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  • 地热能

    地热能(Geothermal Energy)是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。人类很早以前就开始利用地热能,但真正认识地热资源并进行较大规模开发利用却是20世纪中叶,现代更多利用地热来发电。中国利用地热发电刚起步,只是利用地下热水建立小型发电站,这是地热应用的一个良好开端。

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 地热能 英文名: Geothermal Energy
    类别: 天然热能

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    热能解释/地热能 编辑

    地热能(Geothermal Energy)是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。人类很早以前就开始利用地热能,但真正认识地热资源并进行较大规模开发利用却是20世纪中叶,现代更多利用地热来发电。中国利用地热发电刚起步,只是利用地下热水建立小型发电站,这是地热应用的一个良好开端。

    热能(thermalenergy)又称热量、能量等,它是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动,以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。

    分布/地热能 编辑

    地热能集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度,那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。

    据2010年世界地热大会统计,全世界共有78个国家正在开发利用地热技术,27个国家利用地热发电,总装机容量为10715MW,年发电量67246GW·h,平均利用系数72%。目前世界上最大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站,其第一台地热发电机组(11MW)于1960年启动,以后的10年中,2号(13MW)、3号(27MW)和4号(27MW)机组相续投入运行。20世纪70年代共投产9台机组,80年代以后又相续投产一大批机组,其中除13号机组容量为135MW外,其余多为110MW机组。我国的地热资源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。

    世界地热资源主要分布于以下5个地热带:

    地热能地热能

    ①环太平洋地热带。世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界,即从美国的阿拉斯

    加、加利福尼亚到墨西哥、智利,从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本。世界许多地热田都位于这个地热带,如美国的盖瑟斯地热田,墨西哥的普列托、新西兰的怀腊开、中国台湾的马槽和日本的松川、大岳等地热田。

    ②地中海、喜马拉雅地热带。欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界,从意大利直至中国的滇藏。如意大利的拉德瑞罗地热田和中国西藏的羊八井及云南的腾冲地热田均属这个地热带。

    ③大西洋中脊地热带。大西洋板块的开裂部位,包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。

    ④红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带。包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。

    ⑤其他地热区。除板块边界形成的地热带外,在板块内部靠近边界的部位,在一定的地质条件下也有高热流区,可以蕴藏一些中低温地热,如中亚、东欧地区的一些地热田和中国的胶东、辽东半岛及华北平原的地热田。

    人造热能/地热能 编辑

    人造地热能EGS(EnhancedGeothermalSystems)是为了解决全球暖化对于干净能源的大量需求而逐渐成为21世纪显学的一种新方法,最初概念70年代已经提出但是一直没有受到重视,因为地热分布地区极为受限,于是有人提出采用深度钻孔技术于任何地方钻至靠近地底熔岩附近300度以上的区域,至少钻2井一井注入热水一井收回地热蒸气发电,如果成本允许钻更多回收井则可以减少散失蒸气;增加发电效能

    地热能地热能

    。虽然原理简单但是由于所需井深极深达5公里以上,又要通过许多坚硬花岗岩地壳,传统冲钻法需磨损数百具高价钻头成本太大,而地底状况难以掌握有可能钻出水汽不能流通的废井,加上地热在大众媒体关注不如太阳能和风力高,诸多因素使人不愿投资而停于实验阶段。

    但是新兴科技例如水热钻机、等离子钻机的概念已经提出,钻井成本有望大幅下降,届时地热能不受位置和气候影响能提供24小时稳定基载电量的特性,建设时间、成本和大众疑虑又远低于核能;很有望成为最具竞争力绿色能源和全球暖化的解救方案。

    利用/地热能 编辑

    地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类,而对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下:

    1、200~400℃直接发电及综合利用;

    2、150~200℃双循环发电,制冷,工业干燥,工业热加工;

    3、100~150℃双循环发电,供暖,制冷,工业干燥,脱水加工,回收盐类,罐头食品;

    4、50~100℃供暖,温室,家庭用热水,工业干燥;

