地热能发电是怎么来的？

1. 地热能发电是怎么来的？

地热能是蕴藏在地球内部的热能，来自核放射性元素的蜕变反应。地热随地下深度而异，每深30米，地下水温约升高1℃，距地面5公里深处的温度可达300℃，距地面35公里处，温度高达1100—1300℃。估计每年从地球内部传到表面的热量相当于370亿吨煤燃烧所放出的热量，是地球全部煤储藏量的几亿倍。在北喷发的火山熔岩。这里蕴藏着巨大的地热资源。极的冰岛首府，地下就像个大锅炉，到处有热水，居民不用燃煤，也不用石油，可以从深井里抽出热水取暖，烘干谷物和发电照明。所以，地热能的开发和利用有着非常广阔的前景。
利用地热发电，是开发地热能的主要途径。从1904年意大利建成第一座小型地热电站到现在，虽然只有100多年的历史，但发展很快，到1975年，世界上已有30多座地热电站，总容量已达140万千瓦。
地热发电与其他类型的电站相比，具有建设成本低的优点。同时，由于它不需要任何燃料，也就不存在由于燃料的燃烧而引起的污染问题。
根据地热资源的不同情况，地热发电可分为蒸汽型和热水型两种。
蒸汽型发电的蒸汽是地球深部的断层供给的。如果蒸汽不掺杂热水，就可以直接通过地热井引入汽轮机组发电。但这种干蒸汽的地热资源较少，且大多存在于地层较深处，所以开发利用有一定困难。目前，世界上的地热电站大多属于热水型。
热水型地热发电，要求地下热水贮藏深度在1500米左右，温度在150—300℃，溶解盐类的含量不超过一定的百分比。从蒸汽井里喷出的汽水混合物里分离出的蒸汽引入汽轮发电机组即可发电。
我国地热资源非常丰富，仅天然露出的地热泉就有2000多个。北京、天津、西藏、广东、河北、福建、湖南等20个省市都在积极开发利用地热。广东是地下热水最丰富的省分之一，我国最早的地热发电站就建在该省的丰顺县境内。西藏有个羊八井，那里既没有庞大的锅炉，也没有煤栈，却能不断地输送出电来，这就是全国闻名的羊八井地热电站。

2. 怎么用地热能来发电？

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。 
　　怎样利用这种巨大的潜在能源呢？意大利的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子于1940年在拉德雷罗首次把天然的地热蒸气用于发电。地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸气，然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中，将一部分没有利用到的或者废气，经过冷凝器处理还原为水送回地下，这样循环往复。1990年安装的发电能力达到6000MW，直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。 
　　地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。
　　目前开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类，因此，地热发电也分为两大类。
　　地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。第二种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。
　　地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。目前对温度低于100℃的非饱和态地下热水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。
　　20世纪90年代中期，以色列奥玛特（Ormat）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。
　　联合循环地热发电系统的最大优点是，可以适用于大于150℃的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的流体，在并不低于120℃的工况下，再进入双工质发电系统，进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用，大大地节约了资源。

3. 怎样利用地热发电？

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，那么热能是可再生的。
地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸汽，然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中，将一部分没有利用到的或者废气，经过冷凝器处理还原为水送回地下，这样循环往复。1990年安装的发电能力达到6000MW，直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。

4. 地热能的发电

地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类，因此，地热发电也分为两大类。地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。第二种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100℃的非饱和态地下热水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。20世纪90年代中期，以色列奥玛特（Ormat）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。联合循环地热发电系统的最大优点是，可以适用于大于150℃的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的流体，在并不低于120℃的工况下，再进入双工质发电系统，进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用，大大地节约了资源。地热技术：高温地热资源的最佳利用方式是地热发电。200~400℃的地热可以直接用来发电。蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存在于较深的地层中，开采难度大，故其发展受到了限制。主要有背压式和凝气式两种发电系统。热水型地热发电1）闪蒸系统当高压热水从热水井中抽至地面，由于压力降低部分热水沸腾并“闪蒸”成蒸气，蒸气送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。2）双循环系统地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环，地热水则从热交换器回流注入地下。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。

