汪集旸

（中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029）

所謂“地球充電/熱寶”（earth charger），是指以地球介質(zhì)為載體的“地?zé)?”多能互補(bǔ)儲(chǔ)/供能系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將各種形式的能量?jī)?chǔ)存于地下并按需求取出加以利用，是地?zé)衢_發(fā)利用的一條新途徑。地球是一個(gè)龐大的熱庫(kù)，但地?zé)豳Y源分布極不均勻，往往在有需求的地方?jīng)]有足夠的資源，在沒有需求的地方資源又很豐富，存在供需矛盾問(wèn)題。另外，中國(guó)西北、東北、華北地區(qū)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象十分嚴(yán)重，有些地區(qū)高達(dá)50%以上。據(jù)報(bào)道，2017年棄光、棄風(fēng)的能量約為三峽水庫(kù)全年的發(fā)電量。如何將這些廢棄的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)并加以充分利用，是擺在地?zé)峤缫灾琳麄€(gè)新能源和可再生能源界的大問(wèn)題。

目前，國(guó)際上已經(jīng)開始注意這一問(wèn)題并提出“地球電池”（earth battery）的概念。但這個(gè)概念不夠全面，因?yàn)榈厍虿皇且粋€(gè)只能取用、不能儲(chǔ)存的“電池”，而是一個(gè)可反復(fù)充電、用電的“電池”。因此，將它取名為“地球充電/熱寶”更為貼切，也更為通俗易懂。

與傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)相比，“地球充電/熱寶”至少具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，規(guī)模大。一般水箱儲(chǔ)熱的容量均小于105m3，而“地球充電/熱寶”利用地下含水層儲(chǔ)熱的容量可大于106m3。第二，應(yīng)用廣?！暗厍虺潆?熱寶”不僅可以利用棄風(fēng)、棄光剩余下來(lái)的能量，也可將城市中的廢熱、余熱集中起來(lái)加以儲(chǔ)存和利用。第三，跨季節(jié)。在中國(guó)諸如長(zhǎng)三角等冬冷夏熱的地區(qū)，可將夏季酷暑難熬時(shí)的多余熱量存儲(chǔ)于地下含水層中，供冬季嚴(yán)寒時(shí)取出來(lái)加以利用。第四，成本低。據(jù)初步估算，前述水箱儲(chǔ)熱的成本為40～100元/kWh，若用“地球充電/熱寶”儲(chǔ)熱，則成本大幅度降低，可降至0.1～20元/kWh。

結(jié)合當(dāng)前中國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看，北方地區(qū)清潔供暖是擺在全國(guó)地?zé)峁ぷ髡呙媲暗囊粋€(gè)大問(wèn)題。無(wú)論是北京城市副中心、雄安新區(qū)，還是京津冀和張家口冬奧會(huì)地區(qū)，地球充電/熱寶都大有用武之地。舉例來(lái)說(shuō)，雄安新區(qū)所在的雄縣地區(qū)，自2004年大規(guī)模開采深部震旦系霧迷山組大型巖溶熱儲(chǔ)的地下熱水進(jìn)行全縣供暖以來(lái)，水位從2004年的地下42 m急速下降至2012年的地下81 m，8年間下降了39 m，平均每年下降近5 m?？梢韵胂螅@部分采出的地下熱水空間若加以回灌補(bǔ)充，可儲(chǔ)存巨大的熱水體積，從而增加雄安地區(qū)的地?zé)豳Y源潛力。另外，張家口冬奧會(huì)所在地，經(jīng)測(cè)算，單靠風(fēng)力、太陽(yáng)能光伏發(fā)電難以支撐冬奧會(huì)期間整個(gè)地區(qū)的高用能需求，為此，建議開發(fā)利用該地區(qū)的地?zé)豳Y源，將冬奧會(huì)真正辦成一屆高水平的綠色高科技盛會(huì)。

最后，應(yīng)重視“地?zé)?”的思維及應(yīng)用。應(yīng)該將地?zé)徇@一地球本土（indigenous）的未來(lái)能源（future energy）和來(lái)自太陽(yáng)系的其他新能源及可再生能源（諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能等）結(jié)合起來(lái)一并加以開發(fā)利用，真正做到“多能互補(bǔ)、一能多用”，在實(shí)際工作中發(fā)揮更大的作用。為方便敘述，可將“地?zé)?”的內(nèi)涵概括為：天（太陽(yáng)能）地（地?zé)崮埽┖弦?、?dòng)（風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能）靜（地?zé)崮埽┙Y(jié)合。實(shí)際上，目前建筑行業(yè)大力推廣的所謂“近零能耗”建筑和供暖行業(yè)中的“區(qū)域能源網(wǎng)（站）”等也都是“地?zé)?”概念的延伸或應(yīng)用。

—— 摘自《科技導(dǎo)報(bào)》2018年第24期