地熱能:地熱能簡介,發電,劃分,地熱能分布,人造熱能,利用,作用,地熱發電,地熱供

地熱能〔Geothermal Energy〕是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。

地球內部的溫度高達7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200℃。透過地下水的流動和熔岩涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

基本介紹

中文名：地熱能
外文名：Geothermal Energy
領域：可再生能源
來源：地殼
屬性：天然熱能
存在形式：熱力

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地熱能簡介

人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻是始於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，它起於地球的熔融岩漿和放射性物質的衰變。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。地下水的深處循環和來自極深處的岩漿侵入到地殼後，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造板塊邊緣一帶，該區域也是火山和地震多發區。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，那么熱能而且是可再生的。

怎樣利用這種巨大的潛在能源呢？義大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子於1904年在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸氣用於發電。地熱發電是利用液壓或爆破碎裂法把水注入到岩層，產生高溫蒸氣，然後將其抽出地面推動渦輪機轉動使發電機發出電能。在這過程中，將一部分沒有利用到的水蒸氣或者廢氣，經過冷凝器處理還原為水送回地下，這樣循環往復。1990年安裝的發電能力達到6000MW，直接利用地熱資源的總量相當於4.1Mt油當量。

地熱能是一種新的潔淨能源，在當今人們的環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利用已愈來愈受到人們的青睞。其中距地表2000米內儲藏的地熱能為2500億噸標準煤。全國地熱可開採資源量為每年68億立方米，所含地熱量為973萬億千焦耳。在地熱利用規模上，我國近些年來一直位居世界首位，並以每年近10%的速度穩步增長。

在我國的地熱資源開發中，經過多年的技術積累，地熱發電效益顯著提升。除地熱發電外，直接利用地熱水進行建築供暖、發展溫室農業和溫泉旅遊等利用途徑也得到較快發展。全國已經基本形成以西藏羊八井為代表的地熱發電、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與旅遊和以華北平原為代表的種植和養殖的開發利用格局。

發電

地熱發電實際上就是把地下的熱能轉變為機械能，然後再將機械能轉變為電能的能量轉變過程或稱為地熱發電。開發的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發電也分為兩大類。

地熱蒸汽發電分類

地熱蒸汽發電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。

（1）一次蒸汽法

直接利用地下的乾飽和（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電。

（2）二次蒸汽法

有兩種含義，一種是不直接利用比較髒的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔淨水，再利用潔淨蒸汽（二次蒸汽）發電。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二次蒸汽，壓力仍高於當地大氣壓力，和一次蒸汽分別進入汽輪機發電。

地熱水發電方法

地熱水中的水，按常規發電方法是不能直接送入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態輸入汽輪機做功。對溫度低於100℃的非飽和態地下熱水發電，有兩種方法：一是減壓擴容法，另一種是利用低沸點物質。

（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，產生低於當地大氣壓力的擴容蒸汽然後將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統稱“閃蒸系統”。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

利用低沸點物質，如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發電的中間工質，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質迅速氣化，利用所產生氣體進入發電機做功，做功後的工質從汽輪機排入凝汽器，並在其中經冷卻系統降溫，又重新凝結成液態工質後再循環使用。這種方法稱“中間工質法”，這種系統稱“雙流系統”或“雙工質發電系統”。這種發電方式安全性較差，如果發電系統的封閉稍有泄漏，工質逸出後很容易發生事故。

蒸汽型地熱發電

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電和地熱水發電兩種系統合二為一，設計出一個新的被命名為聯合循環地熱發電系統，該機組已經在世界一些國家安裝運行，效果很好。

聯合循環地熱發電系統的最大優點是，可以適用於大於150℃的高溫地熱流體（包括熱滷水）發電，經過一次發電後的流體，在並不低於120℃的工況下，再進入雙工質發電系統，進行二次做功，這就是充分利用了地熱流體的熱能，既提高發電的效率，又能將以往經過一次發電後的排放尾水進行再利用，大大地節約了資源。

地熱技術：高溫地熱資源的最佳利用方式是地熱發電。200~400℃的地熱可以直接用來發電。

蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的乾蒸汽直接引入汽輪發電機組發電但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單，但乾蒸汽地熱資源十分有限，且多存在於較深的地層中，開採難度大，故其發展受到了限制。主要有背壓式和凝氣式兩種發電系統。

熱水型地熱發電

（1）閃蒸系統

當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由於壓力降低部分熱水沸騰並“閃蒸”成蒸氣，蒸氣送至汽輪機做功；而分離後的熱水可繼續利用後排出，當然最好是再回注入地層。

