目錄
3劃分
5人造熱能
6利用
7作用
?地熱供暖
10現(xiàn)狀
12實際價值
14未來趨勢
地熱能簡介
地熱能
人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。但真正認識地熱資源并進行較大規(guī)模的開發(fā)利用卻是始于20世紀中葉。
地熱能大部分是來自地球深處的可再生性熱能，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。還有一小部分能量來自太陽，大約占總的地熱能的5%，表面地熱能大部分來自太陽。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。其儲量比人們所利用能量的總量多很多，大部分集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。它不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補充的速度，那么熱能是可再生的?！?/p>
怎樣利用這種巨大的潛在能源呢？意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子于1904年在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸氣用于發(fā)電。地熱發(fā)電是利用液壓或爆破碎裂法把水注入到巖層，產(chǎn)生高溫蒸氣，然后將其抽出地面推動渦輪機轉(zhuǎn)動使發(fā)電機發(fā)出電能。在這過程中，將一部分沒有利用到的水蒸氣或者廢氣，經(jīng)過冷凝器處理還原為水送回地下，這樣循環(huán)往復。
地熱能是一種新的潔凈能源，在當今人們的環(huán)保意識日漸增強和能源日趨緊缺的情況下，對地熱資源的合理開發(fā)利用已愈來愈受到人們的青睞。其中距地表2000米內(nèi)儲藏的地熱能為2500億噸標準煤。全國地熱可開采資源量為每年68億立方米，所含地熱量為973萬億千焦耳。在地熱利用規(guī)模上，我國近些年來一直位居世界首位，并以每年近10%的速度穩(wěn)步增長。
在我國的地熱資源開發(fā)中，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，地熱發(fā)電效益顯著提升。除地熱發(fā)電外，直接利用地熱水進行建筑供暖、發(fā)展溫室農(nóng)業(yè)和溫泉旅游等利用途徑也得到較快發(fā)展。全國已經(jīng)基本形成以西藏羊八井為代表的地熱發(fā)電、以天津和西安為代表的地熱供暖、以東南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植和養(yǎng)殖的開發(fā)利用格局 。
發(fā)電
播報編輯
地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_Blank" rel="noreferrer noopener">機械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地熱發(fā)電。開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發(fā)電也分為兩大類 。
地熱蒸汽發(fā)電分類
地熱蒸汽發(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。
（1）一次蒸汽法
直接利用地下的干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發(fā)電。
（2）二次蒸汽法
有兩種含義，一種是不直接利用比較臟的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔凈水，再利用潔凈蒸汽（二次蒸汽）發(fā)電。第二種含義是，將從第一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容生產(chǎn)二次蒸汽，壓力仍高于當?shù)?a target="_Blank" rel="noreferrer noopener">大氣壓力，和一次蒸汽分別進入汽輪機發(fā)電。
地熱水發(fā)電方法
地熱水中的水，按常規(guī)發(fā)電方法是不能直接送入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態(tài)輸入汽輪機做功。對溫度低于100℃的非飽和態(tài)地下熱水發(fā)電，有兩種方法：一是減壓擴容法，另一種是利用低沸點物質(zhì)。
（1）減壓擴容法
