地球上其實還存在著一種無盡能源，就藏在地下！你知道是什么嗎？

就目前人類常用的能源而言，如煤、石油、天然氣等，這些都被認為是不可再生能源。雖然很多國家不停地發現這些能源的新礦場，但人類文明還要延續下去，這些能源早晚會被開采殆盡。

那么有沒有一種能源能取之不盡用之不竭呢？

當然有，并且美國現在就正在開發這種無盡的能源，據悉如果大規模投入使用，人類可以23億年不用再為能源發愁！

這種能源就是地熱能源，是一種新型的清潔能源，能發電，能供暖，能提供飲水源，還能當醫療資源使用等等，用途非常廣闊。

地熱的本質

眾所周知，地球內部宛如一座持續運轉的超高溫 “天然熔爐”，這也使得地熱能成為一種可循環再生的清潔能源 —— 其能量源頭，正是地球深層的巖漿活動與放射性物質（如鈾、釷）的衰變過程。

地球的核心區域（地核）是一顆致密的鐵鎳合金球體，核心溫度高達 6000℃，與太陽表面溫度相近；地核外側包裹著一層熾熱的熔融巖漿（地幔頂部的軟流層），這些巖漿蘊含的巨大熱能，會通過熱傳導、熱對流等方式逐步向地表傳遞。

當地殼出現裂縫（如地震引發的斷層、火山噴發形成的通道）時，地球內部的熱能便會伴隨巖漿、熱水或蒸汽釋放到地表。

雖然直接觀測巖漿的機會極少，但天然溫泉卻是人們熟知的地熱載體 —— 溫泉水正是地下水吸收地殼深處的熱能后，沿巖層裂隙涌出地表形成的，這也是最直觀的地熱資源體現。

地球溫度分層

地殼表層存在一個特殊的 “恒溫層”（又稱 “常溫層”），其溫度常年穩定，不受地表四季溫度變化影響。市政工程中的水管、天然氣管道等基礎設施，大多鋪設在這一地層中 —— 既能避免夏季暴曬導致管道熱脹破裂，又能防止冬季低溫凍裂，保障管網穩定運行。

穿過恒溫層繼續向地下延伸，便進入 “增溫層”（又稱 “變溫層”）。這一層的溫度完全由地球內部熱能控制，且呈現 “深度越深，溫度越高” 的規律：通常情況下，每向地下深入 100 米，溫度便會升高 3℃左右，若深入到 15 公里的地下，溫度可達到 450℃以上，足以滿足工業級熱能利用需求。

不過，這一增溫規律并非絕對 —— 受地質構造差異影響，不同地區的地熱增溫幅度存在明顯區別。

那些地熱增溫速率遠超常規水平的區域，被稱為 “地熱異常區”，這類區域往往是開發地熱能的理想選址，比如板塊交界的地震火山帶（如環太平洋火山帶、地中海 - 喜馬拉雅火山帶）。 

以美國黃石國家公園為例，這里便是典型的地熱異常區：作為全球最大的活火山口所在地，黃石公園內分布著超 10000 處溫泉、300 多個間歇泉、數百個蒸汽池與噴氣孔，這些自然景觀本質上都是地球內部熱能的集中釋放，也為地熱開發提供了天然條件。

中國的地熱儲備

除美國外，中國同樣擁有豐富的地熱資源。根據最新勘探數據，中國已探明的地熱能源儲量，在全球已探明地熱總規模中占比達 7.9%；若按等效熱值換算成煤炭資源，這一儲量相當于 4626.5 億噸標準煤，足以支撐長期能源開發需求。

中國地熱資源的分布與地質構造密切相關：我國地勢呈現 “西高東低” 的特征，中西部地區（如青藏高原、云貴高原）因處于歐亞板塊的隆起與沉降帶，地殼相對薄弱，地幔熱流更容易向上滲透，形成了大規模的地熱富集區；而東部沿海地區（如臺灣省）因位于環太平洋火山地震帶，同樣擁有優質的高溫地熱資源。

地熱開發的難點

盡管地熱資源儲量充足，但要實現大規模商業化開發，卻面臨著嚴峻的技術挑戰 —— 核心難點在于 “深度”：開發深層高溫地熱資源，需要向地下鉆探至 20000 米（20 公里）的深度，這一目標至今尚未完全實現。

歷史上，人類曾多次嘗試突破深層鉆探技術：1970 年，蘇聯啟動 “科拉超深鉆孔” 計劃，最初設想是 “鉆穿地球地殼”，認為只需通過持續鉆孔即可實現目標。 

然而實際鉆探中，當鉆孔深度達到 12000 米時（1983 年），鉆井進度陷入停滯 —— 深層巖石硬度遠超預期，且高溫環境（當時測得溫度達 180℃）導致鉆頭磨損速度急劇加快。

經過一年休整，蘇聯于 1984 年恢復鉆探，直至 1994 年，鉆孔深度僅新增 226 米（最終深度 12262 米），因投入與產出嚴重失衡，蘇聯最終正式終止該計劃。

此后，俄羅斯在石油勘探領域取得突破：通過改進鉆井技術，在庫頁島的薩哈林 - 1 號油井中，將鉆探深度提升至 15000 米，創下全球油田鉆探深度紀錄。但即便如此，這一深度仍未達到開發深層地熱所需的 20000 米標準。 