（2）雙循環系統

地熱水首先流經熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產生蒸氣。蒸氣進入汽輪機做功後進入凝汽器，再通過熱交換器從而完成發電循環，地熱水則從熱交換器回流注入地下。這種系統特別適合於含鹽量大、腐蝕性強和不凝結氣體含量高的地熱資源。發展雙循環系統的關鍵技術是開發高效的熱交換器。

劃分

離地球表面5000米深，15℃以上的岩石和液體的總含熱量，據推算約為14.5×10^25焦耳（J），約相當於4948萬億噸（t）標準煤的熱量。地熱來源主要是地球內部長壽命放射性同位素熱核反應產生的熱能。按照其儲存形式，地熱資源可分為蒸汽型、熱水型、地壓型、乾熱岩型和熔岩型5大類。

地熱資源按溫度的劃分。中國一般把高於150℃的稱為高溫地熱，主要用於發電。低於此溫度的叫中低溫地熱，通常直接用於採暖、工農業加溫、水產養殖及醫療和洗浴等。截止1990年底，世界地熱資源開發利用於發電的總裝機容量為588萬千瓦，地熱水的中低溫直接利用約相當於1137萬千瓦。

地熱能分布

地熱能集中分布在構造板塊邊緣一帶，該區域也是火山和地震多發區。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套用相當廣泛。據估計，每年從地球內部傳到地面的熱能相當於100PW·h。不過，地熱能的分布相對來說比較分散，開發難度大。

據2010年世界地熱大會統計，全世界共有78個國家正在開發利用地熱技術，27個國家利用地熱發電，總裝機容量為10715MW，年發電量67246GW·h，平均利用係數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，其第一台地熱發電機組（11MW）於1960年啟動，以後的10年中，2號（13MW）、3號（27MW）和4號（27MW）機組相續投入運行。20世紀70年代共投產9台機組，80年代以後又相續投產一大批機組，其中除13號機組容量為135MW外，其餘多為110MW機組。我國的地熱資源也很豐富，但開發利用程度很低。主要分布在雲南、西藏、河北等省區。

世界地熱資源主要分布於以下5個地熱帶：

（1）環太平洋地熱帶

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，從紐西蘭、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於這個地熱帶，如美國的蓋瑟斯地熱田，墨西哥的普列托、紐西蘭的懷臘開、中國台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，從義大利直至中國的滇藏。如義大利的拉德瑞羅地熱田和中國西藏的羊八井及雲南的騰衝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。

（4）紅海、亞丁灣、東非大裂谷地熱帶

包括肯亞、烏干達、薩伊、衣索比亞、吉布地等國的地熱田。

（5）其他地熱區

除板塊邊界形成的地熱帶外，在板塊內部靠近邊界的部位，在一定的地質條件下也有高熱流區，可以蘊藏一些中低溫地熱，如中亞、東歐地區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EGS(Enhanced Geothermal Systems)是為了解決全球暖化對於乾淨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年代已經提出但是一直沒有受到重視，因為地熱分布地區極為受限，於是有人提出採用深度鑽孔技術於任何地方鑽至靠近地底熔岩附近300度以上的區域，至少鑽2井一井注入熱水一井收回地熱蒸氣發電，如果成本允許鑽更多回收井則可以減少散失蒸氣；增加發電效能。雖然原理簡單但是由於所需井深極深達5公里以上，又要通過許多堅硬花崗岩地殼，傳統沖鑽法需磨損數百具高價鑽頭成本太大，而地底狀況難以掌握有可能鑽出水汽不能流通的廢井，加上地熱在大眾媒體關注不如太陽能和風力高，諸多因素使人不願投資而停於實驗階段。

但是新興科技例如水熱鑽機、等離子鑽機的概念已經提出，鑽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小時穩定基載電量的特性，建設時間、成本和大眾疑慮又遠低於核能；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電和直接利用兩大類，而對於不同溫度的地熱流體可能利用的範圍如下：

（1）200～400℃直接發電及綜合利用；

（2）150～200℃雙循環發電，製冷，工業乾燥，工業熱加工；

（3）100～150℃雙循環發電，供暖，製冷，工業乾燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；

（4）50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業乾燥；

（5）20～50℃沐浴，水產養殖，飼養牲畜，土壤加溫，脫水加工。

許多國家為了提高地熱利用率，而採用梯級開發和綜合利用的辦法，如熱電聯產聯供，熱電冷三聯產，先供暖後養殖等。

作用

地熱發電

地熱發電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應首先套用於發電。地熱發電和火力發電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能，然後帶動發電機發電。所不同的是，地熱發電不象火力發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。地熱發電的過程，就是把地下熱能首先轉變為機械能，然後再把機械能轉變為電能的過程。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，可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。