5. 地热能的开发怎样利用？

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，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，温度可高达4500℃。

据估算，如果按照当今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。地球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，地层的温度便升高约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4类：
（一）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，但储量很少，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℃。
（二）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％。
（三）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％。
（四）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％。
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利用尚处于探索阶段。

我国是世界上开发利用地热资源较早的国家，发展也很快。北京就是当今世界上6个开发利用地热较好的首都之一(其他5个是法国的巴黎、匈牙利的布达佩斯、保加利亚的索菲亚、冰岛的雷克亚未克和埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴)。
北京地热水温大都在25℃～70℃。由于地热水中含有氟、氢、镉、可溶性二氧化硅等特殊矿物成分，经过加工可制成饮用的矿泉水。有些地区的地热水中还含有硫化氢等，因而很适于浴疗和理疗。
目前，北京的地热资源已得到广泛利用。例如，用于采暖的面积已达32万多平方米，可节省建造锅炉房投资300余万元，年节约煤1.8万吨，而且每年还可减少烧煤取暖带来的粉尘污染7.6吨。现有地热泉洗浴50多处，日洗浴60000多人次；利用地热水养的非洲鲫鱼，生长快，肉味鲜美。北京一些印染厂还利用地热水进行印染和退浆，每年可节约煤几千吨。
除北京外，我国许多地区也拥有地热资源，仅温度在100℃以下的天然出露的地热泉就有3500多处。在西藏、云南和台湾等地，还有很多温度超过150℃以上的高温地热田。台湾省屏东县的一处热泉，温度曾达到140℃；在西藏的羊八井建有我国最大的地热电站，这个电站的地热井口温度平均为140℃，发电装机容量为10000千瓦，今后在这里还将建设更大的地热电站。
从温泉分布来看，我国地热资源主要集中在东南沿海诸省和西藏、云南、四川西部等地，这里形成了两个温泉数量多、温度高、埋藏浅的地热带，分别称为滨太平洋地热带和藏滇地热带。前一个地热带共有温泉600多处，约占全国热水泉总数的1/3，其中温泉水超过90℃的有几十处，有的还超过100℃；后一个地热带是我国大陆上水热活动最活跃的一个地区，有大量的喷泉和汽泉。这一地带共有温泉700多处，其中高于当地沸点的水热活动区有近百处，是一个高温水汽分布带。此外，在我国东部的一些盆地内，也蕴藏着较丰富的地下热水，这一地区的范围很广，北起松辽平原、华北平原，南到江汉平原、北部湾海域。例如，天津市区及郊区附近有总面积近700平方千米的地热带，其中深度超过500米、温度在30℃以上的热水井达380多口，最高水温为94℃，年总开采量近5000万吨，可利用的热量相当于30多万吨标准煤。

地热在世界各地的分布也是很广泛的。美国阿拉斯加的“万烟谷”是世界上闻名的地热集中地，在24平方千米的范围内，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。新西兰有近70个地热田和1000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；还有沸腾翻腾的泥浆地。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、俄罗斯的高加索、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，如果把全世界的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，仅地下热水和地热蒸汽储存的热能总量，就为地球上全部煤储藏量的1.7亿倍。在地下3千米以内目前可供开采的地热，相当于29000亿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100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或打出地热泉与地热井7500多处，使地热能的利用得到不断地扩大。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3口深600米的地热水井，水温为89℃，可为总面积达46000多平方米的校舍供暖，每年节约暖气费25万美元。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、俄罗斯、意大利、冰岛等许多国家都建成了不同规模的热电站，总计约有150座，装机总容量达320万千瓦。

