地热资源的利用

发电

发电是高温地热资源(>150℃)利用最主要的方式。中、低温地热资源(<150℃)利用，可采用许多不同的方式。低于20℃的地热流体很少得到利用，而且只在非常特殊的条件下得到利用，或者在热泵中得到了利用。可是，现有的热力工艺，在某些情况下可以改进地热流体的利用，因此其应用范围扩大了。

常规蒸汽涡轮 ( 蒸汽涡轮又称汽轮机)发电，要求地热流体温度至少达150℃，并可以采用大气压(背压)排汽，或者冷凝排汽。背压式汽轮机简单，而且便宜。蒸汽直接从干蒸汽井，或者从湿蒸汽井经分离、通过汽轮机使用后排入大气。用这种形式的机组，生产每千瓦小时电能的蒸汽消耗量(进口蒸汽压力相同)，几乎是冷凝机组的两倍。可是，背压式汽轮机在小型孤立地热井采汽、以及在地热田开发试验井采汽的情况下，作为试验机组、备用机组非常有用。它们还用于不凝气含量高(重量含量>12%)的时候。背压式机组可以从其订货起，在13～14 个月内，非常快地建造安装和投入运行。这种形式的机组通常用在小容量(发电2.5～5 兆瓦)范围内。

用中、低温地热流体发电，以及在以水为主的地热田，用来自分离器的废热水发电，是一个很大的进步，这种进步是因为采用了二级工质技术。二级工质装置利用一种通常是有机流体(有代表性的是正戊烷)的二次工作流体，这种流体具有低沸点，并在低温下具有像水蒸汽那样的高蒸汽压力。二次流体按常规的有机兰金循环(ORC—Organic Rankine cycle)运行：地热流体经换热器把热能传给二级工质，在换热器中二级工质受热并汽化；产生的蒸汽驱动常规轴流式涡轮，然后冷却并凝结，开始下一轮循环。

一种采用兰金循环，用水-氨混合物作为工作流体的新型二级工质系统，在1990 年代开发成功。这种工作流体在过热状态下通过高压涡轮膨胀后，在进入低压涡轮前进行了一次再热。二次膨胀后，饱和蒸汽在进入水冷凝汽器冷凝前，再经过一台热回收锅炉回收热能。这种兰金循环比现有的地热兰金循环效率更高，但设计上更复杂。

常规的和非常规的小型移动装置，不仅可以减少固有的钻新井的风险，而更重要的是，它可以满足偏僻地区的能源需求。许多社区的生活标准，因此已得到显著的改善，在那里人们能够用上当地的能源。电能的方便可能很平常，但却非常重要，例如，用水泵输水灌溉、冷藏蔬菜瓜果以便长期保存。

直接加热利用

直接加热利用是地热能利用的最古老、最通常，而且也是最普遍的方式。洗浴、空间采暖与区域供热、农耕应用、水产养殖和一些工业应用，是人所共知的利用方式，但热泵是最普遍的(2000年占了地热能利用总量的12.5%)。还有许多其它小规模的利用方式，其中一些是特殊的。

空间采暖与区域供热在冰岛取得了巨大成功，1999年末，那里地热区域供热系统运行的总容量，已高达约1200兆瓦热，而它们也广泛地应用于东欧国家，还有美国、中国、日本、法国等。

空间制冷是一种可行的选择，其时，吸收式制冷机组可适用于地热的利用。这些机组的技术是大家熟知的，并很容易从市场上买到。吸收式循环是用热能代替电能作为能源的一种工艺。制冷效果用两种流体得到：一种是循环蒸发与冷凝的制冷剂，另一种是第二流体或称吸收剂。对以上的应用(主要用于空调与工艺调节)，这种循环采用溴化锂作为吸收剂，并用水作为制冷剂。对0℃以下的制冷，采用氨/水循环，其时氨作为制冷剂，而水作为吸收剂。地热流体提供热能驱动这种机组，尽管温度低于105℃时，它们的效率会降低。

自1980年代以来，地热空调(指采暖与制冷)得到了相当广泛的应用，接下来介绍这些情况和热泵的广泛使用情况。可以经济地选用各种形式的热泵系统，并利用低温物体，如土壤与浅含水地层、池塘等包含的热量。

地耦式和地下水热泵系统，现在至少已在30个国家安装使用，总装机热容量已超过9500兆瓦(热)(2003年)。温度在5～30℃范围内的含水地层和土壤，用作这些系统的冷热源。

