本报记者 琚鹏飞

刚刚过去的这个冬天,咸阳市沣柳国际小区居民姜娟娟家中始终暖意融融,温度计显示室内温度保持在23摄氏度左右。

“这份温暖并非来自传统的燃煤、燃气供暖,而是源于地下3000米的地热能。”姜娟娟说,“2024年,小区打了地热井,当年我们就用上了地热供暖,温度一直很稳定。”

咸阳市是首座“中国地热城”和国家地热资源综合开发利用示范区,地热供暖早已融入市民的生活日常。目前,咸阳市地热供暖面积突破2050万平方米,占全市供暖总面积的32%以上。

因地制宜、物尽其用,是咸阳市地热资源开发的核心原则。近年来,咸阳市持续推动地热资源开发向价值链高端攀升。

在地下流淌的热流中,科研人员发现了更珍贵的战略资源——氦气。氦气被誉为“黄金气体”,是一种关系国家安全与高新技术产业发展的战略性稀缺资源,在航空航天、半导体制造、低温超导等领域具有不可替代的作用。

长期以来,我国氦气主要依赖进口,能源安全主动权受制于人。而渭河盆地蕴藏着水溶性氦气,估算远景资源量超300亿立方米,为我国突破氦气供应瓶颈提供了宝贵资源。

“在天然气伴生氦进口受限的背景下,深度开发地热水中的水溶性氦气,不仅能提升地热资源利用效率、减少浪费,还有望为我国开辟一条自主可控的氦气供应链。”陕西省决策咨询委员会相关负责人表示。

2月4日,在渭河盆地水溶氦气提取试验站,工作人员全甲在巡检氦气提取设备,仪表盘上的数据记录着“黄金气体”的诞生。

“渭河盆地地热水中的水溶性氦气具有分布广、品位高、资源量大等特点,为氦气规模化开发提供了有利条件。”中石化绿源地热能(陕西)开发有限公司副总经理邹彦荣坦言,传统深冷法提取氦气能耗极高,此前最大的难题是如何经济高效地从地热水中分离氦气。

破解难题的关键在于技术创新。中石化与中国科学院大连化学物理研究所联合立项攻关,成功研发“膜分离+变压吸附耦合”工艺。随后,三普2号井等先导项目落地,进一步验证了该技术路线的可行性,标志着我国在水溶性氦气商业化提取领域迈出了“从0到1”的关键一步。

“我们可以把这种膜理解为一道特殊的‘筛网’,凭借不同气体分子过膜速度的差异精准筛出氦气,然后进行变压吸附提纯。”邹彦荣说,这项常温常压下的物理分离技术,最大的优势就是能耗极低,可将氦气纯度提升至99.999%。

在技术突破的基础上,2024年,咸阳打造了全国首个“热电氦”联产先导性试验项目,实现了地热资源综合利用的迭代升级:地热水抽采后,先进行高品位热能发电;降温后的热水可满足周边17万平方米建筑的冬季供暖需求;抽取的热水同步进入提取装置,分离高纯氦气。

这种“一水三用”的开发模式,让地热资源价值得到极大利用。目前,该项目供暖面积超17万平方米,预计年发电量约70万千瓦时,年可提取氦气1300立方米。

“这种协同开发模式打开了地热资源多元利用的新思路。”邹彦荣说,地热资源的价值远不止供暖、洗浴、养殖,深挖地热水中蕴含的资源是地热产业高质量发展的新方向。咸阳的实践为全国同类资源产区提供了可复制、可推广的经验。

近日,深层地热全国重点实验室关中盆地地热多资源协同开发试验基地落地咸阳,将进一步拓展“地热+”的应用场景。未来,咸阳市将依托该基地继续推动地热资源开发向更深层次、更广领域迈进。