地熱能及其利用，地熱能的前景
地球內部蘊藏著巨大的熱能。這裡的估計仍然有很大的不同，但根據最保守的估計，如果我們將自己限制在 3 公里的深度，那麼地熱能為 8 x 1017 kJ。同時，其在我國乃至世界範圍內的實際應用規模微乎其微。這裡的問題是什麼？使用地熱能的前景如何？
地熱能是地球熱量的能量。從地球的自然熱量中釋放出的能量稱為地熱能。作為一種能源，地球的熱量與現有技術相結合，可以滿足人類很多很多年的需求。這甚至還沒有觸及到迄今為止無法觸及的區域中流淌得太深的溫暖。
數百萬年來，這種熱量從我們星球的內部釋放出來，而地核的冷卻速度每十億年不超過 400°C！與此同時，根據各種消息來源，地核的溫度目前不低於 6650°C，並逐漸向地表下降。地球不斷輻射出42萬億瓦的熱量，其中只有2%在地殼中。
地球內部的熱能不時以數以千計的火山噴發、地震、地殼運動和其他不太引人注意但同樣具有全球性的自然過程的形式表現出來。
關於這一現象成因的科學觀點是，地球熱量的來源與地球內部鈾、釷、鉀的連續放射性衰變過程，以及物質的引力分離有關。在其核心。
地殼的花崗岩層位於20,000米深處，是大陸放射性衰變的主要區域，而對於海洋而言，上地幔是最活躍的層。科學家們認為，在大陸上，在大約 10,000 米深處，地殼底部的溫度約為 700°C，而在海洋中，溫度只有 200°C。
地殼中百分之二的地熱能是恆定的 8400 億瓦，這是技術上可獲得的能源。提取這種能量的最佳地點是靠近大陸板塊邊緣的地區，那裡的地殼要薄得多，以及地震和火山活動地區——地球的熱量在非常靠近地表的地方顯現出來。
地熱能在哪里以什麼形式出現？
目前，積極從事地熱能開發的有：美國、冰島、新西蘭、菲律賓、意大利、薩爾瓦多、匈牙利、日本、俄羅斯、墨西哥、肯尼亞等國家，這些國家的熱量來自地球深處以蒸汽和熱水的形式上升到地表，溫度達到 300°C。
冰島和堪察加半島著名的間歇泉，以及位於美國懷俄明州、蒙大拿州和愛達荷州的著名黃石國家公園，面積近9000平方公里，都可以作為生動的例子。
在談論地熱能時，記住它大多是低勢能是非常重要的，即離開井的水或蒸汽的溫度不高。這會顯著影響使用此類能源的效率。
事實是，對於今天的電力生產，冷卻劑的溫度至少為 150°C 在經濟上是有利的。在這種情況下，它直接被送到渦輪機。
有些裝置使用溫度較低的水。其中，地熱水加熱沸點較低的二次冷卻劑（例如氟利昂）。產生的蒸汽轉動渦輪機。但此類裝置的容量很小（10-100 kW），因此能源成本將高於使用高溫水的發電廠。
新西蘭的 GeoPP
地熱礦床是充滿熱水的多孔岩石。它們本質上是天然的地熱鍋爐。
但如果花在地球表面的水沒有被扔掉，而是回到鍋爐裡呢？建立流通體系？在這種情況下，不僅會利用溫泉水的熱量，還會利用周圍的岩石。這樣的系統將使其總數增加4-5倍。鹽水污染環境的問題被消除，因為它回到了地下地平線。
熱量以熱水或蒸汽的形式傳遞到地表，直接用於為建築物和房屋供暖，或用於發電。同樣有用的是地球表面的熱量，這通常是通過鑽井獲得的，那裡的梯度每 36 米增加 1°C。
為了吸收這種熱量，他們使用 熱泵… 熱水和蒸汽用於發電和直接供暖，而在沒有水的情況下，在深處集中的熱量通過熱泵轉化為有用的形式。岩漿的能量和火山下方積聚的熱量以類似的方式提取。
一般來說，地熱發電廠有多種標準發電方法，但同樣是直接發電或採用類似熱泵的方案。
在最簡單的情況下，蒸汽直接通過管道輸送到發電機的渦輪機。在一個複雜的方案中，蒸汽被預淨化，這樣溶解的物質就不會破壞管道。在混合方案中，溶解在水中的氣體在蒸汽在水中冷凝後被消除。
