1  冰島自然地理與地質背景

 

  冰島位于北大西洋靠近北極圈的海域, 是歐洲第二大島國, 面積10.3 ×10的4次方km2, 人口約30 萬。島內年均降水量2 000mm , 人均擁有水資源是歐洲人均的600倍。島內冰川與火山并存, 地震與地熱孿生, 全島11.5 %的面積被冰川覆蓋, 有火山200 多座, 其中活火山30 余座, 僅歷史上有記載的火山噴發就有150 多次。冰島位于北美和歐亞構造板塊的邊緣地帶, 兩個板塊每年以2cm 的速度飄離, 是地球上很少能在海平面以上看到山脈漂流的地方之一。特殊的地質構造使冰島成為世界上地熱資源豐富的國家之一。

 

  2  冰島地熱資源概況

 

  冰島對地熱溫度的分類指標與其他國家有所不同, 冰島將地下1 000m左右、溫度低于150 ℃的地區定為低溫地區;溫度高于200 ℃的地區定為高溫區。冰島地熱田的分布與火山位置密切相關。從西南向東北斜穿全島的火山帶上, 分布有高溫蒸汽田26 個, 低溫地熱田約250 個, 天然溫泉800 余處。

 

  冰島地殼厚度0 ～ 10km 范圍內的地熱資源總量為3 億TWh(1TWh 相當于1 億度電);地殼厚度0 ～ 3km范圍內的總量為3 000萬TWh ;技術上可利用的為100萬TWh 。若將全部地熱能用來發電, 每年可發電800多億度。

 

  3  冰島地熱資源管理模式

 

  冰島地熱資源的勘查與開發由國家統一管理, 不允許私有公司參予其中。冰島地熱管理機構包括:國家能源局、國家地質調查局和能源公司。

 

  國家能源局負責地熱能源勘探和開發政策的制定, 為社團、公司等提供建議, 下設3 個獨立的部門:

 

  (1)能源管理處, 主要負責能源統計與分析;(2)聯合國大學地熱培訓部 , 主要承擔對發展中國家地熱工程師的培訓任務, 1979 ～ 2006 年, 我國已有64 人獲得培訓;(3)水文服務處, 代表國家和能源機構監測和管理國家水資源(包括地質災害等)。

 

  冰島地質調查局是為政府、國家電力產業、外國公司提供地熱基礎數據的服務性機構, 不能直接從政府獲得經費, 只能以承擔項目的形式, 通過合同從政府、能源公司、公用事業機構等部門來獲得工作經費。每年的工作經費約為600 萬美元。

 

  能源公司是負責全國水力和地熱資源勘查開發、能源生產與經營的機構。目前, 能源公司擁有Krafla ,Svartsengi , Blue Lagoon , Reykjanes , Nesjavellir , Hellisheidi等地熱電站, 以及為居民住宅、工農業生產等進行供熱供暖的工程系統。能源公司需要施工的地熱鉆井則由商業企業承包完成。

 

  4  冰島地熱資源開發利用現狀

 

  冰島在長期利用地熱過程中, 摸索出一套科學高效的梯級利用技術。即從地熱井中抽出高溫熱水和蒸汽, 經分離后用高溫蒸汽進行發電;用高溫熱水將低溫地表水(多為湖水)加熱至80 ℃左右后輸入市區, 供居民住宅、游泳池等采暖使用;通過熱交換器冷卻后的地熱水含有大量對人體有益的礦物質, 則用于溫泉療養區的洗浴保健;此后的地熱水溫度依然較高, 經處理后用于綠色溫室種植、養殖業的供熱。

 

  4.1  冰島87 %的家庭使用地熱取暖

 

  在20 世紀30 年代, 首都雷克雅未克市政府就開始有計劃地使用地熱資源為城市進行區域供暖。目前, 該市建有10 個自動化熱力站, 供熱管道400 多公里, 近20 萬居民已100 %實現了地熱供暖。冰島除了26 個為城市進行區域供熱供暖的系統外, 還建有200個較小的鄉村供熱公司。全島87 %的家庭實現了地熱取暖, 全國每年可因此節約燃料開支上億美元。

 

  4.2  地熱發電占國家總發電量的19 %以上

 

 

