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地球地底下1000到6000℃的高温物质为什么没拿来发电

2019-12-02 14:23:23 作者:责任编辑NO。卢泓钢0469

作者:石兰(抄袭必究)

为啥不把地球地底下的高温物质用来发电?首先,肯定不是我们不愿意将其加以利用;其次,那些位于地底980千米之下的高温物质本身,理论上应该也能够最终靠一些技术手段实现发电。但是,迄今为止,还并没有哪个国家、又或是哪个人可以完成这一能量转换过程。那么,地球地底下1000到6000℃的高温物质都处于什么位置,为什么我们人类无法将其利用起来转化为电能?

地底下1000到6000℃的高温物质在哪里

放眼整个太阳系的类地行星,地球无疑是其中密度、质量和直径最大的一个。倘若你对地球的内部结构有所了解,便会知道从地表到地心,分别是地壳、地幔和地核。而那些地底下1000到6000℃的高温物质,便处于地幔和地核区域。

这些区域中的物质形态复杂,有熔融物质、液态物质,也有固态物质,它们的温度都达到了数千摄氏度。在地球所有内部组成部分中,地幔是质量和体积最大的一层,其厚度大约在2900千米左右。地幔这一层的温度特别高,最低1000℃到最高3000℃。

如果你对这样的温度没什么概念,大概就是能够把我们觉得很坚硬的岩石都融化的那种温度。虽然地幔的局部区域存在熔融状态的物质,但这里的物质整体上还是具有可塑性,并没有因为高温就保持液体状态的它们,通常呈现为可塑性固态。

而温度能够达到6000℃的地方,则位于地球的地核(平均厚度在3400公里左右)。并且,地核的每一层在物质状态上又不一样,位于大约2080公里厚的外地核中的物质,主要是由可以流动的液态物质填充;而其大约1250公里的固态球心,则主要由镍和铁等金属物质元素组成。

用980千米之下的高温物质发电和地热能不同

既然地底980千米之下存在的物质都拥有如此高的温度,那么,为什么没有人将其利用起来发电呢?首先,从操作的难易度来说,这些温度达到1000℃以上的区域,高温和高压是同时存在的。

比如,地幔中的压力就达到了50万到150万个大气压,这样的气压环境会导致物质的熔点变高。虽然,地核中物质的温度能够达到6000℃,但其中心压力更是达到了350万个大气压。这样的极端高温高压环境,对于时间较短的作用力来说,它的硬度超越了钢铁。

其次,就我们人类目前的科学技术来说,暂时也没什么作业工具,可以深入到地球内部的这些高温区域。而且,从发电成本来说,这样的取材方式明显不如目前被广泛运用的水力发电和风力发电更低。所以,不管是从客观条件、现有水平,还是发电耗费的成本来说,将地底下980千米处的高温物质用来发电,至少在目前来看还并不现实。

这样一个时间段可能有的人会提出质疑了,地热能不就是从地球地壳抽取出的天然热能,为什么这些会导致火山爆发的熔岩就能被利用起来?这样的一个问题的答案其实很简单。从深度这个角度来说,地壳位于地球内部的最外层,距离地面只有1到5公里左右。此时的热力已经被转移到距离地面很接近的地方,而被高温熔岩加热了的地下水会渗出地面。

从地热能的分布来说,主要集中在火山和地震的多发区,倘若要对地球每年传递到地面的热能进行数值体现,那么大约是在100PW·h。而地热能便是从这些热源中直接提取能量,只要我们的提取速度慢于其补充速度,地热能便是一种可再生的资源。这样的方式在操作层面来说相对更简单,包括发电成本也在可控范围之内。

容易控制和转换的电能大范围的应用于各领域

在我们每个人的日常生活中,电能都扮演着特别的重要的角色,照明、通信和动力等各大领域。包括科学技术的发展和社会经济的飞跃,其实都离不开电能的突出贡献。而大家平时生活中用到的电能,则主要都是通过其他能量形成转换而来。

相信很多人都知道,水力发电、热能发电、原子能发电、风力发电这几种主要的能量转换方式。千瓦时(kW·h)或焦耳(J)都是电能的单位,电能也能够最终靠公式 W =P·t = U·I·t 来计算,而1度(电) = 1 kW · h = 3.6 ×10^6 J。当耗能或供能元件的功率为1000 W时,消耗或发出的电能量会达到每小时1度。

任何类型的发电,本质上都不过是其他能源形式,在通过发电动力装置的工作之后转换为了电能。比如,风能、海洋能、水能和地热能等能源形式,而且,目前人类使用的其他能源大多为可再生资源,而并存储量越来越小的化石燃料。截至目前,世界各地都主要使用的发电形式有三种,它们分别是核能发电、水力发电和火力发电。

而哪一种发电方式占比更高,则存在明显的地区差异性。比如,日本和德国60%的电能都是通过火力发电的方式获取,而法国和瑞士则分别主要采用核能发电和水力发电的方式。中国是一个人口大国,这片土地全年的发电量占据了全世界总发电量的四分之一左右,近14亿的庞大人口数量依然实现了全民通电的现状。

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