（1）蒸汽型地熱發電

蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的乾蒸汽直接引入汽輪發電機組發電，但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單，但乾蒸汽地熱資源十分有限，且多存於較深的地層，開採技術難度大，故發展受到限制（參考《資源》欄目有關文章）。主要有背壓式和凝汽式兩種發電系統。

（2）熱水型地熱發電

熱水型地熱發電是地熱發電的主要方式。

熱水型地熱電站有兩種循環系統：

（a）閃蒸系統

閃蒸系統如圖1所示。當高壓熱水從熱水井中抽至地面，由於壓力降低部分熱水會沸

騰並“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功；而分離後的熱水可繼續利用後排出，當然最好是再回注人地層。

（b）雙循環系統

雙循環系統的流程如圖2所示。地熱水首先流經熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產生蒸汽。蒸汽進入汽輪機做功後進入凝汽器，再通過熱交換器而完成發電循環。地熱水則從熱交換器回注入地層。

地熱供暖

將地熱能直接用於採暖、供熱和供熱水是僅次於地熱發電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經濟性好，備受各國重視，特別是位於高寒地區的西方國家，其中冰島開發利用得最好。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，現今這一供熱系統已發展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由於沒有高聳的煙囪，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，如用作乾燥穀物和食品的熱源，用作硅藻土生產、木材、造紙、製革、紡織、釀酒、製糖等生產過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱套用工廠就是冰島的硅藻土廠和紐西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發展也非常迅速，在京津地區已成為地熱利用中最普遍的方式。

地熱務農

地熱在農業中的套用範圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農田，可使農作物早熟增產；利用地熱水養魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產量等。將地熱能直接用於農業在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和雲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展養殖業，如培養菌種、養殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。

地熱行醫

地熱在醫療領域的套用有誘人的前景，熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由於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療效果。如含碳酸的礦泉水供飲用，可調節胃酸、平衡人體酸鹼度；含鐵礦泉水飲用後，可治療缺鐵貧血症；氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經衰弱和關節炎、皮膚病等。由於溫泉的醫療作用及伴隨溫泉出現的特殊的地質、地貌條件，使溫泉常常成為旅遊勝地，吸引大批療養者和旅遊者。在日本就有1500多個溫泉療養院，每年吸引1億人到這些療養院休養。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，因此充分發揮地熱的醫療作用，發展溫泉療養行業是大有可為的。

未來隨著與地熱利用相關的高新技術的發展，將使人們能更精確地查明更多的地熱資源；鑽更深的鑽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展的階段。

地熱能在套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境產生不利的影響。

發展預測

根據我國地熱開發利用現狀、資源潛力評估和國家、地區經濟發展預測，地熱產業規劃目標、任務初期、中期、遠期三個階段。

長期目標與任務

1）高溫地熱發電裝機達到75～100MW

主要藏滇高溫地熱勘探開發200～250℃以上深部熱儲。力爭單井地熱發電潛力達到

10MW以上，單機發電10MW以上。

2．地熱採暖達到(2200~2500)×10⁴㎡

主要在北方京、津、冀地區，環渤海經濟區、京九產業帶、東北松遼盆地、關中盆地、寧夏銀川平原地區發展地熱採暖、地熱高科技農業，建立地熱示範區。單井地熱採暖工程力爭達到15萬㎡。

中期目標與任務

1．高溫地熱發電裝機達到40~50MW

主要在西藏羊八井開發利用已有深部高溫熱儲，使ZK4001地熱井得以利用（溫度250℃以上，發電10MW）；

積極建設西藏羊易地熱電站，擬定裝機12MW；

在滇西騰衝高溫地熱田力爭完成250℃以上1~2口地熱生產井施工，發電潛力12MW以上。

2．地熱採暖達到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建立地熱示範區。

單井地熱採暖達10~15萬㎡，單個地熱採暖區50~100萬㎡。在已開發的地熱田建立生產回灌系統。

初期目標與任務

（1）高溫地熱發電

主要在羊八井地熱電站，對現有地熱發電裝備進行完善、最佳化，穩發25MW；

力爭利用ZK4001孔高溫地熱流體，增發、滿發、達到總裝機30MW；

努力完成滇西騰衝高溫地熱井施工，打出250℃地熱流體，力爭發電潛力達到12MW。

（2）地熱採暖達到950萬㎡

主要在京津地區、京九沿線的山東西部，松遼盆地的大慶地區，完善、最佳化已有地熱供熱工程，選點建立示範區。

總之，至2010年地熱開發利用總量：地熱發電裝機達到75~100MW，地熱採暖達到2500㎡。熱能利用總計約相當於1500萬噸標煤當量。

存在的障礙

（1）地熱管理體制和開發利用工程、項目的適合市場經濟的運行機制沒有建立起來，舊的計畫經濟管理體制、運行機制還沒有完成改變，影響地熱產業快速健康發展；

（2）地熱資源的勘探、開發具有高投入、高風險和知識密集的新興產業，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、開發者的信心、影響了地熱產業發展；

