顶层政策支持。以立法形式将商业航天纳入国家战略,最终转化为国家航天竞争优势。2015年以来,欧洲航天局出台“商业航天发展网络”一揽子计划,支持商业航天企业参与近地轨道任务,甚至承担月球计划的部分基础设施建设。美国先后颁布《商业航天发射法案》《陆地遥感商业化法案》《商业航天发射竞争法案》《美国国家航天政策》等一系列相关法案,为商业航天发展提供有力保障。
在化石燃料不断告急的今天,人们居然将希望寄托在了南海下的冰层中,因为这里有丰富的可燃冰。
尤其是前些年,可燃冰更是风头大盛,甚至一度被传能帮助我国完全摆脱石油依赖。然而近几年,很少有人再提起可燃冰了,我国大量的可燃冰何时才能开采出来用?
冰为什么能燃烧?为什么大家都对可燃冰那么执着?那就要看看可燃冰,比起一般能源有什么优势。
首先,作为冰,可燃冰为什么能够被火点燃?
这主要是可燃冰并不是全部由水组成的,其中含有很多的天然气,碰到火就会被点燃。
可燃冰的能量密度能达到煤炭的足足10倍,哪怕只是目前已知储量的15%,就可以满足全世界200年的能源消耗。且燃烧产物只有二氧化碳和水,不存在其余废气和有毒有害颗粒物,是妥妥的清洁能源。
可燃冰在世界上的分布非常广泛,27%的陆地和90%的海域都存在可燃冰,全球可燃冰的含碳量,甚至超过了已探明的煤炭、石油、天然气三者含碳量总和的两倍。
可燃冰的形成条件更令人开心的是,我国的可燃冰储存量世界第一。
经勘测,我国的可燃冰主要分布在青藏高原和东海、南海海域。为什么大多分布在这种极端环境之下呢?
其实可燃冰的形成必须要满足三个条件:低温高压环境、存在甲烷气源以及充足的水分。
可燃冰只能在0-10℃稳定存在,并且至少要30个大气压的压力。如果温度过高,或者压力不够大,天然气与水的结合就不会那么紧密,那么可燃冰便会“烟消云散”。
南海底部与青藏高原的永久冻土层,便给可燃冰的形成提供了低温高压的环境,水分自然也不用愁。
那天然气又是哪来的呢?天然气本身也是一种混合气体,而其中的主要成分,就是甲烷。
像是南海海底,有很多古生物尸体,随着时间推移,这些古生物尸体会被海底的微生物分解,从而产生甲烷。而青藏高原的深层地壳中,也刚好会逸出天然气。
环境有了,原料有了,可燃冰便自然而然地形成了。
可燃冰的应用前景除了显而易见的替代传统能源,可燃冰在与管道领域和制冷领域相结合上,也大有可为。
近十年天然气的使用越来越广泛,在我国绝大部分城市家用天然气管道已经普及,全国各地的厨灶、供暖也都逐渐由燃煤变为燃气。
这样一来,我国对于天然气的需求逐渐大增,每年的进口量也在稳步提高。而我国储存的可燃冰,能有效解决天然气的供应问题,以防陷入被国外“卡脖子”的困境。
目前我国的油气管现发展得已经较为成熟,完全可以做到可燃冰分解后可以快速通过天然气管道,送到全国各地,快速进入市场。
所以只要可燃冰能大规模开采投入商用,基本可以解决全国的燃气供应问题。
除此之外,听上去只能用来烧的可燃冰,又为什么可以跟制冷领域扯上关系?
可燃冰在常温条件下会升华,也就是我们常说的“挥发”,可燃冰在挥发的过程中会吸收大量的热量,从而达到降温的效果。
根据实验数据得到,一立方米的可燃冰升华所吸收的热量,大约在2万到3万KJ之间,而一立方米的干冰升华所吸收的热量仅为5710KJ。也就是说,可燃冰的制冷效果比干冰还要好得多。
所以可燃冰可以代替制冷剂用在空调、冰箱等制冷装置上,相比于传统的制冷剂,它不仅制冷效果好,对环境产生的污染也更少。
可燃冰为何销声匿迹听上去可燃冰的应用前景一片光明,但是为什么我国不大力开采呢?