利用抽真空裝置，使進入擴容器的地下熱水減壓汽化，產(chǎn)生低于當?shù)卮髿鈮毫Φ臄U容蒸汽然后將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統(tǒng)稱“閃蒸系統(tǒng)”。低壓蒸汽的比容很大，因而使氣輪機的單機容量受到很大的限制。但運行過程中比較安全。
（2）低沸點物質(zhì)
利用低沸點物質(zhì)，如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發(fā)電的中間工質(zhì)，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質(zhì)迅速氣化，利用所產(chǎn)生氣體進入發(fā)電機做功，做功后的工質(zhì)從汽輪機排入凝汽器，并在其中經(jīng)冷卻系統(tǒng)降溫，又重新凝結(jié)成液態(tài)工質(zhì)后再循環(huán)使用。這種方法稱“中間工質(zhì)法”，這種系統(tǒng)稱“雙流系統(tǒng)”或“雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)”。這種發(fā)電方式安全性較差，如果發(fā)電系統(tǒng)的封閉稍有泄漏，工質(zhì)逸出后很容易發(fā)生事故。
蒸汽型地熱發(fā)電
20世紀90年代中期，以色列奧瑪特（Ormat）公司把上述地熱蒸汽發(fā)電和地熱水發(fā)電兩種系統(tǒng)合二為一，設計出一個新的被命名為聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)，該機組已經(jīng)在世界一些國家安裝運行，效果很好。
聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是，可以適用于大于150℃的高溫地熱流體（包括熱鹵水）發(fā)電，經(jīng)過一次發(fā)電后的流體，在并不低于120℃的工況下，再進入雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，進行二次做功，這就是充分利用了地熱流體的熱能，既提高發(fā)電的效率，又能將以往經(jīng)過一次發(fā)電后的排放尾水進行再利用，大大地節(jié)約了資源。
地熱技術(shù)：高溫地熱資源的最佳利用方式是地熱發(fā)電。200~400℃的地熱可以直接用來發(fā)電。
蒸汽型地熱發(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發(fā)電機組發(fā)電但在引入發(fā)電機組前應把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式最為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存在于較深的地層中，開采難度大，故其發(fā)展受到了限制。主要有背壓式和凝氣式兩種發(fā)電系統(tǒng) 。
熱水型地熱發(fā)電
（1）閃蒸系統(tǒng)
當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水沸騰并“閃蒸”成蒸氣，蒸氣送至汽輪機做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當然最好是再回注入地層。
（2）雙循環(huán)系統(tǒng)
地熱水首先流經(jīng)熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸氣。蒸氣進入汽輪機做功后進入凝汽器，再通過熱交換器從而完成發(fā)電循環(huán)，地熱水則從熱交換器回流注入地下。這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強和不凝結(jié)氣體含量高的地熱資源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)高效的熱交換器 。
劃分
地熱能
離地球表面5000米深，15℃以上的巖石和液體的總含熱量，據(jù)推算約為14.5×10^25焦耳（J），約相當于4948萬億噸（t）標準煤的熱量。地熱來源主要是地球內(nèi)部長壽命放射性同位素熱核反應產(chǎn)生的熱能。按照其儲存形式，地熱資源可分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和熔巖型5大類。
地熱資源按溫度的劃分。中國一般把高于150℃的稱為高溫地熱，主要用于發(fā)電。低于此溫度的叫中低溫地熱，通常直接用于采暖、工農(nóng)業(yè)加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖及醫(yī)療和洗浴等。截止1990年底，世界地熱資源開發(fā)利用于發(fā)電的總裝機容量為588萬千瓦，地熱水的中低溫直接利用約相當于1137萬千瓦。
