰块消融,导致压力回升,一旦控制不当,可能造成海底滑坡等地质灾害。目前可燃冰开采的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。可燃冰气藏的最终确定必须通过钻探,其难度比常规海上油气钻探要大得多,一方面是水太深,另一方面由于可燃冰遇减压会迅速分解,极易造成井喷。
可燃冰只有产出高于投入,才能进行开采,才能应用到人们生活中。目前,我们还需要在提高产气量、降低开采成本、大规模开采的环境保护等方面进一步开展工作。在未来,可燃冰会应用在人们生活的多个方面,如发电、化工工业、城市燃气、海水淡化等。