（3）系統的技術規程、規範和技術標準尚不健全和完善。

可持續性

岩漿/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電是在1904年義大利的拖斯卡納。1958年紐西蘭的北島開始用地熱源發電(2013年為212兆瓦)；美國加州的噴泉熱田，從1960年就開始發電，輸出功率為1300兆瓦。顯然，地熱資源能夠可靠、安全和可持續性地運行。地熱生產的可持續性也可從存在於熱庫岩石(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於燃燒280億桶石油或62億短頓(1短頓=907公斤)煤所得的能量。

現狀

在各種可再生能源的套用中，地熱能顯得較為低調，人們更多地關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。

相對於太陽能和風能的不穩定性，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，能源蘊藏豐富並且在使用過程也會產生溫室氣體。

美國的地熱能使用僅占全國能源組成的0.5%。據麻省理工學院的一份報告指出，美國現有的地熱系統每年只採集約3000兆瓦能量，而保守估計，可開採的地熱資源達到10萬兆瓦。相關專家指出，倘若給與地熱能源相應的關注和支持，在未來幾年內，地熱能很有可能成為與太陽能、風能等量齊觀的新能源。

和其他可再生能源起步階段一樣，地熱能形成產業的過程中面臨的最大問題來自於技術和資金。地熱產業屬於資本密集型行業，從投資到收益的過程較為漫長，一般來說較難吸引到商業投資。可再生能源的發展一般能夠得到政府優惠政策的支持，例如稅收減免、政府補貼以及獲得優先貸款的權力。在相關優惠政策的指引下，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層面上有待發展的主要是對於開採點的準確勘測，以及對地熱蘊藏量的預測。由於一次鑽探的成本較高，找到合適的開採點對於地熱項目的投資建設至關重要。地熱產業採取引進石油、天然氣等常規能源勘測設備，為地熱能尋找準確的開採點。

世界其他國家和地區也在為地熱能的發展提供更多的便利和支持。全球大約40多個國家已經將地熱能發展列入議程，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。它起源於地球的熔岩漿和放射性物質的衰變。地熱能是指其儲量比人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。

環境影響

（1）地熱蒸汽的溫度和壓力都不如火力發電高，因此地熱利用率低，像蓋塞斯的老發電機組的熱效率只有14.3%，以致冷卻水用量多於普通電站，熱污染也比較嚴重。

（2）地熱電站也可利用冷卻塔將餘熱釋放到大氣中，以避免上述的熱污染。冷卻塔的補充水來源於蒸汽本身，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，除去岩粒和灰塵，然後冷凝成溫水，在通過冷卻塔，使其中75%—80%轉變為蒸汽，餘下的冷卻水返回冷凝器利用。過剩的冷卻水由於積累了硼﹑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，但有可能引發地震；不過也可能因陸續注入而使岩層逐漸滑動，反而緩慢的解除積壓，以致避免地震的突發。到底結果如何，必須進行嚴密監測。

（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，應予重視並及時加以處理，以免污染廠區附近的空氣。

（4）地熱屬於再生比較慢的一種資源。地熱蒸汽產區只能利用一段時間，其長短難於估計，可能在30—3000a之間。由於取用的水多於回注的水，利用地熱發電，最後可能會引起地面沉降，這一點須加以注意。

實際價值

中國利用地熱發電還剛剛開始，一些地方只是利用地下熱水建立小型發電站，取得成功，這是地熱套用的一個良好開端。我國已經發現的地熱溫度較低，品味差，用來取暖及供熱應當更合適。以北京的地熱田為例，它屬於低溫熱水類，深埋在400—2500m之間，溫度在38—70℃範圍內。據粗略估計，進來用於染織﹑空調﹑養魚﹑取暖﹑醫療和洗浴等方面，效果良好，每年可節約煤炭4300t。

地熱套用對環境實際價值的舉例：

（1）由於使用地熱能源，Reykjivak(位於冰島)是世界上最潔淨的首都，煙囪中沒有煙的排放。用污染型的化石燃料已經被消除了，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，在愛爾蘭地熱套用每年能減少大約200million噸co2。2004年愛爾蘭co2總排放量2.8million噸。另外許多國家由於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的天然氣熱生產區域加熱系統已經被修改了。天然氣由富含碳酸鹽的地熱水所取代。取代的結果是每年能減少5000噸二氧化碳的排放。