地熱能分布
地熱能分布
地熱能集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果熱量提取的速度不超過補充的速度，那么地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區(qū)應用相當廣泛。據(jù)估計，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當于100PW·h。不過，地熱能的分布相對來說比較分散，開發(fā)難度大。
據(jù)2010年世界地熱大會統(tǒng)計，全世界共有78個國家正在開發(fā)利用地熱技術(shù)，27個國家利用地熱發(fā)電，總裝機容量為10715MW，年發(fā)電量67246GW·h，平均利用系數(shù)72%。目前世界上最大的地熱電站是美國的蓋瑟爾斯地熱電站，其第一臺地熱發(fā)電機組（11MW）于1960年啟動，以后的10年中，2號（13MW）、3號（27MW）和4號（27MW）機組相續(xù)投入運行。20世紀70年代共投產(chǎn)9臺機組，80年代以后又相續(xù)投產(chǎn)一大批機組，其中除13號機組容量為135MW外，其余多為110MW機組。我國的地熱資源也很豐富，但開發(fā)利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省區(qū) 。
世界地熱資源主要分布于以下5個地熱帶：
地熱能
世界最大的太平洋板塊與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊界，即從美國的阿拉斯加、加利福尼亞到墨西哥、智利，從新西蘭、印度尼西亞、菲律賓到中國沿海和日本。世界許多地熱田都位于這個地熱帶，如美國的蓋瑟斯地熱田，墨西哥的普列托、新西蘭的懷臘開、中國臺灣的馬槽和日本的松川、大岳等地熱田。
（2）地中海、喜馬拉雅地熱帶
歐亞板塊與非洲、印度板塊的碰撞邊界，從意大利直至中國的滇藏。如意大利的拉德瑞羅地熱田和中國西藏的羊八井及云南的騰沖地熱田均屬這個地熱帶。
（3）大西洋中脊地熱帶
大西洋板塊的開裂部位，包括冰島和亞速爾群島的一些地熱田。
包括肯尼亞、烏干達、扎伊爾、埃塞俄比亞、吉布提等國的地熱田。
（5）其他地熱區(qū)
除板塊邊界形成的地熱帶外，在板塊內(nèi)部靠近邊界的部位，在一定的地質(zhì)條件下也有高熱流區(qū)，可以蘊藏一些中低溫地熱，如中亞、東歐地區(qū)的一些地熱田和中國的膠東、遼東半島及華北平原的地熱田。
人造熱能
人造地熱能
人造地熱能EGS(Enhanced Geothermal Systems)是為了解決全球暖化對于干凈能源的大量需求而逐漸成為21世紀顯學的一種新方法，最初概念70年代已經(jīng)提出但是一直沒有受到重視，因為地熱分布地區(qū)極為受限，于是有人提出采用深度鉆孔技術(shù)于任何地方鉆至靠近地底熔巖附近300度以上的區(qū)域，至少鉆2井一井注入熱水一井收回地熱蒸氣發(fā)電，如果成本允許鉆更多回收井則可以減少散失蒸氣；增加發(fā)電效能。雖然原理簡單但是由于所需井深極深達5公里以上，又要通過許多堅硬花崗巖地殼，傳統(tǒng)沖鉆法需磨損數(shù)百具高價鉆頭成本太大，而地底狀況難以掌握有可能鉆出水汽不能流通的廢井，加上地熱在大眾媒體關(guān)注不如太陽能和風力高，諸多因素使人不愿投資而停于實驗階段。
但是新興科技例如水熱鉆機、等離子鉆機的概念已經(jīng)提出，鉆井成本有望大幅下降，屆時地熱能不受位置和氣候影響能提供24小時穩(wěn)定基載電量的特性，建設時間、成本和大眾疑慮又遠低于核能；很有望成為最具競爭力綠色能源和全球暖化的解救方案 。
利用
地熱能的利用可分為地熱發(fā)電和直接利用兩大類，而對于不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：
（1）200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；
（2）150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工；
（3）100～150℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；
（4）50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥；
（5）20～50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫水加工。
許多國家為了提高地熱利用率，而采用梯級開發(fā)和綜合利用的辦法，如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，先供暖后養(yǎng)殖等 。
