地热能及其利用，地热能的前景
地球内部蕴藏着巨大的热能。这里的估计仍然有很大的不同，但根据最保守的估计，如果我们将自己限制在 3 公里的深度，那么地热能为 8 x 1017 kJ。同时，其在我国乃至世界范围内的实际应用规模微乎其微。这里的问题是什么？使用地热能的前景如何？
地热能是地球热量的能量。从地球的自然热量中释放出的能量称为地热能。作为一种能源，地球的热量与现有技术相结合，可以满足人类很多很多年的需求。这甚至还没有触及到迄今为止无法触及的区域中流淌得太深的温暖。
数百万年来，这种热量从我们星球的内部释放出来，而地核的冷却速度每十亿年不超过 400°C！与此同时，根据各种消息来源，地核的温度目前不低于 6650°C，并逐渐向地表下降。地球不断辐射出 42 万亿瓦的热量，其中只有 2% 在地壳中。
地球内部的热能不时以数以千计的火山喷发、地震、地壳运动和其他不太引人注意但同样具有全球性的自然过程的形式表现出来。
关于这一现象成因的科学观点是，地球热量的来源与地球内部铀、钍、钾的连续放射性衰变过程，以及物质的引力分离有关。在其核心。
地壳的花岗岩层位于20,000米深处，是大陆放射性衰变的主要区域，而对于海洋而言，上地幔是最活跃的层。科学家们认为，在大陆上，在大约 10,000 米深处，地壳底部的温度约为 700°C，而在海洋中，温度只有 200°C。
地壳中百分之二的地热能恒定为 8400 亿瓦，这是技术上可获得的能源。提取这种能量的最佳地点是靠近大陆板块边缘的地区，那里的地壳要薄得多，以及地震和火山活动地区——地球的热量在非常靠近地表的地方显现出来。
地热能在哪里以什么形式出现？
目前，积极从事地热能开发的有：美国、冰岛、新西兰、菲律宾、意大利、萨尔瓦多、匈牙利、日本、俄罗斯、墨西哥、肯尼亚等国家，这些国家的热量来自地球深处以蒸汽和热水的形式上升到地表，温度达到 300°C。
冰岛和堪察加半岛著名的间歇泉，以及位于美国怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州的著名黄石国家公园，面积近9000平方公里，都可以作为生动的例子。
在谈论地热能时，记住它大多是低势能是非常重要的，即离开井的水或蒸汽的温度不高。这会显着影响使用此类能源的效率。
事实是，对于今天的电力生产，冷却剂的温度至少为 150°C 在经济上是有利的。在这种情况下，它直接被送到涡轮机。
有些装置使用温度较低的水。其中，地热水加热沸点较低的二次冷却剂（例如氟利昂）。产生的蒸汽转动涡轮机。但此类装置的容量很小（10-100 kW），因此能源成本将高于使用高温水的发电厂。
新西兰的 GeoPP
地热矿床是充满热水的多孔岩石。它们本质上是天然的地热锅炉。
但如果花在地球表面的水没有被扔掉，而是回到锅炉里呢？建立流通体系？在这种情况下，不仅会利用温泉水的热量，还会利用周围的岩石。这样的系统将使其总数增加4-5倍。盐水污染环境的问题被消除，因为它回到了地下地平线。
热量以热水或蒸汽的形式传递到地表，直接用于为建筑物和房屋供暖，或用于发电。同样有用的是地球表面的热量，这通常是通过钻井获得的，那里的梯度每 36 米增加 1°C。
为了吸收这种热量，他们使用 热泵… 热水和蒸汽用于发电和直接供暖，而在没有水的情况下，在深处集中的热量通过热泵转化为有用的形式。岩浆的能量和火山下方积聚的热量以类似的方式提取。
一般来说，地热发电厂有多种标准发电方法，但同样是直接发电或采用类似热泵的方案。
在最简单的情况下，蒸汽直接通过管道输送到发电机的涡轮机。在一个复杂的方案中，蒸汽被预净化，这样溶解的物质就不会破坏管道。在混合方案中，溶解在水中的气体在蒸汽在水中冷凝后被消除。
