焦搏文 张超宁

初冬,集大原高铁山西段重要枢纽朔州东站正在进行最后的收尾施工。走进站房,虽然建筑还未完全封闭,仍能感受到微微暖意。不过,暖流的源头并不是发电企业,而是地下2500米的中深层地热井。

地热井如何运转、是否安全、前景如何?近日,记者走访在建的朔州东站,一探究竟。

暖从何来?

井口直通地下2500米

地热水出水温度63.3度,回水温度31.1度,在朔州东站西侧能源岛,两台热泵发出阵阵低鸣,供热管线上实时显示温度数据。

打开朔州东站地热井,管线一头连接地下,一头连通能源岛,每小时60立方的地下热源一刻不停地输送到地面。

朔州东站距朔州市城区14.5千米,周边没有电厂,也就没有规模化可利用的热源。但其正位于山西六大地热田片区中的大同-朔州片区,在这种情况下,地热为供暖提供了一种经济且环保的选择。

“这里的地热供暖,是通过地热井将地下水抽至板式换热器,多级换热后,经热泵将水中的热量充分吸收,最后通过供热管线给建筑物供暖。”双良集团朔州市再生能源热力有限公司朔州东站能源岛项目负责人齐志华说,等炎炎夏日到来时,能源岛上方的冷却水塔也可以提供冷源,最终实现地热对建筑的冷热双供。

11月下旬的朔州,气温一路走低,来自地下的汩汩热流,保持着稳定的能量输出,源源不断为朔州东站提供清洁供暖服务。

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在建的朔州东站。李小龙摄

位于山西省北部的朔州市,被誉为“塞上绿都”。2024年1月印发的《朔州市碳达峰行动方案》中明确,要在地热资源丰富的重点区域进行战略性布局,因地制宜合理推进浅层地热能利用,积极探索开展中深层地热能供暖示范工程和高温地热发电,逐步加大地热能在城市基础设施、公共机构的应用。

早在去年8月,新落成的朔州滋润机场就开启了大型基础设施低碳用能的探索。通过可再生能源供热系统、地热能冷系统、储能系统、智慧能源管理系统,实现“零碳用电、零碳供暖、零碳制热、零碳服务”,朔州滋润机场也成为山西首个“零碳机场”。

对地下水是否有影响?

创新技术模式“取热不取水”

资料显示,山西省地热资源总热量相当于603.588亿吨标准煤,可开采总热量折合标准煤93.5亿吨。按照1%-5%的开采系数法计算,在考虑回灌条件下可开采地热资源总热量相当于每年1.35亿吨标准煤,每年可减排二氧化碳3.22亿吨。

虽然地热能分布广泛、储量丰富,但开采利用却并不容易,长期简单粗暴的“抽水取热”不仅会导致地下水位大幅下降,而且容易引发沉陷等地质灾害。

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朔州东站能源岛热泵。人民网记者 焦搏文摄

地热能可持续开发的前提建立在“取热不耗水”或“取热不取水”的基础上,以最大限度降低对土壤、岩层、水体的扰动。在朔州东站的两口地热井中,一口是抽水井,另一口就是回灌井。

2023年3月,山西省自然资源厅印发《山西省地热尾水回灌技术要求(试行)》,要求热能利用的地热开发项目应秉承同层回灌,回灌量不低于95%,实现灌采平衡。

双良集团朔州市再生能源热力有限公司技术人员告诉记者,在朔州东站能源岛建设前期,项目就进行了一系列的回灌实验,此外,还同步推进地温、地下水等项目指标监测,对地热开发利用情况进行阶段性分析和评估。

前景如何?

相比于燃煤锅炉供热,年节省标准煤1297吨

朔州市双良再生能源热力有限公司副总经理闫东为记者计算了一笔账:供暖面积44873平方米的朔州东站通过地热能来保障供热需求,相比于燃煤锅炉供热,年可节省标准煤1297吨,减排二氧化碳3234吨,创造的减排量将进一步改善供暖季的区域大气环境。

“从经济角度看,地热能取暖在前期勘探、施工方面的确投入较多,但运行成本低,可以通过长期运营陆续收回成本。”闫东表示。

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山西地热能情况分布。(图源:山西省地热能分级分类利用指南)

2024年太原能源低碳发展论坛国际地热论坛暨第五届五台地学研讨会上,山西省自然资源厅党组书记、厅长姚青林介绍,截至2022年底,山西地热井共457眼,已开发利用276眼,每年实际开采地热水量1823万立方米,地热能供暖(制冷)面积约1650万平方米。

记者在采访中了解到,地热能开发已在山西多地“萌芽开花”,取得显著进展。

山西综改示范区潇河产业园区中电科科技创新产业园浅层土壤源供热项目,利用320个浅层土壤源换热孔作为主要热源,通过热泵系统提取地热能,并辅助燃气调峰,供热能力5万平方米。

河津市堡子沟村和固镇村开展的地源热泵替代燃煤项目,覆盖堡子沟村供暖面积14万平方米、固镇村供暖面积31万平方米。

太原市小店区山西省实验中学浅层水源供热制冷项目,利用12口浅层地热井作为冷、热源,为学校9万平方米建筑物提供制冷、供暖和生活热水三联供。

“未来我们还将探索更多可复制可推广的地热能规模化应用模式,让用户享受绿色供热服务。”闫东说。