作用
地熱發(fā)電
地熱發(fā)電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應首先應用于發(fā)電。地熱發(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。所不同的是，地熱發(fā)電不像火力發(fā)電那樣要裝備龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。地熱發(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地熱發(fā)電的方式劃分為蒸汽型地熱發(fā)電和熱水型地熱發(fā)電兩大類 。
（1）蒸汽型地熱發(fā)電
蒸汽型地熱發(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽輪發(fā)電機組發(fā)電，但在引入發(fā)電機組前應把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式最為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存于較深的地層，開采技術(shù)難度大，故發(fā)展受到限制（參考《資源》欄目有關(guān)文章）。主要有背壓式和凝汽式兩種發(fā)電系統(tǒng) 。
（2）熱水型地熱發(fā)電
熱水型地熱發(fā)電是地熱發(fā)電的主要方式。
熱水型地熱電站有兩種循環(huán)系統(tǒng)：
圖1 閃蒸系統(tǒng)
（a）閃蒸系統(tǒng)
閃蒸系統(tǒng)如圖1所示。當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當然最好是再回注人地層。
（b）雙循環(huán)系統(tǒng)
雙循環(huán)系統(tǒng)的流程：地熱水首先流經(jīng)熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進入汽輪機做功后進入凝汽器，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地熱水則從熱交換器回注入地層 。
地熱供暖
將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發(fā)電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經(jīng)濟性好，備受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地熱供熱系統(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為“世界上最清潔無煙的城市”。此外利用地熱給工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源，用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱應用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中最普遍的方式 。
地熱務農(nóng)
地熱在農(nóng)業(yè)中的應用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地熱水養(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產(chǎn)率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養(yǎng)花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量等。將地熱能直接用于農(nóng)業(yè)在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等 。
地熱行醫(yī)
地熱在醫(yī)療領域的應用有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由于地熱水從很深的地下提取到地面，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如含碳酸的礦泉水供飲用，可調(diào)節(jié)胃酸、平衡人體酸堿度；含鐵礦泉水飲用后，可治療缺鐵貧血癥；氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條件，使溫泉常常成為旅游勝地，吸引大批療養(yǎng)者和旅游者。在日本就有1500多個溫泉療養(yǎng)院，每年吸引1億人到這些療養(yǎng)院休養(yǎng)。我國利用地熱治療疾病的歷史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，因此充分發(fā)揮地熱的醫(yī)療作用，發(fā)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。