最后，还有一种二元方案，其中另一种低沸点液体（热交换器方案）充当冷却剂（吸收热量并转动发电机涡轮）。
最有前途的是使用水和氯化锂的真空吸收式热泵。前者由于真空水泵耗电，热水温度升高。
温度为60—90℃的井水进入真空蒸发器。产生的蒸汽由涡轮增压器压缩。根据所需的冷却剂温度选择压力。
如果水直接进入供暖系统，则为 90 — 95 °C，如果进入供热网络，则为 120 — 140 °C。在冷凝器中，冷凝蒸汽将其热量传递给在城市供暖中循环的水网络、供暖系统和热水。
还有哪些其他选择可以增加地热能的使用？
其中一个方向与使用大量枯竭的石油和天然气矿床有关。
大家知道，老油田这种原料的生产是通过注水的方法进行的，即将水泵入井中，从储层的孔隙中驱替油气。
随着枯竭的进行，多孔储层中充满了水，从而获得了周围岩石的温度，因此沉积物被转化为地热锅炉，可以从中同时提取石油和获取用于加热的水。
当然，必须钻更多的井并建立一个循环系统，但这比开发一个新的地热田要便宜得多。
另一种选择是通过形成人工渗透带从干燥的岩石中提取热量。该方法的本质是在干燥的岩石中使用爆炸来产生孔隙度。
从此类系统中提取热量的方式如下：在彼此相距一定距离的地方钻两口井。水被泵入一个，通过形成的孔隙和裂缝移动到第二个，从岩石中带走热量，加热，然后上升到地表。
这种实验系统已经在美国和英国运行。在洛斯阿拉莫斯（美国），两口井——一口深度为 2,700 米，另一口深度为 2,300 米，通过水力压裂连接，并注入加热到 185 °C 的循环水。在英国，在 Rosemenius采石场，水被加热到 80 °C。
地热发电厂
地球的热量作为一种能源
在意大利小镇拉雷德雷洛附近，有一条电气化铁路，由井中的干蒸汽提供动力。该系统自 1904 年以来一直在运行。
日本和旧金山的间歇泉田是世界上另外两个也使用干热蒸汽发电的著名地方。至于湿蒸汽，其更广泛的领域是在新西兰，而面积较小的是日本、俄罗斯、萨尔瓦多、墨西哥、尼加拉瓜。
如果我们将地热视为一种能源，那么它的储量是全世界人类每年能源消耗量的数百亿倍。
仅从 10,000 米深处提取的地壳热能的 1%，就足以覆盖人类持续生产的石油和天然气等化石燃料储量的数百倍，导致不可逆转的枯竭底土和环境污染。
这是由于经济原因。但地热发电厂的二氧化碳排放量非常适中，每兆瓦时发电约排放 122 千克，远低于化石燃料发电的排放量。
工业 GeoPE 和地热能前景
第一个容量为 7.5 兆瓦的工业 geoPE 于 1916 年在意大利建成。从那时起，积累了宝贵的经验。
截至1975年，全球GeoPP总装机容量为1278兆瓦，1990年已达7300兆瓦。地热能开发量最大的国家是美国、墨西哥、日本、菲律宾和意大利。
苏联领土上的第一个 geoPE 于 1966 年在堪察加半岛建成，其容量为 12 兆瓦。
从2003年开始，穆特诺夫斯卡亚地热电站在俄罗斯投入运行，目前发电量已达50兆瓦——是目前俄罗斯最强大的地热电站。
世界上最大的 GeoPP 是肯尼亚的 Olkaria IV，容量为 140 兆瓦。
在未来，岩浆的热能很可能会用于地球表面以下不太深的那些区域，以及加热结晶岩石的热能，当冷水时被泵入几公里深的钻孔中，热水或蒸汽返回地表，之后它们被加热或发电。
问题来了——为什么目前使用地热能的完工项目这么少？首先，因为它们位于有利的地方，水要么倾泻在地球表面，要么位于非常浅的地方。在这种情况下，没有必要钻深井，而深井是地热能开发中成本最高的部分。
热水在供热中的使用远大于电力生产，但它们仍然很小，在能源领域没有发挥重要作用。
GThermal energy 只是迈出了第一步，目前的研究、实验-工业工作应该为其进一步发展的规模给出答案。