未来新能源的图片

    为缓解世界能源供应紧张的矛盾，各国科学家都努力研究，积极寻找新能源。科学家认为，21世纪，波能、可燃冰、煤成气、微生物、绿藻将成为人类广泛应用的新能源。 　　波能：即海洋波浪能。
  这是一种取之不尽、用之不竭的无污染再生能能源。据科学家推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦。   　　可燃冰：这是一种与水结合在一起的固体化合物，它的外形与冰相似，故称“可燃冰”。
  据科学家测算：可燃冰蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤成气：煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。科学家估计，地球上煤成气可达2000万亿立方米。
     　　微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，科学家利用微生物发酵，可将它们制成酒精，用其稀释汽油所配制的“乙醇汽油”，功效可提高15%左右，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。
  科学家还研究成功利用微生物制取氢气，开辟了能源的新途径。 　　绿藻：当石油和天然气耗尽时，氢也许是一种理想的燃料，问题在于要找到一个廉价地生产氢燃料的方法，科学家称，这个问题的答案可能是一种普通的池塘绿藻。
    目前，一升绿藻培养液每小时可以生产出3毫升氢气。研究人员认为， 绿藻生产氢气的效率至少可以提高100倍，而这一点有待于技术的进一步提高。 最近，新华社播发了一条消息，报导了在我国南海发现了新型能源——“可燃冰”，从而使人们对“可燃冰”产生了极大的兴趣。
   　　另类天然气 　　可燃冰顾名思义点火能燃烧，是一种非常规能源。  它是天然气分手(除氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物，又叫(天然)气水合物或固体气。
  由于可燃冰中以甲烷(大于90％)为主，故也称甲烷水合物。充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米和水0．8立方米，其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右，故是一种能量密度高的能源。   　　要形成可燃冰，必须同时具备三个条件：一是低温(0～1 0℃)、二是高压 (>1OMPa或水深300m及更深)、三是充足的气源。
  由于形成条件的制约，可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27％的陆地(极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩)和90％的大洋水域是可燃冰的潜在区，其中大洋水域的30％可能是其气藏的发育区。
     　　目前陆地上发现的可燃冰气藏与常规气藏赋存形式相同，都在成岩的层状地层中，因此开发上和常规气层开发基本相同。 　　陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏相比，气层厚度相对较大，并且均发现在含油气盆地中，气藏是下生上储型，气源是来自下伏地层中的常规气藏的热解气，因为甲烷的碳同位素组成通常为-41％。
    至-49％。 　　目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大，主要分布在东、西太平洋边缘、西大西洋边缘，此外，东大西洋边缘和印度洋有小量发现。中、北美洲沿岸发现最多。
  目前海洋中发现可燃冰多寡可能与研究调查程度详疏有关。随着研究和调查探查的增加，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处， 2001年增加到88处。  海洋中每处可燃冰范围往往很大，美国东南海岸外的布莱克海岭可燃冰面积就有约26000平方千米。
  海洋可燃冰往往赋存于新生代成岩欠佳或未成岩沉积物中，在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网脉状充填裂隙中，若在未成岩沉积物中通常呈团块状，絮云状、薄层状和透镜状，故含气整体性较差，但在砂岩储集层中含气整体性较好，海洋可燃冰在上新世地层中发现多。
    海洋可燃冰充填的天然气，大多数来自下伏同体系沉积层 (物)和同层沉积物形成的生物气为主，由甲烷碳同位素组成，通常为-57‰至-96‰。 　　由来已久 　　可燃冰(气水合物)的研究可追溯到200多年前。
  18— 19世纪是在实验室内的小规模的研究。1778年和1811年分别实验成功二氧化硫水合物和氯气水合物，此后至20世纪30年代前，实验获得了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷，氮、二氧化碳、硫化氢、氩、氪和氙各自的水合物。
    30年代初苏联学者在西伯利亚输气管道中首次发现了自然形成的可燃冰，1946年苏联学者最先提出在永久冻土带有可燃冰的假想。 60年代开始，苏联、美国、德国、荷兰相继开展水合物的结构和热动力学研究。
   1960年在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏--麦素雅哈气田，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50．17 × 108m3(约为该气田总产气量的36％)。  1972年美国学者和苏联学者分别在阿拉斯加北极斜坡第三系中和黑海海底沉积物中取得可燃冰天然样品。
   　　世界第一个可燃冰气藏的发现和开发，以及在地层中可燃冰自然样品的获得，对20世纪后叶可燃冰的综合研究和勘探、评价及研究领域迅速扩大，研究国家不断扩大，起了重大推动作用。  美国、日本、印度、俄罗斯、德国、美国、加拿大、挪威和巴基斯坦、荷兰在寻找海洋可燃冰上有较大的投入，并取得显著的进展。
  迄今，世界上至少有30多个国家和地区进行可燃冰的研究与调查勘探。 　　可燃冰勘探取得重大进展是依靠地震 BSR(似海底反射层)。BSR是海底地震反射剖面中一种地震反射层，位于海底下几百米沉积中且与海底地形近于平行。
    BSR为海底沉积物中可燃冰稳定带基底，其上是可燃冰或气藏赋存处。目前，世界海上可燃冰发现及范围圈定主要有赖于BSR。 　　20世纪末和21世纪初是利用BSR大力勘探海上可燃冰时期。
  除麦索雅哈气田可燃冰开发外，可燃冰均未开发。有的放矢的可燃冰钻探在能源匮乏的日本走在前面，在该国南海海槽已钻7口探井，还与加拿大合作在加拿大马更歇三角洲冰土带进行可燃冰钻探。   　　蕴藏丰富 　　可燃冰是潜力极巨大的超级潜在能源，在整体上和区域上其资源量是惊人的，但各家估测值不一(280×1012m3—5600000×1012m3)。
