就在頁巖氣革命有望讓美國實(shí)現(xiàn)天然氣自給自足甚至出口從而強(qiáng)烈沖擊世界能源格局之際,資源緊缺的另一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國日本在能源領(lǐng)域也傳來好消息。3月12日,日本政府宣布成功從蘊(yùn)藏於愛知縣和三重縣海域海底的“天然氣水合物”(俗稱可燃冰)中獲得了天然氣。這是全球首次通過在海底分解含有大量天然氣成分的可燃冰獲得燃?xì)狻?jù)估算,日本周邊近海海底埋藏的可燃冰可供該國使用100年。此次試開采可燃冰的成功讓日本看到了擺脫本國能源短缺的一線希望。
可燃冰又稱甲烷水合物,是甲烷氣體和水分子形成的白色結(jié)晶體,能像天然氣一樣燃燒??梢宰鳛槌鞘械墓艿烂簹庖约盎鹆Πl(fā)電廠的原料使用。地球上可燃冰的儲(chǔ)藏量非常大,并且由於可燃冰燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤炭的一半,可有效減少地球溫室效應(yīng),因此可燃冰被認(rèn)為是有望取代煤、石油和天然氣的一種新能源。可燃冰是在高壓低溫的條件下形成的,通常存在於大陸架海底地層以及地球兩極的永久凍結(jié)區(qū)域。2007年至2008年,加拿大曾經(jīng)與日本聯(lián)合進(jìn)行了在陸地開采可燃冰的試驗(yàn)并取得成功。但迄今為止人類還未曾在海底成功開采過可燃冰。
受日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省委托,日本石油天然氣和金屬礦物資源機(jī)構(gòu)從2012年2月就開始在愛知縣渥美半島以南70至80公里的近海海底鉆探可燃冰。經(jīng)過一年多的努力,工作人員終於在這種神奇的海底冰塊中獲得了天然氣。
可燃冰的勘探和開發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及海洋地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、鉆探工程等諸多學(xué)科,需要各領(lǐng)域的專家共同合作。由於在開采過程中會(huì)發(fā)生溫度和壓力的變化,因此與傳統(tǒng)的煤炭、石油和天然氣等化石能源相比,可燃冰的開采比較繁雜。目前各國常見的開采技術(shù)包括:降壓開采法、注熱開采法、化學(xué)劑開采法、二氧化碳置換法以及多種開采模式組合法。2001年,加拿大通過注入熱水的方法首次生產(chǎn)出燃?xì)?。但在生產(chǎn)過程中消耗的能量已經(jīng)超過了產(chǎn)出的氣體。此次日本采用的是名為減壓法的方式,最高可確保能源產(chǎn)出量達(dá)到投入量的數(shù)十倍。只是日本的可燃冰不是存在於永久凍土層等陸地上,而是深埋在海底,這就需要首先從深約1000米的海底再挖掘數(shù)百米開采到可燃冰之后再進(jìn)行分解處理。
復(fù)雜的開采程序使可燃冰的開發(fā)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於普通的天然氣。據(jù)“日本可燃冰資源開發(fā)研究聯(lián)盟”推算,即便采用減壓法,開發(fā)成本也在每100萬BTU(英國熱量單位)60美元左右,是日本液化天然氣進(jìn)口價(jià)格的2倍。將來,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步,有望把成本降到天然氣的水平。除了開采成本高,可燃冰的開發(fā)還面臨著其他特殊的課題。例如,石油、天然氣只要打一口井就會(huì)自動(dòng)噴出,而可燃冰還需要在地層中分解,這就額外多出一個(gè)步驟。日產(chǎn)量也只有天然氣的一半。另外,如果可燃冰連續(xù)分解將導(dǎo)致周圍地層溫度下降,產(chǎn)量也就隨之減少,這一難題也有待克服。因此,日本政府估計(jì)商業(yè)化開采可燃冰最快也要等到10年以后。
盡快面臨諸多困難,日本對(duì)於商業(yè)開采可燃冰還是充滿期待。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)相茂木敏充在3月12日會(huì)見記者時(shí)表示,“即使是(美國的)頁巖氣,當(dāng)時(shí)技術(shù)上也被認(rèn)為非常困難,但如今已經(jīng)可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)”。看來,日本也想效仿美國的頁巖氣革命來一場(chǎng)可燃冰革命,從而徹底擺脫制約本國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源短缺的瓶頸。
在2011年福島核電站事故后,日本國內(nèi)掀起一股反對(duì)核電站的高潮,不少核電站在停機(jī)檢查后都難以重新開機(jī)發(fā)電。因此日本的電力需求正越來越依賴傳統(tǒng)的火力發(fā)電。2011年日本用於火力發(fā)電的液化天然氣比震災(zāi)之前的預(yù)計(jì)超出1700多萬噸。液化天然氣的進(jìn)口急劇增加還是導(dǎo)致日本2011年時(shí)隔多年出現(xiàn)貿(mào)易赤字的主要原因。在此背景下,日本各界對(duì)於開發(fā)可燃冰的期待越來越大。而一旦商業(yè)開發(fā)成功,日本也有望憑借可燃冰成為一個(gè)新的能源大國。