农业应用

地热流体的农业应用包括大田(田野)农业与温室采暖。热水可以用于大田农业灌溉和/或土壤加热。用于灌溉的最大障碍是，温水使土壤温度得到的任何相应变化，都需要大量的水，其温度应低得足以防止对作物造成伤害，这样就会在田地里形成涝害。这个问题的一个可能解决办法，是采用连接到土壤加热地下管道装置的地下灌溉系统。土壤用地下管道加热时，如果没有灌溉系统，会使土壤的导热系数降低，因为管道周围的湿度下降(变干)而发生热绝缘现象。最佳解决办法看来是把加热与灌溉相结合。用于灌溉时，地热水的化学成分必须谨慎监控，以避免对作物造成相反的影响。大田农业进行土壤温度控制的主要优点是：它能够防止环境温度低造成的所有伤害；延长了作物的生长周期，促进了作物生长，并提高了产量；有利于土壤杀菌。

然而，地热能在农业中最普遍的应用乃是温室采暖，在许多国家，这种应用得到大规模的发展。蔬菜和花卉种植不合时令，或者遇到异常气候的问题，现在都可以进行广泛的工艺试验。各种解决办法都是要达到最佳的生长条件，而这取决于各种作物的最佳生长温度和光照量、温室里的CO2 浓度、土壤与空气湿度，以及空气运动(风)的情况。

地热在温室采暖方面的利用，可以显著降低它们的经营费用，在有些情况下，其产品(蔬菜、花卉、室内盆栽植物和树苗)成本可以降低35%。

饲养动物和水产品，还有蔬菜与植物，可能从它们所要求的环境温度达到最佳，而在质量和产量方面受益。在许多情况下，地热水能够有益地用于畜牧业与地热温室的联合生产。饲养设施采暖的能源需求量大约是同样表面积温室的50%，因此可以采用梯级利用的方式。在温度受控制的环境中进行养殖，能够改善动物的健康状况，热流体还可以用于清扫、消毒和干燥棚舍与产生的废物。

受饲养水生态控制的水产业，由于越来越多的市场需求，是现在全世界获利丰富的产业。控制水生生物的饲养温度，比陆地生物更为重要，水生生物生长，与陆地生物非常不同。人为地保持最佳温度，我们就能够饲养出更多的外来物种，改善产量，并在有些情况下，甚至能够改善其生殖周期。这些可饲养的物种，典型的有鲤鱼、鲶鱼、鲈鱼、罗非鱼、鲻鱼、美洲鳗鱼、鲑鱼、鲟鱼、河虾、龙虾、小龙虾(淡水螯虾)、螃蟹、牡蛎、蛤蜊(蚌)、扇贝、贻贝和鲍鱼。

水产业还包括美洲鳄与鳄鱼养殖，用于游览项目和鳄鱼皮革生产，它已被证明是有利可图的项目。

水产业中还有螺旋藻的养殖。这种单细胞、螺旋形青绿色的微型藻类，因为其营养的密集性，常常被称为“超级食品”，虽然，作为营养食品的补充，现在它已进入市场，却还有人建议，用它解决世界上贫穷国家的饥荒问题。

工业用途

整个温度范围内的地热能，不管是蒸汽还是水，都能够用于工业用途。各种可能的利用方式包括，工艺加热、蒸发、干燥、蒸馏、杀菌、洗涤、除冰，以及盐的萃取。工业工艺加热已用于19个国家，那里的装置趋向于大型和能源消耗量高。利用实例中还包括混凝土养护、水和汽水装瓶、票据和车辆零部件的生产、油回收、乳品巴氏杀菌、皮革工业、化学萃取、CO2 提取、洗衣房应用、硅藻土干燥、纸浆与造纸工艺，以及硼酸盐与硼酸生产。在一些飞机场，还有计划把低温地热流体用于跑道防、除冰与驱散烟雾。在家庭手工业发达的日本，利用地热水中H2S的漂泊性能进行产品革新，而且，其加工的女装纺织品得到很多赞赏。在日本，他们还试验成功制造重量轻的“地热木材”技术，这种木材特别适用于某些形式的建筑。在用温泉水处理木材时，原木中的多糖类物质会水解，使木材变得多孔，并因此变轻。

经济效益

所有费用的估算，不管在确定装置投资还是在确定运行费用时，考虑的基础是地热能的“产品”价格，与其它形式的能源相比，它总是影响最大和最复杂的。在决定一个地热项目之前，所有这些基础数据都要进行谨慎的评估，应与当地有关信息，以及地热流体可利用的价值相结合，帮助可能的投资者作出决定。

环境影响

1960年代的时候，我们的环境比现在健康些，那时，我们还不知道任何对健康的威胁，而地热能依然被认为是“清洁能源”。事实上，还没有办法在能源生产时或把它转换成人们能够利用的形式时，对环境不造成一些直接的或间接的影响。甚至最古老和最简单的产生热能的方式，也就是燃烧木材，也有有害的影响，而且砍伐森林，也就是当我们的祖先第一次砍倒树木，烹制他们的食物和为他们的住处采暖时，它就成为最近几年主要问题中的一个。地热能的开发对环境也有影响，但毋容置疑的是，它是污染最小的一种能源形式。