未來趨勢

如果往地下挖6英尺，你會發現在美國任意地區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。儘管成本偏高，但其簡單、可靠、無噪音且低污染等諸多優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，已經形成了一個市場網路。同時，地熱泵的經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勢所在。

客觀來說，雖然美國擁有豐富地熱資源，但地熱泵並非“百搭”的家庭供熱方式。儘管在大多數地區地熱泵都能發揮很好的作用，但比起常規的供熱方式，使用地熱泵多少還是有點麻煩。除了要了解什麼型號的系統才適合，對安裝成本和能源消耗成本也需要做到心裡有數，而地熱泵的安裝也相對複雜，這些都讓不少本來對其有興趣的用戶都打了退堂鼓。

地熱泵優勢

那么對於一個家庭來說，為什麼要選擇地熱泵呢？

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，地熱泵技術一直在不斷發展。比起使用空調來取暖或製冷，地熱泵的效率顯然要高出許多，同時也更為可靠和持久。一台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勢。不管怎么看都十分划算。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，由於使用地熱泵需要考慮很多因素，包括當地地質條件等一些不確定因素，地熱泵的推廣仍面臨很多阻礙。地熱發電站，但地熱利用發展速度總體仍較為緩慢，困難重重。因為想要建立大型發電設施必須鑽入地下很深才行。很多時候一個項目需要獲得數以萬計美元來進行前期勘探，平均每鑽入地下一英里就需要幾十個金剛石鑽頭，一個鑽頭至少要2000美元。但鑽入地下很深後也有可能沒有發現足夠儲量。因此，開發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。由於各地地理條件不同，因此也很難統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業發展的決心。除了家庭供暖製冷系統，地熱發電也是地熱能重要的利用方式。據美國地熱能源協會2010年發布的統計數據，地熱發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電生產國。2011年，美國地熱產業繼續加快發展，地熱能源協會(GEA)2011年4月發布的信息表明，在未來幾年內，美國德克薩斯州地熱能源生產可望翻二番，地熱發電也將從9個州擴展到15個州。加州是美國利用地熱發電最多的州。而愛達荷州則緊隨其後。預計到2015年，愛達荷的地熱發電量將達到855兆瓦，2025年前將達到1670兆瓦。2009年以來，美國地熱能發電呈強勁增長態勢。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%。

美國利用地熱產生的能量在所有可再生能源中排名第三，僅次於水力發電和生物質能，但比太陽能和風能利用得廣泛。據美國利用地熱資源協會統計，美國利用地熱發電的總量已達2200兆瓦，相當於4個大型核電站的發電量。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。這一數字還將隨著美國地熱泵市場的不斷發展成熟繼續增長。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、經濟狀況卻不容樂觀的前提下，能夠節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，地熱發電的成本也比較低。根據國際地熱協會的分析，地熱發電的成本也僅為風力發電成本的一半左右。

對於這種儲量豐富且優勢突出的能源，美國政府自然應該加大使用力度。儘管美國地熱發電量位居世界第一，但從規模上來看仍不算大。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架中占有十分重要的位置。

地熱取暖、製冷系統原理及優勢

地熱即地球熱能。地球土壤可以儲存太陽熱能且不會揮發。這種熱能在霜線以下不會受到季節性溫度變化的影響。通過在霜線下方掩埋地熱轉換器，地熱能設備可以有效利用所有儲存在土壤中的熱能。具體運作方發是：將注入生態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製成。只要安裝適當，它們不易損壞，很難受乾腐病、極度潮濕等惡劣環境的影響。地熱能轉換器可以被水平、垂直放置。該系統機變靈活，可適應特殊地況。

因為地熱能系統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，經傳統氣壓輸送管或聚乙烯輸送管把它輸送到需要的地方。

需要製冷時，地熱系統就利用土壤的低溫工作。系統吸入可產生冷空氣的控溫溶液，冷空氣調整到所需溫度後通過輸送管被釋放到屋內。

地熱能取暖、製冷系統優於氣源熱泵、燃氣爐等傳統系統。這是因為傳統系統依賴於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、製冷設備需高強度運轉才能保證室內有舒適的溫度，由此而產生高額費用也是顯而易見的。地熱能系統通過一套深埋入霜線下方土壤中的高密度聚乙烯材料製成的管道吸入外部空氣，直接節約取暖費用的作用不言而喻。

地熱能