地熱能

地热能(来自希腊语根geo,意为地球,来自thermos,意为热量)是由地壳内的热量所产生的能量。

虽然太阳确实给地球表面加热,但来自地球内部的热量并不是由太阳引起的。地壳的地热能20%来自地球的原始形成,80%来自矿物的放射性衰变。地球最热的是地核,从地核到地表,温度逐渐变低。

地热能的资源范围从浅层地面到地球表面下几英里或几公里处发现的热水和热岩石,甚至更深的地方到被称为岩浆的温度极高的熔岩。从旧石器时代开始,它就被用来洗澡,但现在更著名的是用来发电

2007年,全世界利用地热能发电约10千兆瓦,约占全世界用电量的0.3%。当用于发电时,地热发电厂通常提供恒定的输出。

地热能还可直接用于区域供暖,或用于其他供暖和制冷应用。冰岛的建筑物就是以这种方式从该国的许多地热场所取暖的。

发电厂和地热能的热力应用是成熟的技术,而增强型地热系统(EGS)项目是一种新型的应用。

几乎所有地方,地球表面以下10英尺(3米)的地面都保持着50°到60°F(10°到16°C)之间的几乎恒定的温度。地热泵可以利用这种资源为建筑物供热和制冷。地热泵系统由热泵、空气输送系统(管道系统)和热交换器组成,热交换器是埋在建筑物附近浅层地下的管道系统。在冬季,热泵利用电力从热交换器中取出热量,并将其泵入室内空气输送系统。在夏季,这个过程是相反的,热泵再次使用动力将室内空气中的热量移入热交换器。夏季从室内空气中移出的热量也可以用来提供免费的热水来源。运行热泵的动力来自于另一个来源。

地热能在许多温泉以热水的形式逸出,或在间歇泉以蒸汽的形式逸出。

在美国,大部分热水地热水库都在西部各州、阿拉斯加和夏威夷。可以在地下水库中打井发电。一些地热发电厂利用水库中的蒸汽为涡轮机/发电机提供动力,而另一些地热发电厂则利用热水煮沸工作液体,使其汽化,然后转动涡轮机。靠近地球表面的热水可以直接用于加热。直接使用的应用包括为建筑物供暖、在温室中种植植物、烘干农作物、加热养鱼场的水,以及一些工业过程,如牛奶巴氏杀菌。

热干岩资源出现在地球表面下3至5英里(5-8公里)的深度,在某些地区的深度较小。要获得这些资源,需要将冷水注入一口井中,使其在热裂缝岩石中循环,然后从另一口井中抽出加热的水。目前,还没有人在商业上使用这种方法。现有的技术还不能直接从岩浆中回收热量,而岩浆是非常深的、最强大的地热资源。

冰岛Nesjavellir地热发电站冒出的蒸汽。Zoom
冰岛Nesjavellir地热发电站冒出的蒸汽。

问题和答案

问:什么是地热能?
答:地热能是一种由地壳内的热量产生的可再生能源。它来自于地球的原始形成和矿物的放射性衰变,可用于发电、提供区域供暖或其他供热和制冷应用。

问:2007年,全世界有多少电力是由地热产生的?
答:2007年,全世界大约有10千兆瓦的电力(或0.3%)是由地热产生的。

问:在地球表面以下10英尺的深度,地面保持什么温度?
答:地表下10英尺深处的地面通常保持在50°到60°F(10°到16°C)之间,温度几乎恒定。

问:地热泵如何用于为建筑物供暖?
答:地热泵可以利用这一资源为建筑物供暖,在冬季利用电力将热量从埋在建筑物附近浅层的管道系统中移除,而在夏季将这一过程反转。这种移除的热量也可用于热水。

问:增强型地热系统项目是成熟的技术吗?
答:不是,增强型地热系统项目还不是成熟的技术。

问:在美国,大多数地热储层位于哪里?答:美国的大多数地热储层都位于西部各州、阿拉斯加和夏威夷。

问:干热岩资源在地球表面下的深度是多少?答 热干岩资源在地球表面下3至5英里(5-8公里)的任何地方都有,在某些地区的深度更小。

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