發(fā)電

發(fā)電是高溫地?zé)豳Y源(>150℃)利用最主要的方式。中、低溫地?zé)豳Y源(<150℃)利用，可采用許多不同的方式。低于20℃的地?zé)崃黧w很少得到利用，而且只在非常特殊的條件下得到利用，或者在熱泵中得到了利用。可是，現(xiàn)有的熱力工藝，在某些情況下可以改進(jìn)地?zé)崃黧w的利用，因此其應(yīng)用范圍擴(kuò)大了。

常規(guī)蒸汽渦輪 ( 蒸汽渦輪又稱汽輪機(jī))發(fā)電，要求地?zé)崃黧w溫度至少達(dá)150℃，并可以采用大氣壓(背壓)排汽，或者冷凝排汽。背壓式汽輪機(jī)簡單，而且便宜。蒸汽直接從干蒸汽井，或者從濕蒸汽井經(jīng)分離、通過汽輪機(jī)使用后排入大氣。用這種形式的機(jī)組，生產(chǎn)每千瓦小時(shí)電能的蒸汽消耗量(進(jìn)口蒸汽壓力相同)，幾乎是冷凝機(jī)組的兩倍。可是，背壓式汽輪機(jī)在小型孤立地?zé)峋善⒁约霸诘責(zé)崽镩_發(fā)試驗(yàn)井采汽的情況下，作為試驗(yàn)機(jī)組、備用機(jī)組非常有用。它們還用于不凝氣含量高(重量含量>12%)的時(shí)候。背壓式機(jī)組可以從其訂貨起，在13～14 個(gè)月內(nèi)，非常快地建造安裝和投入運(yùn)行。這種形式的機(jī)組通常用在小容量(發(fā)電2.5～5 兆瓦)范圍內(nèi)。

用中、低溫地?zé)崃黧w發(fā)電，以及在以水為主的地?zé)崽铮脕碜苑蛛x器的廢熱水發(fā)電，是一個(gè)很大的進(jìn)步，這種進(jìn)步是因?yàn)椴捎昧硕壒べ|(zhì)技術(shù)。二級工質(zhì)裝置利用一種通常是有機(jī)流體(有代表性的是正戊烷)的二次工作流體，這種流體具有低沸點(diǎn)，并在低溫下具有像水蒸汽那樣的高蒸汽壓力。二次流體按常規(guī)的有機(jī)蘭金循環(huán)(ORC—Organic Rankine cycle)運(yùn)行：地?zé)崃黧w經(jīng)換熱器把熱能傳給二級工質(zhì)，在換熱器中二級工質(zhì)受熱并汽化；產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)常規(guī)軸流式渦輪，然后冷卻并凝結(jié)，開始下一輪循環(huán)。

一種采用蘭金循環(huán)，用水-氨混合物作為工作流體的新型二級工質(zhì)系統(tǒng)，在1990 年代開發(fā)成功。這種工作流體在過熱狀態(tài)下通過高壓渦輪膨脹后，在進(jìn)入低壓渦輪前進(jìn)行了一次再熱。二次膨脹后，飽和蒸汽在進(jìn)入水冷凝汽器冷凝前，再經(jīng)過一臺熱回收鍋爐回收熱能。這種蘭金循環(huán)比現(xiàn)有的地?zé)崽m金循環(huán)效率更高，但設(shè)計(jì)上更復(fù)雜。

常規(guī)的和非常規(guī)的小型移動(dòng)裝置，不僅可以減少固有的鉆新井的風(fēng)險(xiǎn)，而更重要的是，它可以滿足偏僻地區(qū)的能源需求。許多社區(qū)的生活標(biāo)準(zhǔn)，因此已得到顯著的改善，在那里人們能夠用上當(dāng)?shù)氐哪茉础ｋ娔艿姆奖憧赡芎芷匠＃珔s非常重要，例如，用水泵輸水灌溉、冷藏蔬菜瓜果以便長期保存。

直接加熱利用

直接加熱利用是地?zé)崮芾玫淖罟爬稀⒆钔ǔ＃乙彩亲钇毡榈姆绞健Ｏ丛　⒖臻g采暖與區(qū)域供熱、農(nóng)耕應(yīng)用、水產(chǎn)養(yǎng)殖和一些工業(yè)應(yīng)用，是人所共知的利用方式，但熱泵是最普遍的(2000年占了地?zé)崮芾每偭康?2.5%)。還有許多其它小規(guī)模的利用方式，其中一些是特殊的。

