第九章地热能
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地热能地热能是来自地球深处的可再生热能。
它起源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。
在有些地方,热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面,自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。
通过钻井,这些热能可以从地下的储层引入水池。
房间、温室和发电站。
这种热能的储量相当大。
据估量,每年从地球内部传到地面的热能相当于100PWh。
不过,地热能的分布相对来说比较分散,开发难度大。
实际上,假如不是地球本身把地热能集中在某些地区(一般来说是那些与地壳构造板块的界面有关的地区),用目前的技术水平是无法将地热能作为一种热源和发电能源来使用的。
严格地说,地热能不是一种“可再生的”资源,而是一种像石油一样,可开采的能源,最终的可回采量将依靠于所采纳的技术。
将水(传热介质)重新注回到含水层中可以提高再生的性能,由于这使含水层不枯竭。
然而在这个问题上没有明确的结论,由于有相当一部分地热点可采纳某种方式进行开发,让提取的热量等于自然不断补充的热量。
实事求是地讲,任何状况下,即使从技术上来说地热能不是可再生能源,但全球地热资源潜量非常巨大,因此问题不在于资源规模的大小,而在于是否有适合的技术将这些资源经济开发出来。
地热能是指贮存在地球内部的热能。
其储量比目前人们所利用的总量多许多倍,而且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。
假如热量提取的速度不超过补充的速度,那么地热能便是可再生的。
高压的过热水或蒸汽的用途最大,但它们主要存在于干热岩层中,可以通过钻井将它们引出。
地热能在世界许多地区应用相当广泛。
老的技术现在依旧富有生命力,新技术业已成熟,并且在不断地完善。
在能源的开发和技术转让方面,将来的进展潜力相当大。
地热能是天生就储存在地下的,不受天气状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可依据需要供应使用。
地热能的利用自古时候起人们就已将低温地热资源用于浴池和空间供热,近来还应用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热。
地热能地热能〔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。
地球内部的温度高达7000℃,而在80至100公英里的深度处,温度会降至650至1200℃。
透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。
高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。
运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
地热能是可再生资源。
简介人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。
但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。
地热能大部分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。
还有一小部分能量来至太阳,大约占总的地热能的5%,表面地热能大部分来至太阳。
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1904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水蒸气或者废气,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。
地热能是一种新的洁净能源,[1]在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下,对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。
地热能利用地热能利用是利用地球内部所具有的热能,将其转换成热能的装置及系统。
广义地说,凡是利用地球内部所储藏的热能为动力,用以提高水温或用来发电和制冷,满足人们生活、生产和科学试验的需要的技术,都属于地热能利用的范畴。
在一般情况下,通过地热发电厂将地热能转化为电能,供给工业和民用电力,称为地热发电。
地热能资源十分丰富,总量估计约占全球一次能源蕴藏量的10%。
地球内部的热能很大一部分集中在地壳的浅部,从深度为6000米到2000米的地壳平均温度为170度。
其余大部分热能在地下几公里至100多公里的范围内,约占总能量的75%。
从世界范围看,地热田主要分布在环太平洋地区和大西洋东岸,亚洲的中、印度尼西亚,非洲的埃塞俄比亚,美洲的巴西和委内瑞拉等国家。
我国有5个省、市、自治区发现了地热异常。
1999年1月14日,我国第一座地热电站在山西省吉县开工兴建,该电站是由中国地质大学研制的“集热型地热装置”,它作为目前世界上应用最广泛的大型“集热式”地热发电装置,以地表浅层水作为低温热源,吸收地下的热能,再通过热泵原理输送到地面。
这种地热发电方式,是利用了地热能资源中可利用的巨大经济效益。
1、现状与问题2、对策与发展方向1999年7月11日,我国自行设计的三峡水电站首台机组——两机组安装开始进入安装阶段, 1999年9月16日首台机组投产发电。
2001年5月22日实现两台机组并网发电,创造了地热发电的世界纪录。
截止2005年12月底,已累计安装8台,总装机容量已达到38兆瓦。
2005年9月,总装机容量达到100兆瓦的三门峡地热电站正式启动。
2006年9月3日,河北省邢台市宁晋县东汪镇大曹庄村地热电站试车成功,这是我国首座利用地热资源进行发电的地热电站,也是目前世界上规模最大的地热电站。
地热能资源是可再生资源,同时又是清洁能源。
据有关专家介绍,如果我国的地热资源能得到充分的开发利用,那么每年将节约原煤1.5亿吨。