  目前对可燃冰中甲烷总量较为一致的估计是2．0×1016m3或2．1×1016m3，相当于当前已探明化石燃料(煤、石油和天然气)总含碳量的两倍，所以西方学者称其为是“21世纪能源”或“未来能源”。
    一些研究和勘探较深入地区发现可燃冰资源量是巨大的。据日本地质调查的估计，日本海及其周围可燃冰资源6×1012m3，按1995年日本耗气量计算可供100年使用。 　　我国可燃冰研究开始较晚。
  1990年中国科学院兰州冰川研究所冻土工程国家重点试验室与莫斯科大学冻土专业学者合作开展室内可燃冰合成试验；20世纪90年代中期石油大学郭天民等在实验室合成了可燃冰；90年代末和21世纪初西安交通大学刘芙蓉等从事可燃冰实验室研究并合成了可燃冰。
    1992年史斗等出版了“国外天然气水合物研究进展”(兰州大学出版社)；1998年《天然气地球科学》出版了“天然气水合物专辑”(3—4期)；2001年《天然气地球科学》(1—2期)为香山科学会议第160次即“天然气水合物研究现状及我国的对策”学术讨论出了专刊。
  90年代后期以来国家自然科学基金委员会还批准一些可燃冰基金项目。  1996年末开展了“西太平洋水合物找矿前景与方法调研”、1998年完成了“中国海域气体水合物勘探研究调研”。
  1998—1999年863项目开展了“海底气体水合物资源探查的关键技术”研究，1999年广州海洋地质调查局在南海西沙海槽区至少在130千米地震剖面上发现了BSR；2000年广州海洋地质调查局在西沙海槽继续进行以可燃冰为目标的地震测量。
    经过两年多工作已大致圈出8000平方千米BSR可燃冰范围。此外，在台湾省东南和西南海底也发现了可燃冰。由于我国可燃冰研究只有十余年，因此关于我国可燃冰资源量总估价还为时过早，在去年2月底香山会议上姚伯初估计南海可燃冰资源量为(60—70)×1012m3；方银霞估计东海的资源量为24×1012m3；作者估计全国可燃冰总资源量不少于100×1012m3。
    从上可知，我国目前可燃冰只在实验室的、调研的、地震勘探(BSR)的初期研究和勘探阶段，未涉及钻探、开发勘探和研究。 　　尽管全世界可燃冰资源量准确数据有待进一步研究确定，但其量巨大不可置疑。
  由于可燃冰赋存形状复杂，故在开发上难度大，如开采后如何不漏失比CO2，大20倍温室效应的甲烷；对未成岩矿藏开采后如何防止水下电缆、工程受滑动影响破坏；把开采成本降到商业价位等问题，导致目前尚未进行商业开发。
    然而随着科学技术的进步，可燃冰作为新一代能源必将得到大量利用，弥补常规能源的不足。日本力争 2010年商业性开发可燃冰；美国企图在 2015年从海域或永久冻土带中进行可燃冰商业生产。
   国外可燃冰研究和勘探都得到石油集团或公司的支持，我国三大石油公司在这方面显得十分逊色。  为开发我国可燃冰，三大石油公司应支持我国可燃冰的研究和开发。 可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子，学名为“天然气水合物”（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），又称“笼形包合物”（Clathrate），分子结构式为：CH4·H2O。
    天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。由于天然气水合物中通常含有大量甲烷或其它碳氢气体，因此极易燃烧，被称为“可燃烧的冰”，燃烧产生的能量比同等条件下煤、石油、天然气产生的多得多，而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物，污染比煤、石油、天然气等要小得多。
    组成天然气的成分如CH4，C2H6，C3H8，C4H10等同系物以及CO2，N2，H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。
   天然气水合物的形成有三个基本条件，缺一不可。  据专家介绍，首先温度不能太高；第二压力要足够大，但不需太大；0℃时，30个大气压以上就可生成；第三，地底要有气源。
  天然气水合物受其特殊的性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外，在海底发现的天然气水合物通常存在水深300～500m以下（由温度决定），主要附存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中，也可以散布于洋底以颗粒状出现。
    这些地点的压力和温度条件使天然气水合物的结构保持稳定。从大地构造角度来讲，天然气水合物主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地等构造单元内。
  据估计，陆地上20。7%和大洋底90%的地区，具有形成天然气水合物的有利条件。  绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上。在标准状况下，一单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而是一种重要的潜在未来资源。
   2、天然气水合物的储量 天然气水合物在世界范围内广泛存在，这一点已得到广大研究者的公认。  在地球上大约有27%的陆地是可以形成天然气水合物的潜在地区，而在世界大洋水域中约有90%的面积也属这样的潜在区域。
  已发现的天然气水合物主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中。由于采用的标准不同，不同机构对全世界天然气水合物储量的估计值差别很大。  据潜在气体联合会（PGC，1981）估计，永久冻土区天然气水合物资源量为1。
  4×1013～3。4×1016m3，包括海洋天然气水合物在内的资源总量为7。6×1018m3。但是，大多数人认为储存在汽水合物中的碳至少有1×1013t，约是当前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。
    由于天然气水合物的非渗透性，常常可以作为其下层游离天然气的封盖层。因而，加上汽水合物下层的游离气体量这种估计还可能会大些。如果能证明这些预计属实的话，天然气水合物将成为一种未来丰富的重要能源。
   从化学结构来看，天然气水合物是这样构成的：由水分子搭成像笼子一样的多面体格架，以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。  不同的温压条件，具有不同的多面体格架。
   从物理性质来看（表1），天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。
    此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。 。