首先就是难在开采方法上。
目前我国主流的可燃冰开采方式有三种:热激发、减压法和化学抑制剂法。
热激发法很好理解,简单来说,用热水把可燃冰“化开”,具体是将温水、热流体等注入可燃冰储层,使得天然气和水分离开来,这种方法被认为是最具经济价值的天然气水合物开采方法。
但是这种方法需要耗费大量的能源,来加热向可燃冰储层注入的流体,而且这样容易造成储层的温度分布不均匀,可燃冰分解不完全。同时还可能会影响储层的稳定性。
减压法,则是指通过抽取地层中的水或者天然气等方式,来降低压力,压力小了,天然气与水之间的“联系”就没有那么紧密了,于是天然气和水就会分离开。
这种方法的缺点是减压的范围有限,没有办法大面积的使可燃冰储层都分解开。而且因为储层多处于海底、冻土层等地方,储层压力要是突然变化,稍不注意就有可能引起海底滑坡、地层沉降等地质灾害。
化学抑制剂法,就是直接向可燃冰储层加入化学试剂,比如甲醇,乙二醇等,直接破坏天然气与水之间的“联系”,促使可燃冰分解。
这种方法的缺点是,化学试剂可能会对环境造成污染。尤其是在海底环境中,海底生态系统的自我调节能力非常弱,一旦化学试剂发生泄露,将会严重影响生态平衡。
所以无论是哪一种方法,都会有一定的局限性。
而且可燃冰的开采需要先进的技术和设备,这些技术和设备的研发、制造和维修成本都非常高。
例如可燃冰通常存在于深海或极端环境下,这样低温高压的环境对设备要求非常高,开采设备需要具备耐腐蚀、耐高压等特性。设备的制造成本就远远高于传统的石油开采设备了。
其次是运输的问题。
别以为可燃冰是固体就好运输。别忘了,可燃冰的形成条件是低温高压,那也就是说,在常温常压下,可燃冰会融化分解。
很关键的一点是,可燃冰中含有的天然气主要成分是甲烷。
甲烷易燃易爆,一旦泄露逸散,很容易引起大爆炸,到时候造成的生命财产损失将无法计量。
就算万幸没有引发大爆炸,但甲烷本身就一种温室气体,直接排放到空气中,会加速全球气候变暖。这么一来,费了大力气开采的可燃冰究竟还有什么意义?搞不好直接烧煤炭都比这环保。
所以开采后的可燃冰,就需要在特定的压力和温度条件下进行储存和运输。然而目前的储存和运输技术还不成熟,成本也较高,这就限制了可燃冰的大规模开发。
我国的可燃冰大多存在于青藏高原与南海海域,而高原冻土与海底的生态环境十分脆弱。一旦开采,如果破坏了生态平衡,那将得不偿失。
目前可燃冰开采的技术又尚未成熟,开采效率底、产出量有限,可燃冰的开采就很难实现经济效益的最大化,这也就限制了其大规模开发与利用。
那么这么好的一片资源,我们就只能放任它们自生自灭而无法使用了?比起其他国家,我国2002年,才正式开始对可燃冰的研究和勘探,确实是起步晚了。
整整花费了5年时间,我国才终于在南海海域,第一次发现大量可燃冰层。而又隔了6年之久,才终于带回了一些可燃冰样品。
而2017年,我国可燃冰领域迎来了转折点,在南海试采成功并创下了产气时长和总量的世界纪录。从此,中国可燃冰从“跟跑”到“领跑”,对于推动能源生产和消费革命具有里程碑意义。
2020年,我国又在南海领域创下了产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米两项世界记录。本次试采攻破了实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越眉山股票配资,也证实了可燃冰开发的可行性。
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