地热能原理地热能是一种由地球内部的热能所产生的能源。
地球的内部具有高温的岩石和熔岩,这些地下热源可以被利用来产生热能和电能。
地热能的原理基于地球内部的热能传导。
地球的内部温度随着深度的增加而增加,这是因为地球内部的热量主要来自于地球形成时的能量释放和放射性衰变等活动。
热量通过地球内部的热传导逐渐从地球的内部向地面传输。
利用地热能的一种常见方法是通过地热泵。
地热泵利用地下的稳定的温度来加热或冷却建筑物。
在冬季,地热泵通过地下回路中的液体来吸收地下的热量,然后将其转移到建筑物中,从而提供供暖。
在夏季,地热泵将室内的热量转移到地下回路中,实现建筑物的冷却。
另一种利用地热能的方法是通过地热发电。
这种方法利用地下岩石中的热能来产生蒸汽,然后驱动涡轮发电机产生电能。
地热发电通常发生在火山活动地区或地热资源较为丰富的地区。
与传统能源相比,地热能具有许多优势。
首先,地热能是一种可再生的能源,因为地球内部的热能会持续产生。
其次,地热能的利用对环境影响较小,不会产生大量的温室气体排放和污染物。
此外,地热能不受气候条件的限制,可以在任何季节都可以被利用。
最后,地热能可以提供稳定的能源供应,不受外部能源价格的波动影响。
尽管地热能具有许多优势,但它也存在一些限制和挑战。
地热能的利用通常需要地质条件的支持,只有在地下热源丰富且易于获取时才能使用。
此外,地热能的开发成本较高,需要投入大量的资金和技术支持。
另外,地热能的利用不适合所有地区,只有在特定的地理位置才能获得较高的能源利用效率。
综上所述,地热能的原理基于地球内部的热能传导,利用地下的热量来产生热能和电能。
地热能具有可再生、环保、稳定等优势,但同时也存在地质条件限制和开发成本高的挑战。
未来,随着科技的进步和对可再生能源需求的增加,地热能有望得到更广泛的应用和发展。
现状地热能〔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。
地球内部的温度高达7000℃,而在80至100公英里的深度处,温度会降至650至1200℃。
透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。
高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。
运用地热能最简单和最合乎成本效应的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。
早在人类文明支出,世界上许多国家的人们就利用温泉洗浴和清洗衣物。
在20世纪,地热能源首次被大规模用于采暖,工业加工和发电。
近30年来,地热能的利用急剧增长。
到2000年,世界傻瓜80个拥有地热资源的国家中国中58个国家已经有地热利用的记载。
近期的发展特点是地源热热泵增长极快。
我国地热资源丰富,通过30多年地热地质调查,已发现地热区3200多处,已完成的大、中型地热田勘察50多处,主要分布在京、津、冀、东南沿海、内陆盆地和藏滇地区。
其中大于150℃的高温地热系统,即直接可以用于发电的有255处,总发电潜力5800MW (30年);中低温地热系统课用于非电直接利用的2900多处,开发潜力在2000亿t标准煤当量以上。
发展地热我国是世界上地热资源储量较大的国家之一,尤其是中低温地热资源,开发利用潜力巨大。
据不完全统计,我国温泉有2300多处,施工地热钻孔近4000眼。
我国还是世界上利用地热资源较早的国家之一。
从20世纪50年代起,原来的地质部就已经陆续开展了全国温泉资源调查和重点地区的地热资源勘查评价工作。
近年来,国土资源部又组织开展了全国温泉和重点地区的地热资源勘查评价,为国家探明了一批中高温地热田,初步掌握了全国2000米以内的地热资源基本状况和分布规律。
作为清洁能源的地热资源开发,已经在缓解我国能源紧张的局面、保护环境等方面起到了不小的作用。
目前,除西藏羊八井用地热进行发电外,其余地区主要是地热资源的直接利用,基本形成了以羊八井为代表的地热发电、以天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植与养殖的开发利用格局。
第9章地热能第1节地热的来源及分类一、地热之库——地球1、地球的结构地球是个巨大的热库,地热就是这个天然大热库中蕴藏的热能。
据估算,地热能的总量相当于地球内部埋藏的全部煤炭化学能的1.4亿倍。
地热的蕴藏和显示特性与地球的地质构造密切相关。
地球像个南北不对称的椭球,其赤道半径约6378km,极半径约6357km,而且南部偏大,北部偏小,所以有人把它形象地描述为“梨形”。
科学家们认为,地球从地表到地心的大结构可分为3层:地壳、地幔和地核。
在这3层结构中,地球物质的密度、成分和状态不同。
(1)地壳地球最外面的一层固体硬壳为地壳,总的可分为大陆地壳和海底地壳。
大陆地壳的厚度因地形构造不同而变化,平均厚度为35km,褶皱山系地壳的厚度可达70km。
大陆地壳的表层是土壤层、风化层和沉积层,厚度0~10km;表层下面是花岗岩层,平均密度为2700kg/m3,主要由钠、钾、铝硅酸盐组成,因而也称硅铝层;再下面是玄武岩层,平均密度为2900kg/m3,主要化学成分是硅、镁、铝、铁,故称为硅镁层。
海底地壳厚度只有6~11km(在大洋中脊甚至只有3km);海地壳的岩石都是玄武岩,没有花岗岩层,平均密度为2900~3000kg/m3。
地壳的下边界,即大陆地壳和海底地壳的玄武岩层的底界,称为莫霍洛维奇不连续面,简称“莫霍面”。
莫霍面是一波速界面,在56km深处的莫霍面上,地震纵波(P波)速度从5.6km/s突增至7.8km/s。
地壳并非是一个整体,按照20世纪60年代以后发展起来的大地板块构造和漂移学说,地壳是由六大主要的板块和一些小的板块组成的。
这六大板块是:太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。
地热资源,还有地震带、矿产资源的分布,都受到这种地壳地质结构的严格控制。
(2)地幔地壳以下至地核的中间层是地幔,其下界在地表以下约2900km深处。
地幔内部的结构非常复杂和不均一,但多数地球科学家根据地震波的变化把它分为上地幔与下地幔,地壳以下1000km的厚度定为上地幔,其余部分为下地幔。