地热发电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，全世界约有3/4的地热电站是利用高温水蒸气为能源来发电的。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，温泉水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，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℃。
美国已建造了人造热泉热电厂，发电量为5万千瓦。另外，还在洛斯阿拉莫斯国立实验所钻了2眼深4389米的地热井，先把水泵入井内，12小时后再抽上来，这时水温已高达375℃。法国先后开凿了6眼人造热泉，其中每眼井深6000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，随着科学技术的发展，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21世纪末，全世界地热发电的总能力可达1亿千瓦。

6. 　地热发电

迄今世界上有21个国家应用地热流体发电（表8-1）。地热发电成本差别很大，平均每度电约合4美分。截止1992年底，世界地热发电总装机容量达6275MW。在过去十年中，增加125%，年平均增加8.5%。世界地热发电总装机容量在1944～1960年增加7.9%;1978～1985年间增长速度最快，年平均增长率为17.2%，在这一时期，新增7个国家利用地热发电，总数达到17个国家；1985～1992年新增4个国家。80年代早期地热发电的迅速发展无疑与1973年和1979年的石油危机有关。第一次危机加速了替代能源的勘查，第二次危机期间开始着手建立地热电站。然而，1986年石油危机之后，地热发电增长速度降低。

表8-1　1982年到1992年间世界各国地热发电总装机容量比较表　（MW）

地热发电的一大益处在于，它可以很经济地建立相对较小的发电机组（与水力发电相比）。在一些电力市场较小的发展中国家，建立15～30MW的地热电站比建立100～200MW的水力发电站要容易的多，且实践证明地热发电非常稳定，它不受月或年降水量大小的影响，因为在地热系统中，地下流体的运移距离很大，且地热发电需要的新鲜水的量也很小。
地热发电有三种类型，即干蒸汽、闪蒸汽和中间介质。干蒸汽电站应用蒸汽热储发电，将蒸汽从井中直接传输到发电机组，这一类热田单机组发电为35～120MW，在印度尼西亚、意大利、日本以及美国均建有此类电站，这些电站的总发电量占地热能总发电量的一半。
世界上大多数地热田属液态热储，闪蒸地热电站应用液态地热系统中的热液流体发电，在地表首先通过一到二个压力步骤，将大部分液态水闪蒸为蒸汽，然后输送到发电机组发电，此类电站单机组发电在10～55MW。
中间介质发电也应用液态地热系统发电，但由于热储温度较低，不能通过压力变化闪蒸成蒸汽而发电，只能通过中间介质来发电，一般单机组装机容量小于3MW。目前世界总装机容量达200MW（商业性运行）。
我国地热发电始于1970年，即李四光教授继地震之后发起的地热大会战。我国是中间介质发电的先驱之一，比如河北的后郝窖、湖北的灰汤等低温试验电站，但由于缺乏商业价值，均相继取消。1977年在西藏羊八井建立第一个高温地热发电机组，装机容量为1MW，到1994年总装机容量为25.18MW，电力全部供给拉萨市，占拉萨市总需电量的40%。1996年在羊八井打出高温高产地热井，可建一10MW发电机组。最近拟在云南腾冲热海地热田建一10MW的地热电站，前期工作正在进行中。

7. 用地热能发电好处有哪些？

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。

8. 地热能是新能源吗?

地热能不是新能源，而是天然能源。
地热能（英语：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。因此，地热能并不是新能源，而是天然能源。

地热来源：
地热来自于地球内部，地核散发的热量透过［地幔］的高温岩浆传达至地壳，“地热能”，简称“地热”。可供开发利用之地热一般发生在地壳破裂处，亦即板块构造边缘；台湾便是位于环太平洋地震带上，因此具有发展地热的良好先天条件。
由于地壳板块推挤或扩张，造成火山活动，以致区域性地温升高，目前的技术只能在部分地质适宜的区域，针对集中在地壳浅部的热能予以开发利用，将来若能更进一步开发较深层的地热时，则热能源源不绝，地热常被称为永不枯竭的资源。
以上内容参考：百度百科--地热能