空間采暖與區(qū)域供熱在冰島取得了巨大成功，1999年末，那里地?zé)釁^(qū)域供熱系統(tǒng)運(yùn)行的總?cè)萘浚迅哌_(dá)約1200兆瓦熱，而它們也廣泛地應(yīng)用于東歐國家，還有美國、中國、日本、法國等。

空間制冷是一種可行的選擇，其時(shí)，吸收式制冷機(jī)組可適用于地?zé)岬睦谩＿@些機(jī)組的技術(shù)是大家熟知的，并很容易從市場上買到。吸收式循環(huán)是用熱能代替電能作為能源的一種工藝。制冷效果用兩種流體得到：一種是循環(huán)蒸發(fā)與冷凝的制冷劑，另一種是第二流體或稱吸收劑。對以上的應(yīng)用(主要用于空調(diào)與工藝調(diào)節(jié))，這種循環(huán)采用溴化鋰作為吸收劑，并用水作為制冷劑。對0℃以下的制冷，采用氨/水循環(huán)，其時(shí)氨作為制冷劑，而水作為吸收劑。地?zé)崃黧w提供熱能驅(qū)動(dòng)這種機(jī)組，盡管溫度低于105℃時(shí)，它們的效率會降低。

自1980年代以來，地?zé)峥照{(diào)(指采暖與制冷)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，接下來介紹這些情況和熱泵的廣泛使用情況。可以經(jīng)濟(jì)地選用各種形式的熱泵系統(tǒng)，并利用低溫物體，如土壤與淺含水地層、池塘等包含的熱量。

地耦式和地下水熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)在至少已在30個(gè)國家安裝使用，總裝機(jī)熱容量已超過9500兆瓦(熱)(2003年)。溫度在5～30℃范圍內(nèi)的含水地層和土壤，用作這些系統(tǒng)的冷熱源。

農(nóng)業(yè)應(yīng)用

地?zé)崃黧w的農(nóng)業(yè)應(yīng)用包括大田(田野)農(nóng)業(yè)與溫室采暖。熱水可以用于大田農(nóng)業(yè)灌溉和/或土壤加熱。用于灌溉的最大障礙是，溫水使土壤溫度得到的任何相應(yīng)變化，都需要大量的水，其溫度應(yīng)低得足以防止對作物造成傷害，這樣就會在田地里形成澇害。這個(gè)問題的一個(gè)可能解決辦法，是采用連接到土壤加熱地下管道裝置的地下灌溉系統(tǒng)。土壤用地下管道加熱時(shí)，如果沒有灌溉系統(tǒng)，會使土壤的導(dǎo)熱系數(shù)降低，因?yàn)楣艿乐車臐穸认陆?變干)而發(fā)生熱絕緣現(xiàn)象。最佳解決辦法看來是把加熱與灌溉相結(jié)合。用于灌溉時(shí)，地?zé)崴幕瘜W(xué)成分必須謹(jǐn)慎監(jiān)控，以避免對作物造成相反的影響。大田農(nóng)業(yè)進(jìn)行土壤溫度控制的主要優(yōu)點(diǎn)是：它能夠防止環(huán)境溫度低造成的所有傷害；延長了作物的生長周期，促進(jìn)了作物生長，并提高了產(chǎn)量；有利于土壤殺菌。

然而，地?zé)崮茉谵r(nóng)業(yè)中最普遍的應(yīng)用乃是溫室采暖，在許多國家，這種應(yīng)用得到大規(guī)模的發(fā)展。蔬菜和花卉種植不合時(shí)令，或者遇到異常氣候的問題，現(xiàn)在都可以進(jìn)行廣泛的工藝試驗(yàn)。各種解決辦法都是要達(dá)到最佳的生長條件，而這取決于各種作物的最佳生長溫度和光照量、溫室里的CO2 濃度、土壤與空氣濕度，以及空氣運(yùn)動(dòng)(風(fēng))的情況。

地?zé)嵩跍厥也膳矫娴睦茫梢燥@著降低它們的經(jīng)營費(fèi)用，在有些情況下，其產(chǎn)品(蔬菜、花卉、室內(nèi)盆栽植物和樹苗)成本可以降低35%。

飼養(yǎng)動(dòng)物和水產(chǎn)品，還有蔬菜與植物，可能從它們所要求的環(huán)境溫度達(dá)到最佳，而在質(zhì)量和產(chǎn)量方面受益。在許多情況下，地?zé)崴軌蛴幸娴赜糜谛竽翗I(yè)與地?zé)釡厥业穆?lián)合生產(chǎn)。飼養(yǎng)設(shè)施采暖的能源需求量大約是同樣表面積溫室的50%，因此可以采用梯級利用的方式。在溫度受控制的環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)殖，能夠改善動(dòng)物的健康狀況，熱流體還可以用于清掃、消毒和干燥棚舍與產(chǎn)生的廢物。

