【不耗电空调发现记五】如何使用热超导热管技术，利用火山的热能进行发电焦点观察

来源：哔哩哔哩 2023-07-06 03:49:57

2022年1月15日，汤加大规模火山爆发和海啸造成了灾难性破坏，房屋被毁，许多社区被厚厚的火山灰覆盖。

2022年6月27日，日本樱岛火山大规模喷发，烟柱高达1500米。

近来，日本富士山300年没有喷发，一旦喷发，后果无法想象，有学者称，如果富士山喷发，那在80公里之外的东京，将在两个小时内陷入一片黑暗。

(资料图)

中国的网友更关心，如果日本的富士山火山爆发，将对中国造成什么影响呢？

火山是魔鬼还是天使？

为了回答这些问题，我们需要了解为何火山要爆发

地壳之下100至150千米处，有一个“液态区”（软流层)，区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质，即岩浆。它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表，就形成了火山。

在地球上已知的“死火山”约有2000座；已发现的“活火山”共有523座，其中陆地上有455座，海底火山有68座。

中国境内的新生代火山锥约有900座，以东北和内蒙古的数量最多，约有600-700座。

人们曾对卡迈特火山区进行过地热能的计算，那里有成千上万的天然蒸汽和热水喷口，平均每秒喷出的热水和蒸汽达2万立方米，一年内可从地球内部带出热量40万亿大卡，相当于600万吨煤的能量。

火山目前仍是一个害人的恶魔，人们无法控制火山的爆发，而且一旦火山爆发，将给人民带来灾害。

但是，火山未来，可能成为人类的朋友，更是给人类带来自由能源的天使。

火山，是魔鬼，还是天使，这个不是火山自己决定的事情，这个是由人类来决定的事情。

如果人类有能力可以降服火山，火山就是天使，如果人类无法降服火山，火山就是恶魔。

如何降服火山，将恶魔降服为人类的朋友，这个还要先从火山说起。

火山为何会爆发？

这个问题非常简单，因而我们知道地球由地核、地幔和地壳组成，地核如同家庭的煤气灶一样，永不停止地燃烧，使用6000度的温度，加热地幔，地幔如同一个做饭的锅，而地壳就是一个盖子，当地幔的热量不能均匀通过地壳传递到地表时，地幔的热量，将会“掀翻盖子”流出到外部。这就是火山爆发。

火山爆发后，喷射出的岩浆是什么？

火山岩浆的成份

岩浆一般由以下几部分组成：熔化形成的液体、从液体中结晶的矿物、捕虏体和包裹体、岩浆中溶解的气体。

根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。

其中二氧化硅的含量在80-30%之间;

金属氧化物如三氧化二铝、三氧化二铁、氧化亚铁、氧化镁、等占20～60%。

其它如重金属、有色金属、稀有金属、放射性元素等，它们的总量不超过5%。

此外，岩浆中还含有一些挥发性组分，其中主要是水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氟化氢、氯化氢等。

岩浆主要分为四种类型：

二氧化硅含量<45%的称为超基性岩浆;

二氧化硅含量45~53%的称为超基性岩浆;

二氧化硅含量53~66%的称为中性岩浆;

二氧化硅含量>66%的称为酸性岩浆。

火山岩浆的温度

据测定，岩浆的温度一般在900-1200℃之间，最高可达1300℃。在晴朗的天气和良好透视的情况下，熔岩流的颜色和相应温度的关系为：白色≥1150℃;金黄色≥1090℃;橙色≥900℃;亮的鲜红(樱桃红)≥700℃;暗红色≥550~625℃;隐约可见的红色≥475℃。

火山岩浆的热容及密度

SiO2的比热容：卡/克.度=*10^2J/kg·°c

Al2O3比热容：卡/g克.℃

SiO2：密度～/cm^3=/M3

Al2O3：密度/cm3，

火山的喷发量

日本西之岛平均每年喷发2亿吨；

日本樱岛火山百年前曾经喷出30亿吨熔岩，

日本鹿儿岛县南部50公里处存在一个海底火山。这座火山在7300年前曾出现过一次大规模喷发，后来逐渐趋于平息。最近的研究表明，这个熔岩穹丘中储藏着30万亿升（300亿立方米）的熔岩。

1吨火山熔岩可以发出多少度电？

假设：温度从700度降低150度

每吨熔岩由60%的二氧化硅及40%的Al2O3组成，每吨的热量为121000000千卡，按照400克标准煤发出一度电，每吨熔岩可以发出43200000度电。

按照此计算，火山爆发的发电量为：

日本西之岛平均每年喷发2亿吨；*10^16度电。

日本樱岛火山百年前曾经喷出30亿吨熔岩，*10^18度电。

日本鹿儿岛县熔岩穹丘中储藏着30万亿升（300亿立方米）的熔岩。可以发电*10^19度电（假设熔岩的比重为）.

全球电力消耗为*10^15度电。因而

日本西之岛平均每年喷发2亿吨；如果将其发电，可以供全球使用10年。

日本樱岛火山百年前曾经喷出30亿吨熔岩，可以供全球100年；

日本鹿儿岛县熔岩穹丘中储藏着30万亿升（300亿立方米）的熔岩。如果可以开发利用，可以供地球1000年。

当然以上的计算，完全按照最优的理想状态进行的，工程实践可以发出多少的电力，还需要依据实际工程的能力，才可以取得准确的数据。

现有对地球火山的利益方式

火山和地热是一对孪生兄弟，有火山的地方一般就有地热资源。地热能是一种廉价的新能源，同时无污染，因而得到了广泛的应用。从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面，都可见到地热能的应用。

冰岛由于地处火山活动频繁地带，可开发的地热能为450亿千瓦时，地热能年发电量可达72亿千瓦时，那里的人民很好地利用了这一资源，虽然开发的仅占其中的7%，但已经给当地人民带来了很多效益。其中，雷克雅未克周围的3座地热电站为15万冰岛人提供热水和电力，而整个冰岛有85%的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生，大大减少了石油等能源的进口。

如果将火山这个地球的魔鬼，变为地球的天使？

我们已经知道，地球火山的喷发，就是由于无法将地核的热能，均匀地传送到地表散处。

做饭时，只需要将盖章打开一个空隙，让热能散出，就可以避免锅内的饭喷出去了。

对于地球，如何使得这些热能，在地球自己无法均匀散热时，提供一种方式，将热能传输到地表进行散热呢？。

其实，这种技术早已在中国进行应用。

中国青藏铁路格尔木至拉萨段，穿越戈壁荒漠、沼泽湿地和雪山草原，全线总里程达1142公里。

铁路穿越多年连续冻土区里程达550公里。非冻土地段达到120公里。

在670公里的区域，全部采用热管对冻土层进行温度控制，有效地避免了冻土层软化给铁路造成的灾害。

因而超导热管的大规模的工业化的应用，实现了高原冻土灾害的防控。

请再此阅读我们以前的文章，详细地说明了中国院采用热管技术，将地下4200米的热能传输到地面。

因而，只需要使用足够的热管，就可以将岩浆的热能传输地面，使用热管的“只传热不传物质”的特性，将热量传送到地面进行利用，但是其物质（熔岩）被留在地下，这样即实现了热能的利用，同时将熔岩留在地下，从而使得火山不再爆发。

因而，热管，就是将火山的魔鬼，降服为地球的天使的方法。