第十二课 被遗忘的清洁能源——地热能
第十二课 被遗忘的清洁能源——地热能
温暖的地球
人们早已公认，地球内部具有高温。多数科学家认为，其热源是来自放射性物质进行的热核反应。另一种观点认为，地球最初是由一团高热物质组成的，经过四五十亿年以后，表面逐渐冷却，而形成地壳。无论如何，地球内部是炽热的，而且它的热不断向地表释放。
地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等途径，源源不断地把它内部的热能通过传导、对流和辐射的方式传到地面上来。其实地热与地震、火山活动都是地球内能的释放形式，只不过地热是地球内能释放的缓慢形式，而地震、火山活动是地球内能释放的剧烈形式。
人类直接利用地热能的历史十分悠久，古代人们用天然温泉做洗浴和医疗，少量用于烘干和灌溉农田。我国是多温泉的国家，据记载，早在2300多年前的东周时代，我们的祖先就开始利用地热了。据记载，秦始皇就在陕西骊山华清池温泉内洗过澡。
从环境保护来看，地热首先是一种非常洁净的能源。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用其热源，并让其能量得以利用。在这过程中，地热既不会污染环境，也不会向大气中排放二氧化碳等温室气体。
近年来，发达国家对地热的开发和利用的热情愈来愈高，有的已经获得了较好的经济效益和环境效益。利用地热进行供暖，既能缓解能源压力，同时又将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。
冰岛是世界上采用地热供暖最多的国家。因为冰岛地处寒带，一年有300多天需要室内取暖。冰岛本国没有可以利用的矿物燃料资源，只有少量的泥煤和褐煤，但是却有得天独厚的地热资源。早在1928年，该国就已在首都雷克雅未克建成了世界上第一个地热供热系统，现今这一供热系统已经发展得非常完善，每小时可从地下抽取7740吨80℃的热水，供全市11万居民使用。由于没有高耸的烟囱，冰岛首都被誉为“无烟城”。
与风能和太阳能相比，地热能还具有稳定可靠、不受天气影响、发电成本低等优点。根据地理结构的不同，地热能的长期成本有可能低于煤炭，一旦确定了地热位置，并修建发电涡轮机，其发电成本几乎为零。
打井发电
说起地热发电，世界上第一个地热发电站要算是1904年在意大利的拉德雷诺建成的那座小型地热电站，它是用地热蒸汽推动涡轮机发电的，但功率很小，只点亮了5盏电灯。
地热发电所需的蒸汽能量直接来源于地热能，用地壳做“蒸汽锅炉”，就省去了火力发电厂那些烧煤或石油的大锅炉也省去了燃料。同时，也就不需要燃料运输设备。所以，地热发电是一种比煤、石油、天然气、核能等发电便宜得多的能源利用方式。
干热岩地热开发是一种最新的利用地热的概念。地球内部的温度随着深度而增加，于是设想在不渗透的岩石中打几个深井钻孔，并通过水力将炽热的岩石击碎，然后从一个钻孔中注进冷水，让水在岩石的裂缝中加热，再从其他钻孔中取出热水。这是人类采取主动的方式获取地热能。
1978年，一批科学家在美国新墨西哥州的山区打通了两口深度3000米左右的地热井，往其中一口井下高压注水，从另一口井可提取135℃的地热蒸汽，驱动涡轮机组发电，获得了功率为每小时5000千瓦的电能，可供500户家庭用电。
泡泡温泉，养养鱼
地热在医疗领域的应用有诱人的前景，目前热矿水就被视为一种宝贵的资源世界各国都很珍惜。由于地热水被从很深的地下提取到地面，除温度较高外，常含有一些特殊的化学元素，因而具有一定的医疗效果。如饮用含碳酸的矿泉水，可调节胃酸、平衡人体酸碱度；饮用含铁的矿泉水，可治疗缺铁性贫血症；用含硫化氢的泉水洗浴可治疗神经衰弱和关节炎、皮肤病等。
由于温泉的医疗作用及伴随温泉出现的特殊地质、地貌条件，温泉常常成为旅游胜地。在日本就有1500多个温泉疗养院，每年吸引1亿人到这些疗养院休养。
地热在农业应用领域也十分广泛。比如，利用适宜温度的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产；利用地热建造地热温室，生产绿色食品——蔬菜；用地热温水养鱼，在28℃的水温下，可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率。农业应用是地热利用的重要方式，据报道，全世界直接利用地热总量的79%是农业应用。
地热能的广阔前景
中国的地热资源比较丰富，分布也较广，仅天然露头的温泉就有3000多处。我国温泉出露最多的省区是西藏自治区、云南省、台湾省、广东省和福建省，其次是辽宁、山东、江西等省。
当然地热能也不是十全十美的，受地质条件的限制，地热资源的分布是极不均衡的，换言之，不是地球上所有地方都有地热资源。
而且，地热能清洁，但利用地热的水并不清洁。在地下热水层中，一般都含有多种腐蚀性气体、杂质以及放射性元素和稀有金属。这些物质对涡轮机组是有害的。因此，地热电站的汽轮机组磨损腐蚀程度都比较大。
为了解决这些问题，要采取多种净化措施，例如用过滤器先排除地热蒸汽的杂质。也可以用地热蒸汽做热源，来加热干净的水，使干净的水变成蒸汽，再去驱动涡轮机组发电，这就是所谓“二次蒸汽”发电。
和太阳能、风能等新能源一样，地热能由于它清洁、可再生、稳定、安全等诸多优点，将是今后新能源的“主力”，尽管在开发技术和利用技术方面还有许多难题要攻克，但是其前景是非常广阔的。也可以预料，地热能一定不会再被人类遗忘。
（执笔 仲琦）
结束语
黑夜不再漆黑，冬天不再寒冷，相隔万里也不再是问题。人类的生活环境越来越舒适，而在这一切的背后则是能源消耗所付出的巨大代价。人类对能源的使用无可厚非，但在这一过程中，随着传统能源的日益枯竭，环境问题的加重，人们不得不对自己的行为进行反思。
在反思的同时，我们还需要寻找出路，每一次社会的巨大发展都是从困境中的突围开始的。如今，新型的低碳能源相继走进现实。太阳能、风能、生物能、地热能以及其他形式的新型能源已经逐渐为我们所熟悉。
低碳能源不仅缓解了能源危机，而且在开发和使用的过程中也减少了对环境的破坏，使得人类与自然能够和睦地相处。
低碳能源的使用也验证了“知识就是力量”这句名言。因为开发这些新型能源不像采掘传统化石燃料那么简单，这其中包含了很多高新科学技术。比如，没有先进的物理学、微电子学知识和高纯硅片生产工艺，就不可能利用太阳能发电。而这些技术的开发和使用正体现了一个国家的科研水平和工业水平。所以，有志青年要做的就是要掌握科学文化知识，只有这样，才能利用这些容易从人们身边悄悄溜走的能源。
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