    5、20~50℃沐浴,水产养殖,饲养牲畜,土壤加温,脱水加工。

    许多国家为了提高地热利用率,而采用梯级开发和综合利用的办法,如热电联产联供,热电冷三联产,先供暖后养殖等。

    可持续性/地热能 编辑

    岩浆/火山的地热活动的典型寿命从最低5000年到100万年以上。这么长的寿命使地热源成为一种再生能源。此外,地热库的天然补充率从几兆瓦到1000兆瓦(热)以上。人类第一次用地热水发电是在1904年意大利的拖斯卡纳。1958年新西兰的北岛开始用地热源发电(2013年为212兆瓦);美国加州的喷泉热田,从1960年就开始发电,输出功率为1300兆瓦。显然,地热资源能够可靠、安全和可持续性地运行。地热生产的可持续性也可从存在于热库岩石(含热量85%~95%)中的热源判断。在美国加州的喷泉热田,热含量保守估计至少相当于燃烧280亿桶石油或62亿短顿(1短顿=907公斤)煤所得的能量。

    现状/地热能 编辑

    在各种可再生能源的应用中,地热能显得较为低调,人们更多地关注来自太空的太阳能量,却忽略了地球本身赋予人类的丰富资源,地热能将有可能成为未来能源的重要组成部分。

    相对于太阳能和风能的 不稳定性,地热能是较为可靠的可再生能源,这让人们相信地热能可以作为煤炭、天然气和核能的最佳替代能源。另外,地热能确实是较为理想的清洁能源,能源蕴藏丰富并且在使用过程也会产生温室气体。

    美国的地热能使用仅占全国能源组成的0.5%。据麻省理工学院的一份报告指出,美国现有的地热系统每年只采集约3000兆瓦能量,而保守估计,可开采的地热资源达到10万兆瓦。相关专家指出,倘若给与地热能源相应的关注和支持,在未来几年内,地热能很有可能成为与太阳能、风能等量齐观的新能源。

    地热能地热能

    和其他可再生能源起步阶段一样,地热能形成产业的过程中面临的最大问题来自于技术和资金。地热产业属于资本密集型行业,从投资到收益的过程较为漫长,一般来说较难吸引到商业投资。可再生能源的发展一般能够得到政府优惠政策的支持,例如税收减免、政府补贴以及获得优先贷款的权力。在相关优惠政策的指引下,投资者们将更有兴趣对地热项目进行投资建设。

    地热能的利用在技术层面上有待发展的主要是对于开采点的准确勘测,以及对地热蕴藏量的预测。由于一次钻探的成本较高,找到合适的开采点对于地热项目的投资建设至关重要。地热产业采取引进石油、天然气等常规能源勘测设备,为地热能寻找准确的开采点。

    世界其他国家和地区也在为地热能的发展提供更多的便利和支持。全球大约40多个国家已经将地热能发展列入议程,预计到2010年,全球地热资源的利用将提升50%。用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔岩浆和放射性物质的衰变。地热能是指其储量比人们所利用的总量多很多倍,而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。

    实际价值/地热能 编辑

    中国利用地热发电还刚刚开始,一些地方只是利用地下热水建立小型发电站,取得成功,这是地热应用的一个良好开端。我国已经发现的地热温度较低,品味差,用来取暖及供热应当更合适。以北京的地热田为例,它属于低温热水类,深埋在400—2500m之间,温度在38—70℃范围内。据粗略估计,进来用于染织﹑空调﹑养鱼﹑取暖﹑医疗和洗浴等方面,效果良好,每年可节约煤炭4300t。

    地热应用对环境实际价值的举例:

    (1)由于使用地热能源,Reykjivak(位于冰岛)是世界上最洁净的首都,烟囱中没有烟的排放。用污染型的化石燃料已经被消除了,用地热取代煤和石油进行加热可减少大量co2的排放。爱尔兰几乎90%的房屋使用地热水进行加热,和燃烧化石燃料相比,在爱尔兰地热应用每年能减少大约200million吨co2。2004年爱尔兰co2总排放量2.8million吨。另外许多国家由于使用地热能源也明显减少了二氧化碳的排放。