未來隨著與地熱利用相關(guān)的高新技術(shù)的發(fā)展，將使人們能更精確地查明更多的地熱資源；鉆更深的鉆井將地熱從地層深處取出，因此地熱利用也必將進入一個飛速發(fā)展的階段。
地熱能在應用中要注意地表的熱應力承受能力，不能形成過大的覆蓋率，這會對地表溫度和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響 。
發(fā)展預測
根據(jù)我國地熱開發(fā)利用現(xiàn)狀、資源潛力評估和國家、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展預測，地熱產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標、任務初期、中期、遠期三個階段 。
長期目標與任務
1）高溫地熱發(fā)電裝機達到75～100MW
主要藏滇高溫地熱勘探開發(fā)200～250℃以上深部熱儲。力爭單井地熱發(fā)電潛力達到10MW以上，單機發(fā)電10MW以上。
2．地熱采暖達到(2200~2500)×104㎡
主要在北方京、津、冀地區(qū)，環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)、京九產(chǎn)業(yè)帶、東北松遼盆地、關(guān)中盆地、寧夏銀川平原地區(qū)發(fā)展地熱采暖、地熱高科技農(nóng)業(yè)，建立地熱示范區(qū)。單井地熱采暖工程力爭達到15萬㎡。
中期目標與任務
1．高溫地熱發(fā)電裝機達到40~50MW
主要在西藏羊八井開發(fā)利用已有深部高溫熱儲，使ZK4001地熱井得以利用（溫度250℃以上，發(fā)電10MW）；
積極建設西藏羊易地熱電站，擬定裝機12MW；
在滇西騰沖高溫地熱田力爭完成250℃以上1~2口地熱生產(chǎn)井施工，發(fā)電潛力12MW以上。
2．地熱采暖達到1500萬㎡
主要在京津冀，京九沿線的山東西部，松遼盆地的大慶地區(qū)建立地熱示范區(qū)。
單井地熱采暖達10~15萬㎡，單個地熱采暖區(qū)50~100萬㎡。在已開發(fā)的地熱田建立生產(chǎn)回灌系統(tǒng) 。
初期目標與任務
地熱發(fā)電
（1）高溫地熱發(fā)電
主要在羊八井地熱電站，對現(xiàn)有地熱發(fā)電裝備進行完善、優(yōu)化，穩(wěn)發(fā)25MW；
力爭利用ZK4001孔高溫地熱流體，增發(fā)、滿發(fā)、達到總裝機30MW；
努力完成滇西騰沖高溫地熱井施工，打出250℃地熱流體，力爭發(fā)電潛力達到12MW。
（2）地熱采暖達到950萬㎡
地熱能
主要在京津地區(qū)、京九沿線的山東西部，松遼盆地的大慶地區(qū)，完善、優(yōu)化已有地熱供熱工程，選點建立示范區(qū)。
總之，至2010年地熱開發(fā)利用總量：地熱發(fā)電裝機達到75~100MW，地熱采暖達到2500㎡。熱能利用總計約相當于1500萬噸標煤當量。
存在的障礙
（1）地熱管理體制和開發(fā)利用工程、項目的適合市場經(jīng)濟的運行機制沒有建立起來，舊的計劃經(jīng)濟管理體制、運行機制還沒有完成改變，影響地熱產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展；
（2）地熱資源的勘探、開發(fā)具有高投入、高風險和知識密集的新興產(chǎn)業(yè)，化解風險的機制和社會保障制度尚未建立起來，影響投資者、開發(fā)者的信心、影響了地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展；
（3）系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和技術(shù)標準尚不健全和完善 。
可持續(xù)性
巖漿/火山的地熱活動的典型壽命從最低5000年到100萬年以上。這么長的壽命使地熱源成為一種再生能源。此外，地熱庫的天然補充率從幾兆瓦到1000兆瓦(熱)以上。
人類第一次用地熱水發(fā)電是在1904年意大利的拖斯卡納。1958年新西蘭的北島開始用地熱源發(fā)電(2013年為212兆瓦)；美國加州的噴泉熱田，從1960年就開始發(fā)電，輸出功率為1300兆瓦。顯然，地熱資源能夠可靠、安全和可持續(xù)性地運行。地熱生產(chǎn)的可持續(xù)性也可從存在于熱庫巖石(含熱量85%～95%)中的熱源判斷。在美國加州的噴泉熱田，熱含量保守估計至少相當于燃燒280億桶石油或62億短頓(1短頓=907公斤)煤所得的能量 。
