将金属棒插入地壳中,通过热传导获得能量可行吗?

将金属棒插入地壳中,通过热传导获得能量可行吗?

张子立,能源,化学,材料

想法非常好,特别好。但是理论上不可行,工程上更不可行。

因为导热是三维的。在一根金属棒中,热量不仅从地下垂直往上走,同时每走一段,就会横向扩展。所以你根本在地表得不到热量,因为在过程中就散发干净了。这就是为啥理论上不可行。

工程上不可行是因为固体导热的速率跟截面积成正比,换句话说,截面积越大导热越快。所以为了获得很高的导热,我们需要的是很大截面积的金属棒。但是钻孔的难度是跟截面积成正相关的(而且是指数上升的)。这就表明,要放一个截面积很大的金属棒下去,难度和成本是你不可接受的。

实际上,你说的这个东西在地热能中叫做干热岩开采。是指利用深度在几公里到 10 公里左右(经济开采目前认为只到 7 公里)的范围内,一些温度很高的岩石中的热量。利用的方法叫增强性地热系统(Enhanced Geothermal Systems,EGS),如下图所示。

主要方法就是在干热岩中打孔,然后输入流动的介质,一般来说是用水,也有用 CO2 的研究在进行。跟你所设想的方法不同的是,水和气体是流动的,所以他能够很快的把热量导上来,而不会出现热量在中间散失。而由于是使用流体导热,就不需要那么大的截面积了,打孔难度就低一些了。

因此,想法棒棒的,稍微改一下思路就是现在地热研究最前沿的东西。


六千赞更新。感谢各位的点赞,人生最高赞居然是这个答案。做科普也有一些年了,各位也给我上了一课。科普中态度比内容干货更加重要~~

科普的路漫漫,我会继续努力~~给各位鞠躬答谢~~~