    (2)另一个用地热水取代化石燃料的好例子就是Galanta, Slovakia. 9,000 GJ/yr的天然气热生产区域加热系统已经被修改了。天然气由富含碳酸盐的地热水所取代。取代的结果是每年能减少5000吨二氧化碳的排放。

    相关新闻/地热能 编辑

    天津市政府和国土资源部联合召开天津市浅层地热能资源调查报告评审验收会。

    据悉,天津市浅层地热能资源调查查明了该市浅层地热能资源赋存条件和开发利用现状,编制了开发利用方案,总结完善了浅层地热能地源热泵场地勘察技术,开展了典型地区环境地质影响评价,并初步建立了浅层地热能资源开发利用动态监测网和数据库。

    调查评价首次建立了大规模现场热响应试验场,实施了浅层地热能资源开发利用适宜性分区,对全市浅层地热能资源地埋管地源热泵系统可利用资源量进行了评价,研制出具有自主知识产权的地层温度精细测量、数字采集传输系统。

    评审组认为,天津浅层地热能调查评价工作形成的技术方案,总体达到国际先进水平,对推进我国城市浅层地热能调查评价具有重要借鉴意义。

    未来趋势/地热能 编辑

    如果往地下挖6英尺,你会发现在美国任意地区的地下温度均保持在45至75华氏度之间。这为地热能的利用提供了得天独厚的条件。通过热力泵为家庭供暖就是对地热能的一种典型利用。尽管成本偏高,但其简单、可靠、无噪音且低污染等诸多优势还是让地热泵能得到了越来越多的重视。

    与在欧洲的流行不同,地热泵在美国却没有真正得到推广,至少到目前为止还是如此。事实上,美国地热资源储量大得惊人,而利用率还不足1%。美国人似乎对这种家庭供暖方式不太感冒。不过随着美国地热泵市场在不断扩大,在供应、销售和服务上均有了长足进步,已经形成了一个市场网络。同时,地热泵的经销商们也开始意识到想要让过去没怎么接触过地热能的美国民众接受这个新事物,一定要大力宣传其优势所在。

    客观来说,虽然美国拥有丰富地热资源,但地热泵并非“百搭”的家庭供热方式。尽管在大多数地区地热泵都能发挥很好的作用,但比起常规的供热方式,使用地热泵多少还是有点麻烦。除了要了解什么型号的系统才适合,对安装成本和能源消耗成本也需要做到心里有数,而地热泵的安装也相对复杂,这些都让不少本来对其有兴趣的用户都打了退堂鼓。

    那么对于一个家庭来说,为什么要选择地热泵呢?首先,地热泵供暖最吸引人的地方就是它的高效率。这就意味着可以节约用电量,从而有效减少电费开支。

    自从上世纪40年代地热在美国开始被利用以来,地热泵技术一直在不断发展。比起使用空调来取暖或制冷,地热泵的效率显然要高出许多,同时也更为可靠和持久。一台地热泵的寿命可以长达25年到50年。

    除了高效和能够长期使用,地热泵还具备低噪音及低维护成本等优势。不管怎么看都十分划算。在俄克拉荷马州,一个面积约280平方米的房子利用地热泵,每月只需要花费60美元就可以满足所有的能源需求。

    不过,由于使用地热泵需要考虑很多因素,包括当地地质条件等一些不确定因素,地热泵的推广仍面临很多阻碍。地热发电站,但地热利用发展速度总体仍较为缓慢,困难重重。因为想要建立大型发电设施必须钻入地下很深才行。很多时候一个项目需要获得数以万计美元来进行前期勘探,平均每钻入地下一英里就需要几十个金刚石钻头,一个钻头至少要2000美元。但钻入地下很深后也有可能没有发现足够储量。因此,开发地下热能也是要付出代价的。另外,安装地热泵的成本也较难预估。由于各地地理条件不同,因此也很难统计出一个具代表性的地热泵使用成本。