現(xiàn)狀
在各種可再生能源的應用中，地熱能顯得較為低調(diào)，人們更多地關(guān)注來自太空的太陽能量，卻忽略了地球本身賦予人類的豐富資源，地熱能將有可能成為未來能源的重要組成部分。
相對于太陽能和風能的不穩(wěn)定性，地熱能是較為可靠的可再生能源，這讓人們相信地熱能可以作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源。另外，地熱能確實是較為理想的清潔能源，能源蘊藏豐富并且在使用過程也不會產(chǎn)生溫室氣體 。
美國的地熱能使用僅占全國能源組成的0.5%。據(jù)麻省理工學院的一份報告指出，美國現(xiàn)有的地熱系統(tǒng)每年只采集約3000兆瓦能量，而保守估計，可開采的地熱資源達到10萬兆瓦。相關(guān)專家指出，倘若給與地熱能源相應的關(guān)注和支持，在未來幾年內(nèi)，地熱能很有可能成為與太陽能、風能等量齊觀的新能源。
地熱能
和其他可再生能源起步階段一樣，地熱能形成產(chǎn)業(yè)的過程中面臨的最大問題來自于技術(shù)和資金。地熱產(chǎn)業(yè)屬于資本密集型行業(yè)，從投資到收益的過程較為漫長，一般來說較難吸引到商業(yè)投資?？稍偕茉吹陌l(fā)展一般能夠得到政府優(yōu)惠政策的支持，例如稅收減免、政府補貼以及獲得優(yōu)先貸款的權(quán)力。在相關(guān)優(yōu)惠政策的指引下，投資者們將更有興趣對地熱項目進行投資建設 。
地熱能的利用在技術(shù)層面上有待發(fā)展的主要是對于開采點的準確勘測，以及對地熱蘊藏量的預測。由于一次鉆探的成本較高，找到合適的開采點對于地熱項目的投資建設至關(guān)重要。地熱產(chǎn)業(yè)采取引進石油、天然氣等常規(guī)能源勘測設備，為地熱能尋找準確的開采點。
世界其他國家和地區(qū)也在為地熱能的發(fā)展提供更多的便利和支持。全球大約40多個國家已經(jīng)將地熱能發(fā)展列入議程，預計到2010年，全球地熱資源的利用將提升50%。用可分為地熱發(fā)電和直接利用兩大類。地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源于地球的熔巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地熱能是指其儲量比人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶、該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū) 。
環(huán)境影響
（1）地熱蒸汽的溫度和壓力都不如火力發(fā)電高，因此地熱利用率低，像蓋塞斯的老發(fā)電機組的熱效率只有14.3%，以致冷卻水用量多于普通電站，熱污染也比較嚴重。
（2）地熱電站也可利用冷卻塔將余熱釋放到大氣中，以避免上述的熱污染。冷卻塔的補充水來源于蒸汽本身，因此不需要外來水源。地熱蒸汽在通過汽輪機之前，先進入離心分離器，除去巖粒和灰塵，然后冷凝成溫水，在通過冷卻塔，使其中75%—80%轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，余下的冷卻水返回冷凝器利用。過剩的冷卻水由于積累了硼﹑氨等污染物，應排注地下，而不應該排注水體。這雖然解決了污染問題，但有可能引發(fā)地震；不過也可能因陸續(xù)注入而使巖層逐漸滑動，反而緩慢的解除積壓，以致避免地震的突發(fā)。到底結(jié)果如何，必須進行嚴密監(jiān)測。
（3）從冷卻塔排出的廢蒸汽和廢水中可能含有H2S等有毒氣體，應予重視并及時加以處理，以免污染廠區(qū)附近的空氣。
（4）地熱屬于再生比較慢的一種資源。地熱蒸汽產(chǎn)區(qū)只能利用一段時間，其長短難于估計，可能在30—3000a之間。由于取用的水多于回注的水，利用地熱發(fā)電，最后可能會引起地面沉降，這一點須加以注意 。
實際價值
中國利用地熱發(fā)電還剛剛開始，一些地方只是利用地下熱水建立小型發(fā)電站，取得成功，這是地熱應用的一個良好開端。我國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的地熱溫度較低，品味差，用來取暖及供熱應當更合適。以北京的地熱田為例，它屬于低溫熱水類，深埋在400—2500m之間，溫度在38—70℃范圍內(nèi)。據(jù)粗略估計，進來用于染織﹑空調(diào)﹑養(yǎng)魚﹑取暖﹑醫(yī)療和洗浴等方面，效果良好，每年可節(jié)約煤炭4300t。
地熱應用對環(huán)境實際價值的舉例：
