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July 28, 2008
「可燃冰」是能源危機的救星?
嘻辣人 在 YLib Blog 發表於 9:40:33

以目前的開採速度計算,全球石油儲量僅可供生產40年,天然氣和煤炭則分別可再供應65年和162年。因全世界各國生活水準日益提升,能源消耗速度更大幅增加,造成能源需求空前緊張。

各國政府雖大力提倡「節能減碳」,但這僅對改善環境品質有效,對根本解決能源短缺危機只是杯水車薪,唯有改用石油、天然氣、煤炭以外的「替代能源(alternative energy)才是唯一出路

 

【替代能源】

提到替代能源許多人會想到:太陽能、風力、生物質能、地熱、潮汐。但是這些替代能源都有其關鍵難題:

太陽能、風力 電力產能太小,設施佔用面積太大
生物質能 佔用太大比例農地將使糧價高漲,造成貧窮國家糧荒
地熱、潮汐 絕大部份國家條件不足

從上圖的數據,美國的「替代能源消耗量」加起來僅達全部能源消耗量的3.74%,由於短時間很難技術突破,上述替代能源無助解決能源短缺燃眉之急

核電廠可產生巨大的電力,安全性也較從前大幅提升,目前全球正大肆擴充核電產業,但做為核電廠燃料的鈾礦極度稀缺,不足以長期支撐全球數量越來越龐大的核電廠運轉需求。

其實,化石燃料(fossil fuels,亦稱礦石燃料)除了已大量開採的石油、天然氣、煤炭,還有尚未大量開採的可燃冰可燃冰的有機碳總儲量約為目前全球已知化石燃料的兩倍,似乎才是最可能的「未來能源」。


 

 

【什麼是可燃冰?】

可燃冰,學名為「天然氣」水合物gas hydrate),是由天然氣與水分子在高壓(大於100大氣壓)和低溫(010℃)下合成的一種固態結晶物質。因為天然氣中有百分之8090的成分是甲烷,所以也有人叫它為甲烷水合物methane hydrate)。

可燃冰可直接點燃,一個單位體積的可燃冰,常溫常壓下,可以釋放出150-170單位體積的甲烷氣。一旦有火源將它點燃,就可以自己持續燃燒到完,形成冰火共存的特異現象。燃燒後幾乎不產生任何殘渣,污染比煤、石油、天然氣都要小得多。

 

 

【分佈區域】

可燃冰的形成,除了需要低溫、高壓,還需要有大量的甲烷來源,才有可能讓甲烷溶於水中的量遠超過正常溶解度。也因為這些條件要求,可燃冰主要存在於極區的永凍層以及陸緣深水海域地層中。


由國外的調查報告顯示,全球天然氣水合物所含的甲烷氣資源量,在標準溫壓環境下,保守估計至少有兩萬兆立方公尺,其中所含的有機碳總量達到10兆公噸,大約為目前已知全球化石燃料有機碳總儲量的兩倍


 
(海蝦正在吃附著在可燃冰的微生物)

 

【可燃冰的勘探歷史】

1960年,前蘇聯在西伯利亞發現了第一個可燃冰氣藏,並於1969年投入開發,採氣14年,總採氣50.17億立方公尺。

美國於1969年開始實施可燃冰調查。1998年,把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家級長遠計劃,計劃到2015年進行商業性試開採。

日本關注可燃冰是在1992年,目前,已基本完成周邊海域的可燃冰調查與評,鑽探了7口探井,圈定了12塊礦集區,並成功取得可燃冰樣本。日本自產的化石燃料稀少,對可燃冰的勘探最積極,因其周邊富藏可燃冰,成為世界最先商業性試開採的國家,目標在2010年進行商業性試開採


(日本周邊海域富藏可燃冰)

2007年六月五日中國宣佈,在南海北部,東沙群島西南方的神狐海域水深一千五百公尺以上地區,成功鑽得可燃冰的岩心標本,證實南海北部海域確實蘊藏有豐富的可燃冰資源。台灣於2007年六月十一日也宣,經三年多探測後確定,高雄、恆春外海深水海域藏有豐富的天然氣資源可燃冰,高雄外海域與神狐海域相距僅數百公里,二者具有相似的地質環境。

 

【開採難題】

可燃冰的商業性試開採,並非一定立刻成功,如果推遲數年才量產,能源價格高漲引發的通貨膨脹還是會重創全世界的經濟。

可燃冰層決定了海底沉積物的物理特性,直接影響著海底的穩定性。它在一定的壓力和低溫條件下是穩定的,一旦破壞了這樣的條件,就會造成可燃冰的離解,同時可能造成地質災害。甲烷的溫室效應比二氧化碳要大得多,開採可燃冰將有大量的甲烷氣體釋放出來,進而對氣候產生極大的影響。所以,陸緣海邊的可燃冰開採起來十分困難,一旦出了井噴事故,就會造成海嘯海底滑坡海水毒化等災害


 
(圖左方,開採可燃冰將有大量的甲烷氣體釋出,也可能造成海嘯、海底滑坡)

由此可見,可燃冰在為未來新能源的同時,也是一種危險的能源,它的開發利用就像一柄「雙刃劍」,需要小心對待。儘管如此,開發可燃冰已在國際間勢不可擋,各國只能一面大力進行可燃冰的勘探和開採活動,另一面加緊研究這種活動可能對環境造成的影響。


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