    不过,这些都没能阻挡政府推动地热产业发展的决心。除了家庭供暖制冷系统,地热发电也是地热能重要的利用方式。据美国地热能源协会2010年发布的统计数据,地热发电已使美国总装机能力达到3.15吉瓦,使美国成为世界最大地热发电生产国。2011年,美国地热产业继续加快发展,地热能源协会(GEA)2011年4月发布的信息表明,在未来几年内,美国德克萨斯州地热能源生产可望翻二番,地热发电也将从9个州扩展到15个州。加州是美国利用地热发电最多的州。而爱达荷州则紧随其后。预计到2015年,爱达荷的地热发电量将达到855兆瓦,2025年前将达到1670兆瓦。2009年以来,美国地热能发电呈强劲增长态势。自2008年8月到2009年3月期间,美国新建、在建的地热电站有1500兆瓦的新增容量。如果能科学开发各州地下蕴藏的地热资源,将可以满足全国能源需求总量的25%。

    美国利用地热产生的能量在所有可再生能源中排名第三,仅次于水力发电和生物质能,但比太阳能和风能利用得广泛。据美国利用地热资源协会统计,美国利用地热发电的总量已达2200兆瓦,相当于4个大型核电站的发电量。如今,地热泵在美国正开始逐渐流行起来。每年安装地热泵的用户大约在5万户左右。这一数字还将随着美国地热泵市场的不断发展成熟继续增长。随着宣传力度的加大,越来越多的民众开始了解这种在美国储量丰富、但过去却一直不受重视的能源。在如今电力需求不断增长、经济状况却不容乐观的前提下,能够节约开支的供暖方式绝对是每个家庭都十分欢迎的。

    值得一提的是,在清洁能源之中,地热发电的成本也比较低。根据国际地热协会的分析,地热发电的成本也仅为风力发电成本的一半左右。

    对于这种储量丰富且优势突出的能源,美国政府自然应该加大使用力度。尽管美国地热发电量位居世界第一,但从规模上来看仍不算大。虽然存在一些尚未克服的问题,但哪种可再生能源不是如此呢?只要能做到扬长避短,相信地热能一定能够在美国未来能源构架中占有十分重要的位置。

    地热取暖、制冷系统原理及优势

    地热即地球热能。地球土壤可以储存太阳热能且不会挥发。这种热能在霜线以下不会受到季节性温度变化的影响。通过在霜线下方掩埋地热转换器,地热能设备可以有效利用所有储存在土壤中的热能。具体运作方发是:将注入生态防冻水溶液的管道埋入房屋的周围。这些管道由耐受性很强的聚乙烯材料制成。只要安装适当,它们不易损坏,很难受干腐病、极度潮湿等恶劣环境的影响。地热能转换器可以被水平、垂直放置。该系统机变灵活,可适应特殊地况。

    因为地热能系统不受外界空气温度的影响,在寒冷天气里,地下管道中的热转换液体就能利用温暖的土壤温度为地热泵进行加热或冷却。地热泵通过地下管道吸入控温溶液,经传统气压输送管或聚乙烯输送管把它输送到需要的地方。

    需要制冷时,地热系统就利用土壤的低温工作。系统吸入可产生冷空气的控温溶液,冷空气调整到所需温度后通过输送管被释放到屋内。

    地热能取暖、制冷系统优于气源热泵、燃气炉等传统系统。这是因为传统系统依赖于随气候不同而剧烈变化的外界温度。它们效能的差距在极端温度条件下尤为明显。在冬天极冷、夏天极热的条件下,取暖、制冷设备需高强度运转才能保证室内有舒适的温度,由此而产生高额费用也是显而易见的。地热能系统通过一套深埋入霜线下方土壤中的高密度聚乙烯材料制成的管道吸入外部空气,直接节约取暖费用的作用不言而喻。

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