（1）由于使用地熱能源，Reykjivak(位于冰島)是世界上最潔凈的首都，煙囪中沒有煙的排放。用污染型的化石燃料已經(jīng)被消除了，用地熱取代煤和石油進行加熱可減少大量co2的排放。愛爾蘭幾乎90%的房屋使用地熱水進行加熱，和燃燒化石燃料相比，在愛爾蘭地熱應用每年能減少大約200million噸co2。2004年愛爾蘭co2總排放量2.8million噸。另外許多國家由于使用地熱能源也明顯減少了二氧化碳的排放。
（2）另一個用地熱水取代化石燃料的好例子就是Galanta, Slovakia. 9,000 GJ/yr的天然氣熱生產(chǎn)區(qū)域加熱系統(tǒng)已經(jīng)被修改了。天然氣由富含碳酸鹽的地熱水所取代。取代的結(jié)果是每年能減少5000噸二氧化碳的排放 。
相關(guān)新聞
天津市政府和國土資源部聯(lián)合召開天津市淺層地熱能資源調(diào)查報告評審驗收會。
據(jù)悉，天津市淺層地熱能資源調(diào)查查明了該市淺層地熱能資源賦存條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀，編制了開發(fā)利用方案，總結(jié)完善了淺層地熱能地源熱泵場地勘察技術(shù)，開展了典型地區(qū)環(huán)境地質(zhì)影響評價，并初步建立了淺層地熱能資源開發(fā)利用動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫。
調(diào)查評價首次建立了大規(guī)?，F(xiàn)場熱響應試驗場，實施了淺層地熱能資源開發(fā)利用適宜性分區(qū)，對全市淺層地熱能資源地埋管地源熱泵系統(tǒng)可利用資源量進行了評價，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地層溫度精細測量、數(shù)字采集傳輸系統(tǒng)。
評審組認為，天津淺層地熱能調(diào)查評價工作形成的技術(shù)方案，總體達到國際先進水平，對推進我國城市淺層地熱能調(diào)查評價具有重要借鑒意義 。
2023年10月6日，山東省人民政府印發(fā)《山東省人民政府關(guān)于加快推進地熱能開發(fā)利用的指導意見》，明確到2025年，全省新增地熱能供暖（制冷）面積1000萬平方米以上，建成一批地熱能城鄉(xiāng)供暖、生態(tài)農(nóng)業(yè)等綜合示范項目。到2030年，全省地熱能供暖（制冷）面積達到1億平方米以上，建成集創(chuàng)新研發(fā)、多元開發(fā)、綜合利用、裝備制造于一體的國家地熱能高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)，成為全國領先的地熱能開發(fā)利用大省。
未來趨勢
如果往地下挖6英尺，你會發(fā)現(xiàn)在美國任意地區(qū)的地下溫度均保持在45至75華氏度之間。這為地熱能的利用提供了得天獨厚的條件。通過熱力泵為家庭供暖就是對地熱能的一種典型利用。盡管成本偏高，但其簡單、可靠、無噪音且低污染等諸多優(yōu)勢還是讓地熱泵能得到了越來越多的重視。
與在歐洲的流行不同，地熱泵在美國卻沒有真正得到推廣，至少到目前為止還是如此。事實上，美國地熱資源儲量大得驚人，而利用率還不足1%。美國人似乎對這種家庭供暖方式不太感冒。不過隨著美國地熱泵市場在不斷擴大，在供應、銷售和服務上均有了長足進步，已經(jīng)形成了一個市場網(wǎng)絡。同時，地熱泵的經(jīng)銷商們也開始意識到想要讓過去沒怎么接觸過地熱能的美國民眾接受這個新事物，一定要大力宣傳其優(yōu)勢所在。
客觀來說，雖然美國擁有豐富地熱資源，但地熱泵并非“百搭”的家庭供熱方式。盡管在大多數(shù)地區(qū)地熱泵都能發(fā)揮很好的作用，但比起常規(guī)的供熱方式，使用地熱泵多少還是有點麻煩。除了要了解什么型號的系統(tǒng)才適合，對安裝成本和能源消耗成本也需要做到心里有數(shù)，而地熱泵的安裝也相對復雜，這些都讓不少本來對其有興趣的用戶都打了退堂鼓。
地熱泵優(yōu)勢
地熱泵
那么對于一個家庭來說，為什么要選擇地熱泵呢？
首先，地熱泵供暖最吸引人的地方就是它的高效率。這就意味著可以節(jié)約用電量，從而有效減少電費開支。
自從上世紀40年代地熱在美國開始被利用以來，地熱泵技術(shù)一直在不斷發(fā)展。比起使用空調(diào)來取暖或制冷，地熱泵的效率顯然要高出許多，同時也更為可靠和持久。一臺地熱泵的壽命可以長達25年到50年。
除了高效和能夠長期使用，地熱泵還具備低噪音及低維護成本等優(yōu)勢。不管怎么看都十分劃算。在俄克拉荷馬州，一個面積約280平方米的房子利用地熱泵，每月只需要花費60美元就可以滿足所有的能源需求 。