最後，還有一種二元方案，其中另一種低沸點液體（熱交換器方案）充當冷卻劑（吸收熱量並轉動發電機渦輪）。
最有前途的是使用水和氯化鋰的真空吸收式熱泵。前者由於真空水泵耗電導致熱水溫度升高。
溫度為60—90℃的井水進入真空蒸發器。產生的蒸汽由渦輪增壓器壓縮。根據所需的冷卻劑溫度選擇壓力。
如果水直接進入供暖系統，則為 90 — 95 °C，如果進入供熱網絡，則為 120 — 140 °C。在冷凝器中，冷凝蒸汽將其熱量傳遞給在城市供暖中循環的水網絡、供暖系統和熱水。
還有哪些其他選擇可以增加地熱能的使用？
其中一個方向與使用大量枯竭的石油和天然氣礦床有關。
大家知道，老油田這種原料的生產是通過注水的方法進行的，即將水泵入井中，從儲層的孔隙中驅替油氣。
隨著枯竭的進行，多孔儲層中充滿了水，從而獲得了周圍岩石的溫度，因此沉積物被轉化為地熱鍋爐，可以從中同時提取石油和獲取用於加熱的水。
當然，必須鑽更多的井並建立一個循環系統，但這比開發一個新的地熱田要便宜得多。
另一種選擇是通過形成人工滲透帶從乾燥的岩石中提取熱量。該方法的本質是在乾燥的岩石中使用爆炸來產生孔隙度。
從此類系統中提取熱量的方式如下：在彼此相距一定距離的地方鑽兩口井。水被泵入一個，通過形成的孔隙和裂縫移動到第二個，從岩石中帶走熱量，加熱，然後上升到地表。
這種實驗系統已經在美國和英國運行。在洛斯阿拉莫斯（美國），兩口井——一口深度為 2,700 米，另一口深度為 2,300 米，通過水力壓裂連接，並註入加熱到 185 °C 的循環水。在英國，在 Rosemenius採石場，水被加熱到 80 °C。
地熱發電廠
地球的熱量作為一種能源
在意大利小鎮拉雷德雷洛附近，有一條電氣化鐵路，由井中的干蒸汽提供動力。該系統自 1904 年以來一直在運行。
日本和舊金山的間歇泉田是世界上另外兩個也使用乾熱蒸汽發電的著名地方。至於濕蒸汽，其更廣泛的領域是在新西蘭，而面積較小的是日本、俄羅斯、薩爾瓦多、墨西哥、尼加拉瓜。
如果我們將地熱視為一種能源，那麼它的儲量是全球人類每年能源消耗量的數百億倍。
僅從 10,000 米深處提取的地殼熱能的 1%，就足以覆蓋人類持續生產的石油和天然氣等化石燃料儲量的數百倍，導致不可逆轉的枯竭底土和環境污染。
這是由於經濟原因。但地熱發電廠的二氧化碳排放量非常適中，每兆瓦時發電約排放 122 千克，遠低於化石燃料發電的排放量。
工業 GeoPE 和地熱能前景
第一個容量為 7.5 兆瓦的工業 geoPE 於 1916 年在意大利建成。從那時起，積累了寶貴的經驗。
截至1975年，全球GeoPP總裝機容量為1278兆瓦，1990年已達7300兆瓦。地熱能開發量最大的國家是美國、墨西哥、日本、菲律賓和意大利。
蘇聯領土上的第一個 geoPE 於 1966 年在堪察加半島建成，其容量為 12 兆瓦。
從2003年開始，穆特諾夫斯卡亞地熱電站在俄羅斯投入運行，目前發電量已達50兆瓦——是目前俄羅斯最強大的地熱電站。
世界上最大的 GeoPP 是肯尼亞的 Olkaria IV，容量為 140 兆瓦。
在未來，岩漿的熱能很可能會用於地球表面以下不太深的那些區域，以及加熱結晶岩石的熱能，當冷水時被泵入幾公里深的鑽孔中，熱水或蒸汽返回地表，之後它們被加熱或發電。
問題來了——為什麼目前使用地熱能的完工項目這麼少？首先，因為它們位於有利的地方，水要么傾瀉在地球表面，要么位於非常淺的地方。在這種情況下，沒有必要鑽深井，而深井是地熱能開發中成本最高的部分。
熱水在供熱中的使用遠大於電力生產，但它們仍然很小，在能源領域沒有發揮重要作用。
GThermal energy 只是邁出了第一步，目前的研究、實驗-工業工作應該為其進一步發展的規模給出答案。