冰島是利用地熱發電較早的國家之一。近年來,由于高耗能產業的迅速發展, 對電的需求不斷增加, 促使地熱發電有了很大進展。目前, 地熱發電站裝機容量總計200MWe , 排名世界第八位。2005 年地熱發電總量是1 658GWh , 占國家總發電量的19.1 %(菲律賓達20 %), 但加上水力發電, 冰島可再生能源發電占總發電量的71 %, 居世界第一[ 3] 。2006 年開始, 對現有部分地熱發電站進行擴容和兩個新發電站的建設, 將增加裝機容量210MWe 。電力生產帶動了以鋁業為龍頭的高耗能產業的發展, 截至2004 年, 冰島鋁產品出口額占國家總出口額的25 %, 將進入世界鋁業生產大國的行列。

 

  4.3  溫室種植和漁業養殖

 

  1924 年起, 冰島開始嘗試建設地熱溫室, 發展生態農副業, 獲得成功。2002 年, 全國溫室總面積達19.5 萬m2 , 生產的西紅柿、黃瓜可滿足國內70 %的市場需求。20 世紀80 年代中期開發的地熱養殖業, 通過縮短魚苗孵化和生長周期, 提高產量, 大大加速了漁業的發展, 目前年收獲魚產量近200 萬t , 是世界人均產魚量最高的國家。

 

  4.4  洗浴保健和特色旅游業

 

  全冰島約有160 個游泳池, 其中有130 個利用地熱能加熱。大多數是全年開放的露天游泳池, 主要用于娛樂和游泳訓練。冰島擁有火山口、熔巖流、熱氣孔、熱泥池及間歇泉等獨特的火山地熱景觀, 依賴獨特的地貌和眾多溫泉療養區, 每年吸引著大量外國游客。

 

  2004 年赴冰島旅游人數已逾百萬, 前景十分看好。

 

  4.5  工業生產上的利用

 

  冰島西部Reykholar 地區的海藻制造廠(Thorverk公司)直接利用地熱資源進行生產, 自1976 年投入生產以來, 每年生產約2 000 ～ 4 000t 的墨角藻和海藻粉。

 

  在冰島利用地熱能烘干魚產品已有約25 年的歷史, 每年出口烘干的鱈魚達15 000t 。近幾年又興起寵物食品的烘干行業, 每年生產寵物食品約500t 。冰島南部Grimsnes 地區的Haedarendi 地熱田, 在地熱流體中每年生產商業使用的液態CO2 約2 000t 。

 

  4.6  融雪

 

  自20 世紀80 年代以來, 在冬季, 地熱能用于加熱路面和融化積雪逐漸得到推廣, 家庭用約35 ℃的水進行人行道和停車場除冰。當路面冰層較厚時, 大多數融雪系統都有可能使用80 ℃的熱水除冰。全國融雪系統的總面積約為74 萬m2 , 首都的約為55 萬m2 。

 

  5  啟示與建議

 

  我國利用地熱資源的歷史長達兩千多年, 特別是近幾十年來地熱開發利用規模日趨擴大。但總的來看, 我國的地熱資源勘查、開發利用技術等與國際上存在一定差距, 諸多方面亟待加強和完善。冰島等國家在長期開發利用地熱資源歷程中所形成的技術和管理模式, 對我們至少有如下啟示:

 

  (1)理順管理體系是當務之急。我國目前這種多部門管理地熱的模式, 在一定程度上制約著地熱產業的健康發展。按照地熱資源的自然屬性, 理順地熱管理體系, 實行統一管理, 健全完善相關法律法規, 當屬實現我國地熱資源有序開發與有效保護的首要問題。

 

  (2)地熱資源基礎調查評價亟待加強。時至今日,我國尚未完成系統的地熱調查評價工作, 全國地熱資源總量、開發潛力等總體狀況不詳。現有研究程度無法滿足國家層面進行宏觀規劃、科學指導的需求。在以往工作的基礎上開展全國地熱資源調查評價, 查明我國地熱資源的地質背景、區域分布規律、開發利用前景等狀況是一項迫切任務。

 

  (3)大力開展新技術新方法研究。我國地熱類型多、成生的地質背景差異大, 國外技術不宜照搬。要借鑒國外, 利用國際平臺培養人才, 加大適合我國國情的技術與方法的研究力度, 如綜合利用鉆探、回灌、地源熱泵與監測技術等。技術方法的突破是實現地熱資源高效開發與可持續利用不可缺少的重要環節。

 

  (4)國家應給予適當的資金扶持。地熱資源埋藏相對較深, 開發工程建設前期勘查、地熱井鉆探等費用高、風險大。目前, 單純依靠商業投入, 在一定程度上限制了我國地熱能源利用產業化的發展。冰島政府對能源公司采取貸款與核銷相結合的“地熱基金”模式值得借鑒。建立國家財政與開發單位共同承擔前期投入的風險機制, 將會大力促進我國地熱產業的發展。