地热能也可以服务人类

科普中国-科学原理一点通 2017-12-06

　　地热是一项十分宝贵的能量资源。这是因为地球深部就像一个庞大的高温火炉，其中仅靠近地面10千米范围内所蕴藏的地热能，就相当全世界煤炭所蕴藏能量的1.7亿倍。

　　地底下真有热能吗？

　　我们人类很久以前就已经开始利用地热能，例如温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室及烘干谷物，等等。但人类真正认识地热资源，并进行较大规模的正式开发利用却是开始于20世纪中叶。

　　地热能大部分是来自地球深处的可再生性热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。其中有一小部分能量来自于太阳，表面地热能大部分来自太阳。地下水的深处循环把热量从地下深处带至近表层。其储量比人们所利用能量的总量多很多，大部分集中分布在构造板块边缘一带，这一带也是火山和地震多发区。它不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能而且是可再生的。

　　地热能是一种新的洁净能源，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳。在利用地热规模上，我国近些年来一直位居各国首位，并以每年近10%的速度逐步增长。

　　怎么样利用热能服务人类呢？

　　意大利于1904年最先建成了一座500千瓦的地热发电站。随后，一些欧美国家也陆续建成了地热发电站，1970年12月，我国在广东丰顺建成了第一座地热发电站。目前世界上最大的地热发电站是美国建造的，其装机容量达60万千瓦。地热发电和火力发电的原理差不多，主要是利用热源产生高温蒸汽来推动汽轮机旋转，然后带动发电机发电。它们所不一样的是，地热发电不像火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能和由地热加温的蒸汽。而且，地热发电不需要消耗其他能源，也不会产生污染，因此是一种清洁能源；地热能又是可再生的，可谓取之不尽，用之不竭。

　　那么，如果地热水或蒸汽温度不够高时，还能不能用来发电呢？中低温双循环系统发电技术为这种状况的地热发电提供了实际可能。它的原理是把温度不很高的地热水用来加热一种低沸点的工作介质，使其汽化，再通过这种汽化的介质来推动汽轮机发电。建于广东丰顺县的中国第一座地热发电站采用的就是这种方式。

　　在地下数千米处，大多有一层称为干热岩的地层。顾名思义，“干热岩”就是又干又热的岩层。可是，怎么把其中的地热能“取”出来呢？科技工作者设计了这样的方法：在地下钻两个深井，向其中一个灌水加压，使水渗入高温的岩缝中，水被加热后变成局温热水或蒸汽，再通过另一个深井抽回，用来推动汽轮机发电。

　　地热发电站

　　我国的热能利用

　　地热发电被普遍认为是未来的一种理想的清洁能源，而且具有取之不尽的可持续性优势。随着对地热发电技术的逐步研究和开发，这种新能源或将成为未来能源的重要组成部分。

　　在我国人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。其中距地表2000米内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳。在地热利用规模上，我国近些年来一直位居世界首位，并以每年近10%的速度稳步增长。但是，就目前情况来看，地热发电还有很长的路要走，需要解决的问题还很多。最主要的就是目前地热发电的热效率还很低。

　　在我国的地热资源开发中，经过多年的努力和技术积累，地热发电效益大幅度提升。除地热发电外，直接利用地热水进行建筑供暖、发展温室农业和温泉旅游等利用途径也得到长足发展。全国已经基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。