地热能的利用原理

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7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。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。地热能是可再生资源。人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。 　　地热能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。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。其储量比目前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，该区域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。 人造地热能EGS(Enhanced Geothermal Systems)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。 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。

地热就存在于地下，只是需要我们收集罢了。地热能可以通过以下三种方法予以利用：直接地热能：在接近地球表面的温泉或者地热水库，我们可以直接汲取热水加热房间或办公室。地热水通过热交换机泵出，然后引入到建筑物的加热系统。使用过的废水可以再注入到通往地热水库的井里，加热后再重新利用。地热利用历史人们在几千年前没有开挖地热水库的情况下，已经学会了利用地热能。古罗马人曾经用温泉为房间加热、洗澡和做饭。1892年，世界上首个现代化的区域供暖系统在美国爱达荷州博伊西市建成，它主要是利用管道泵取温泉为市民加热。世界上首座现代化的地热电站于1904年出现在意大利拉德雷洛。现在，地热能已经在法国、土耳其、新西兰、美国、日本和其它国家得以应用。冰岛是世界上地热用户最多的国家，其首都雷克雅维克几乎整座城市都由温泉和地下井中抽出的热水加热。其它一些城市，比如俄勒冈克拉玛斯瀑布，甚至泵取热水供应道路地下的管道，以帮助在冬天融化冰雪。地热蒸汽泵：在地下几公里深，土壤和水的温度长期保持在10-15摄氏度。实际上一点点温度即可用来加热或者为家庭和办公室降温。水流会在一系列位地下、水下的管道，在地下水库与建筑物之间循环。一套压缩机或者热交换机将管中的热量泵出，并将它们输送到建筑中的风管网路。到夏天，这个程序是颠倒的。管道会将热量从房内抽出，并将它们带到地下或者室外的水中，从而在这些地方被吸收掉。地热发电站：来自地下的热水或者蒸汽可以通过地下井排出地面，并且用于在电厂里发电。