受飼養(yǎng)水生態(tài)控制的水產(chǎn)業(yè)，由于越來越多的市場需求，是現(xiàn)在全世界獲利豐富的產(chǎn)業(yè)。控制水生生物的飼養(yǎng)溫度，比陸地生物更為重要，水生生物生長，與陸地生物非常不同。人為地保持最佳溫度，我們就能夠飼養(yǎng)出更多的外來物種，改善產(chǎn)量，并在有些情況下，甚至能夠改善其生殖周期。這些可飼養(yǎng)的物種，典型的有鯉魚、鯰魚、鱸魚、羅非魚、鯔魚、美洲鰻魚、鮭魚、鱘魚、河蝦、龍蝦、小龍蝦(淡水螯蝦)、螃蟹、牡蠣、蛤蜊(蚌)、扇貝、貽貝和鮑魚。

水產(chǎn)業(yè)還包括美洲鱷與鱷魚養(yǎng)殖，用于游覽項(xiàng)目和鱷魚皮革生產(chǎn)，它已被證明是有利可圖的項(xiàng)目。

水產(chǎn)業(yè)中還有螺旋藻的養(yǎng)殖。這種單細(xì)胞、螺旋形青綠色的微型藻類，因?yàn)槠錉I養(yǎng)的密集性，常常被稱為“超級食品”，雖然，作為營養(yǎng)食品的補(bǔ)充，現(xiàn)在它已進(jìn)入市場，卻還有人建議，用它解決世界上貧窮國家的饑荒問題。

工業(yè)用途

整個(gè)溫度范圍內(nèi)的地?zé)崮埽还苁钦羝€是水，都能夠用于工業(yè)用途。各種可能的利用方式包括，工藝加熱、蒸發(fā)、干燥、蒸餾、殺菌、洗滌、除冰，以及鹽的萃取。工業(yè)工藝加熱已用于19個(gè)國家，那里的裝置趨向于大型和能源消耗量高。利用實(shí)例中還包括混凝土養(yǎng)護(hù)、水和汽水裝瓶、票據(jù)和車輛零部件的生產(chǎn)、油回收、乳品巴氏殺菌、皮革工業(yè)、化學(xué)萃取、CO2 提取、洗衣房應(yīng)用、硅藻土干燥、紙漿與造紙工藝，以及硼酸鹽與硼酸生產(chǎn)。在一些飛機(jī)場，還有計(jì)劃把低溫地?zé)崃黧w用于跑道防、除冰與驅(qū)散煙霧。在家庭手工業(yè)發(fā)達(dá)的日本，利用地?zé)崴蠬2S的漂泊性能進(jìn)行產(chǎn)品革新，而且，其加工的女裝紡織品得到很多贊賞。在日本，他們還試驗(yàn)成功制造重量輕的“地?zé)崮静?rdquo;技術(shù)，這種木材特別適用于某些形式的建筑。在用溫泉水處理木材時(shí)，原木中的多糖類物質(zhì)會水解，使木材變得多孔，并因此變輕。

經(jīng)濟(jì)效益

所有費(fèi)用的估算，不管在確定裝置投資還是在確定運(yùn)行費(fèi)用時(shí)，考慮的基礎(chǔ)是地?zé)崮艿?ldquo;產(chǎn)品”價(jià)格，與其它形式的能源相比，它總是影響最大和最復(fù)雜的。在決定一個(gè)地?zé)犴?xiàng)目之前，所有這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都要進(jìn)行謹(jǐn)慎的評估，應(yīng)與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)信息，以及地?zé)崃黧w可利用的價(jià)值相結(jié)合，幫助可能的投資者作出決定。

環(huán)境影響

1960年代的時(shí)候，我們的環(huán)境比現(xiàn)在健康些，那時(shí)，我們還不知道任何對健康的威脅，而地?zé)崮芤廊槐徽J(rèn)為是“清潔能源”。事實(shí)上，還沒有辦法在能源生產(chǎn)時(shí)或把它轉(zhuǎn)換成人們能夠利用的形式時(shí)，對環(huán)境不造成一些直接的或間接的影響。甚至最古老和最簡單的產(chǎn)生熱能的方式，也就是燃燒木材，也有有害的影響，而且砍伐森林，也就是當(dāng)我們的祖先第一次砍倒樹木，烹制他們的食物和為他們的住處采暖時(shí)，它就成為最近幾年主要問題中的一個(gè)。地?zé)崮艿拈_發(fā)對環(huán)境也有影響，但毋容置疑的是，它是污染最小的一種能源形式。