不過，由于使用地熱泵需要考慮很多因素，包括當?shù)氐刭|(zhì)條件等一些不確定因素，地熱泵的推廣仍面臨很多阻礙。地熱發(fā)電站，但地熱利用發(fā)展速度總體仍較為緩慢，困難重重。因為想要建立大型發(fā)電設施必須鉆入地下很深才行。很多時候一個項目需要獲得數(shù)以萬計美元來進行前期勘探，平均每鉆入地下一英里就需要幾十個金剛石鉆頭，一個鉆頭至少要2000美元。但鉆入地下很深后也有可能沒有發(fā)現(xiàn)足夠儲量。因此，開發(fā)地下熱能也是要付出代價的。另外，安裝地熱泵的成本也較難預估。由于各地地理條件不同，因此也很難統(tǒng)計出一個具代表性的地熱泵使用成本。
不過，這些都沒能阻擋政府推動地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決心。除了家庭供暖制冷系統(tǒng)，地熱發(fā)電也是地熱能重要的利用方式。據(jù)美國地熱能源協(xié)會2010年發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，地熱發(fā)電已使美國總裝機能力達到3.15吉瓦，使美國成為世界最大地熱發(fā)電生產(chǎn)國。2011年，美國地熱產(chǎn)業(yè)繼續(xù)加快發(fā)展，地熱能源協(xié)會(GEA)2011年4月發(fā)布的信息表明，在未來幾年內(nèi)，美國德克薩斯州地熱能源生產(chǎn)可望翻二番，地熱發(fā)電也將從9個州擴展到15個州。加州是美國利用地熱發(fā)電最多的州。而愛達荷州則緊隨其后。預計到2015年，愛達荷的地熱發(fā)電量將達到855兆瓦，2025年前將達到1670兆瓦。2009年以來，美國地熱能發(fā)電呈強勁增長態(tài)勢。自2008年8月到2009年3月期間，美國新建、在建的地熱電站有1500兆瓦的新增容量。如果能科學開發(fā)各州地下蘊藏的地熱資源，將可以滿足全國能源需求總量的25%。
美國利用地熱產(chǎn)生的能量在所有可再生能源中排名第三，僅次于水力發(fā)電和生物質(zhì)能，但比太陽能和風能利用得廣泛。據(jù)美國利用地熱資源協(xié)會統(tǒng)計，美國利用地熱發(fā)電的總量已達2200兆瓦，相當于4個大型核電站的發(fā)電量。如今，地熱泵在美國正開始逐漸流行起來。每年安裝地熱泵的用戶大約在5萬戶左右。這一數(shù)字還將隨著美國地熱泵市場的不斷發(fā)展成熟繼續(xù)增長。隨著宣傳力度的加大，越來越多的民眾開始了解這種在美國儲量豐富、但過去卻一直不受重視的能源。在如今電力需求不斷增長、經(jīng)濟狀況卻不容樂觀的前提下，能夠節(jié)約開支的供暖方式絕對是每個家庭都十分歡迎的 。
值得一提的是，在清潔能源之中，地熱發(fā)電的成本也比較低。根據(jù)國際地熱協(xié)會的分析，地熱發(fā)電的成本也僅為風力發(fā)電成本的一半左右。
對于這種儲量豐富且優(yōu)勢突出的能源，美國政府自然應該加大使用力度。盡管美國地熱發(fā)電量位居世界第一，但從規(guī)模上來看仍不算大。雖然存在一些尚未克服的問題，但哪種可再生能源不是如此呢？只要能做到揚長避短，相信地熱能一定能夠在美國未來能源構(gòu)架中占有十分重要的位置。
地熱取暖、制冷系統(tǒng)原理及優(yōu)勢
地熱即地球熱能。地球土壤可以儲存太陽熱能且不會揮發(fā)。這種熱能在霜線以下不會受到季節(jié)性溫度變化的影響。通過在霜線下方掩埋地熱轉(zhuǎn)換器，地熱能設備可以有效利用所有儲存在土壤中的熱能。具體運作方發(fā)是：將注入生態(tài)防凍水溶液的管道埋入房屋的周圍。這些管道由耐受性很強的聚乙烯材料制成。只要安裝適當，它們不易損壞，很難受干腐病、極度潮濕等惡劣環(huán)境的影響。地熱能轉(zhuǎn)換器可以被水平、垂直放置。該系統(tǒng)機變靈活，可適應特殊地況 。
因為地熱能系統(tǒng)不受外界空氣溫度的影響，在寒冷天氣里，地下管道中的熱轉(zhuǎn)換液體就能利用溫暖的土壤溫度為地熱泵進行加熱或冷卻。地熱泵通過地下管道吸入控溫溶液，經(jīng)傳統(tǒng)氣壓輸送管或聚乙烯輸送管把它輸送到需要的地方。
需要制冷時，地熱系統(tǒng)就利用土壤的低溫工作。系統(tǒng)吸入可產(chǎn)生冷空氣的控溫溶液，冷空氣調(diào)整到所需溫度后通過輸送管被釋放到屋內(nèi)。
地熱能取暖、制冷系統(tǒng)優(yōu)于氣源熱泵、燃氣爐等傳統(tǒng)系統(tǒng)。這是因為傳統(tǒng)系統(tǒng)依賴于隨氣候不同而劇烈變化的外界溫度。它們效能的差距在極端溫度條件下尤為明顯。在冬天極冷、夏天極熱的條件下，取暖、制冷設備需高強度運轉(zhuǎn)才能保證室內(nèi)有舒適的溫度，由此而產(chǎn)生高額費用也是顯而易見的。地熱能系統(tǒng)通過一套深埋入霜線下方土壤中的高密度聚乙烯材料制成的管道吸入外部空氣，直接節(jié)約取暖費用的作用不言而喻 。