可燃冰的开发现状与前景
2021-09-09凌君谊杨再明高海波
凌君谊,杨再明,高海波
(1.上海海事职业技术学院,上海 200120;2.武汉理工大学 能源与动力工程学院,湖北 武汉 430063)
1 引言
可燃冰是在深海的高压低温条件下,大量水分子经由氢键范德华力紧密结合建立的固态类冰状结晶物质[1],最典型的水合物构型有SⅠ、SⅡ和SH三种。每单元可燃冰包括8个甲烷分子和46个水分子即CH4∶H2O=1∶5.75,具有极强的储气能力,其完全燃烧后主要变为二氧化碳和水。
在矿物能源枯竭的背景下,全球化石能源的储量较低,虽然新能源的发展缓解了这一状况,但其能源供应比重较低,如图1所示核能与水力发电所提供能源不足全球能源供应的10%,主要能源供应还是来自于煤炭,但在2005年版BP世界能源统计年鉴中提到石油储量为1619亿t;天然气储量为179.5兆m3,仅能满足全球41年的石油需求与66年的天然气需求,所以开发另一能源迫在眉睫。全球可燃冰潜在储量超过1.5×1016m3,并且放出的热量达到煤气的数倍(4.2×108J/kg),其分布如图2所示,由此可知可燃冰具有高效、储量大等特性,并且据数据统计若可燃冰能进行商业开采,仅储量的15%就能满足世界200年的能量消耗[2~6]。

图1 不同燃料所能源提供所占比重(21世纪)

图2 世界可燃冰分布
因此可燃冰的开采与应用直接影响世界各国历史进程的演变,未来可燃冰的商业开发前景也非常广阔,可燃冰的研究尤其是开采和实际生活中的运用对未来新能源领域具有重要的战略意义[7]。
2 国内外可燃冰发展政策
目前全球有30多个国家和地区进行可燃冰研究,尤其是美加日俄等国的开发研究处在领先地位,但目前的主流开采方法存在成本高以及效率低等问题,而且部分国家自身资源丰富,所以可燃冰的总体研究较缓慢,但并不影响其重要地位。……
