大有希望的地热能

我们居住的地球，很像一个大热水瓶，外凉内热，而且越往里面温度越高。因此，人们把来自地球内部的热能，叫地热能。地球通过火山爆发和温泉等途径，将它内部的热能源源不断地输送到地面，人们所热衷的温泉浴，就是人类很早开始利用的一种地热能。然而，目前对地热能大规模的开发利用还处于初始阶段，所以说地热能还属于一种新能源。

在距地面 25～50 千米的地球深处，温度为 200～1000℃；若深度达到距地面 6370 千米即地心深处时，温度要高达 4500℃。

据估算，如果按照世界动力消耗的速度完全只消耗地下热能，那么即使使用 4100 万年后，地球的温度也只降低 1℃。由此可见，在地球内部蕴藏着多么丰富的热能。温度分布是很规律的，通常，在地壳最上部的十几千米范围内，地层的深度每增加 30 米，温度便升高约 1℃；在地下 15～25 千米之间，深度每增加 100 米，温度上升 1.5℃； 25 千米以下的区域，深度每增加

100 米，温度只上升 0.8℃；以后再深入到一定深度，温度就保持不变了。地球深层为什么储存着如此多的热能呢？它们是从哪里来的？对于这个

问题，目前还处于探索阶段。不过，大多数学者认为，这是由于地球内部放射性物质自然发生蜕变的结果。在核反应的过程中，放出了大量的热能，再加上处于封闭、隔断的地层中，天长日久，经过逐渐的积聚，就形成了现在的地热能。值得指出的是，地热资源是一种可再生的能源，只要不超过地热资源的开发强度，它是能够补充而再生的。

通常，人们将地热资源分为以下四类：

水热资源。这是储存在地下蓄水层的大量地热资源，包括地热蒸汽和地热水。地热蒸汽容易开发利用，但含量很少，仅占已探明的地热资源总量的0.5％。而地热水的储量较大，约占已探明的地热资源的 10％，其温度范围从接近室温到高达 390℃。

地压资源。这是处于地层深处沉积岩中的含有甲烷的高盐分热水。由于上部的岩石覆盖层把热能封闭起来，使热水的压力超过水的静压力，温度约为 150～260℃之间，其储量约是已探明的地热资源总量的 20％。

干热岩。这是地层深处温度为 150～650℃左右的热岩层，它所储存的热能约为已探明的地热资源总量的 30％。

熔岩。这是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩，其温度高达 650～ 1200℃。熔岩储藏的热能比其他几种都多，约占已探明地热资源总量的 40％左右。

到目前为止，对于地热资源的利用主要是水热资源的开发。近年来，一些国家开始进行干热岩的开发研究和试验，开凿人造热泉就是干热岩的具体应用之一。而地压资源和熔岩资源的开发尚处于探索阶段。

地热在世界各地的分布是很广泛的。美国阿拉斯加的“万烟谷”是世界上闻名的地热集中地。在 24 平方公里的范围内，有数万个天然蒸汽和热水的喷孔，喷出的热水和蒸汽最低温度为 97℃，高温蒸汽达 645℃。每秒喷出 2300万公升的热水和蒸汽，每年从地球内部带往地面的热能相当于 600 万吨标准

煤。新西兰约有近 70 个地热田和一千多个温泉。温泉的类型很多，有温度可达 200～300℃的高温热泉；有时断时续的间歇喷泉；还有沸腾的泥浆地。横跨欧亚大陆的地中海——喜马拉雅地热带，从地中海北岸的意大利、匈牙利经过土耳其、独联体的高加索、伊朗、巴基斯坦和印度的北部、中国的西藏、缅甸、马来西亚，最后在印度尼西亚与环太平洋地热带相接。

有人做过计算，如果把全世界火山爆发和地震释放的能量，以及热岩层所储存的能量除外，地下热水和地热蒸汽储存的热能总量，就为地球上全部储藏量的 1.7 亿倍。在地下三公里内目前可供开采的地热能，相当于 29，000 亿吨煤燃烧时释放的全部热量。可以看出，地热能的开发与利用有着广阔的前景。

对于地热能的开发与利用，如果从 1904 年意大利建成世界第一座地热发

电站算起，已有近 90 年的历史了。但是，只有近二、三十年来地热能的开发利用才逐渐引起世界各国的普遍注意和重视。

据统计，目前世界上已有 120 多个国家和地区发现打出地热泉与地热井七千五百多处，使地热能的开发和利用得到不断的扩大。地热能的利用，当前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培、洗浴等方面。美国一所大学有三口深 600 米的地热水井，水温为 89℃，可为总面积达 46，000 多平方米的校舍供暖，每年节约暖气费 25 万美元。法国计划到 2000 年利用地热为 80 万套住宅单元供暖，每年可节省燃油一百多万吨。冰岛虽然处在寒冷地带，但有

着丰富的地热资源，目前全国人口的 70％以上已采用地热供暖。

利用地热能发电，具有许多独特的优点：建造电站的投资少，通常低于水电站；发电成本比水电、火电和核电站都低；发电设备的利用时数较长；地热能干净，不污染环境。发电用过的蒸汽和热水，还可以用于取暖或其他方面。

现在，美国、日本、独联体、意大利、冰岛等许多国家都建成了不同规模的地热电站，总计约有 150 座左右，装机总容量达 320 万千瓦。

地热发电的原理与一般火力发电相似，即利用地热能产生蒸汽，推动汽轮发电机组发出电来。目前，全世界有四分之三的地热电站是利用高温水蒸汽为能源来发电的。这种电站是将地热蒸汽引出地面后，先进行净化，除掉所含的各种杂质，然后就可以推动汽轮发电机发电；以高温蒸汽为能源的地热电站，大多采用汽水分离的方法发电；对于以地下热水为能源的电站，一般通过一定的途径用地下热水为热源产生蒸汽，然后用蒸汽来推动汽轮发电机组发电。

另外，地热能在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等；在医疗卫生方面，温泉可以医治皮肤和关节等的疾病，许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。

由于天然热泉较少，而且不是各地都有的，因而在一些没有天然热泉的地区，人们就利用广泛分布的干热岩型地热能人工造出地下热泉来。人造热泉是在干热岩型的热岩层上开凿而成的，世界上最早的人造热泉是在美国的新墨西哥州北部开凿的，井深达 3000 米，热岩层的温度为 200℃。

美国已建造了热泉热电厂，发电量为五万千瓦。另外，还在洛斯阿拉莫斯国立实验所钻了两眼深 4389 米的地热井，先把水泵入井内，12 小时后抽上来，这时水温已高达 375℃。法国先后开凿了六眼人造热泉，其中每眼井深六千米，每小时可获得温度达 200℃热水 100 吨。

目前，美国的地热发电站的装机容量已达 930 万千瓦，到 2020 年将增加

到 3180 万千瓦。

现在，随着科学的发展，人们开始在岩浆体导热源周围建立人工热能存积层，以便开发利用热源蒸汽的高温岩体来发电。人们预计，到本世纪末，世界地热发电的总能力可达一亿千瓦。