深層鉆探的核心障礙主要有兩點：一是 “巖石硬度”—— 地殼平均厚度約 17 公里，表層為較松軟的風化物，下方則是致密堅硬的基巖（如花崗巖），常規金屬鉆頭難以持續切削；

二是 “高溫環境”—— 隨著深度增加，地下溫度不斷升高，不僅會加速鉆頭磨損，還可能導致鉆井液沸騰、設備故障，進一步增加鉆探難度。

不過，這一困境近年來迎來突破：美國曾公開表示，其研發的新型鉆頭技術，可在薩哈林 - 1 號油井的基礎上再向下鉆探 5000 米，有望達到深層地熱開發的深度標準。

技術革新

2022 年 1 月，英國《每日郵報》報道了一項顛覆性技術：美國 Quaise Energy 科技公司研發出 “微波輔助鉆井技術”（俗稱 “波鉆”），該技術有望打破人類深層鉆探的極限，為地熱開發提供新路徑。

這種鉆井技術的核心原理是 “超聲波高頻旋沖 + 微波輔助”：它將傳統金屬鉆頭與超聲波裝置結合，當金屬鉆頭遇到堅硬基巖難以推進時，超聲波裝置會啟動高頻旋沖模式 —— 通過釋放頻率超 20000 赫茲的超聲波，利用聲波的振動能量震碎巖石內部結構，而非依賴傳統的物理切削；同時，微波裝置會發射高頻電磁波，對巖石進行預熱軟化，進一步降低鉆探阻力。

與傳統鉆頭相比，微波鉆頭具有顯著優勢：由于超聲波與微波均不與巖石直接接觸，不會產生物理磨損，可避免頻繁更換鉆頭的麻煩；即便持續鉆探數千米，設備損耗也遠低于傳統技術，大幅降低了鉆探成本。

超聲波技術的優勢在這一過程中被充分發揮：其方向性強、穿透力強、傳播距離遠的特性，不僅能精準震碎深層巖石，還可通過聲波反射實現 “地下測距”，實時掌握鉆孔深度與巖層分布，提升鉆探效率。 

目前，Quaise Energy 公司已完成三輪融資，其中最大一筆融資規模達 4000 萬美元 —— 這一資金規模不僅體現了資本市場對該技術的認可，更說明微波鉆探技術已引發全球能源領域的矚目。

Quaise 公司也公開表示，計劃在未來 5 年內重啟 “深層地熱鉆探計劃”，推動地熱能源從 “中淺層開發” 向 “深層商業化利用” 轉型。

中國的地熱應用

盡管深層地熱開發尚未突破深度瓶頸，但人類對中淺層地熱資源的利用早已落地，中國在這一領域的應用成果尤為顯著。

地熱能按溫度可分為三類：溫度超過 150℃的為 “高溫地熱能”，主要用于發電；90-150℃的為 “中溫地熱能”，可用于工業加熱、溫室種植；低于 90℃的為 “低溫地熱能”，多用于供暖、洗浴。

除深層高溫地熱外，陸地上的火山、溫泉、熱水湖、噴氣孔等地質構造，均能提供易獲取的中高溫地熱能。

中國的高溫地熱開發以西藏羊八井地熱田、云南騰沖地熱田為代表：羊八井地熱田建成于 1977 年，同年 9 月實現并網發電，是中國首座大型地熱電站，目前總裝機容量約 2.5 萬千瓦，年發電量超 1 億千瓦時，已成為西藏拉薩電網的重要電源之一；

云南騰沖因地處歐亞板塊與印度洋板塊交界帶，擁有超 80 處溫泉與多個火山口，目前已建成多座小型地熱電站，為當地鄉村提供電力支持。

中國臺灣省因位于環太平洋火山地震帶，同樣擁有豐富的高溫地熱資源，目前已在宜蘭、花蓮等地建成地熱發電站，年發電量約 3000 萬千瓦時，有效緩解了當地的能源短缺問題。

在中低溫地熱應用領域，中國的成果更為廣泛：華北地區（如北京、天津、河北）利用中低溫地熱資源為住宅供暖，僅北京一地，每年就有超 5000 萬平方米建筑采用地熱供暖，可減少標準煤消耗超 100 萬噸，降低二氧化碳排放約 260 萬噸；

中西部地區（如陜西、甘肅）則將中溫地熱用于農業種植 —— 在溫室大棚中利用地熱加熱土壤與空氣，使蔬菜、水果的生長周期縮短 30%，年產量提升 20%；

此外，地熱還被用于水產養殖，在四川、湖北等地，利用地熱溫泉水養殖羅非魚、鰻魚，不僅提高了養殖存活率，還實現了全年不間斷生產。

更值得關注的是，地熱資源中蘊含的鋰、銫、銣等稀有元素，是國防、原子能、高端化工領域的關鍵原材料 —— 通過提取地熱流體中的稀有元素，可進一步提升地熱開發的經濟價值，形成 “熱能利用 + 資源提取” 的多元化產業鏈。

隨著微波鉆探等新技術的成熟，當地熱開發突破 20000 米的深度瓶頸時，人類將能真正觸達地球內部的 “熱能寶庫”。

屆時，地熱能或許能徹底改變當前的全球能源結構，成為取代化石能源的核心清潔能源，為人類提供真正 “取之不盡、用之不竭” 的能源支持，推動文明邁入可持續發展的新紀元。