陸靜丹

（上海市地礦工程勘察院，上海 200072）

從國(guó)家的相應(yīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在1995年時(shí)就已經(jīng)超過(guò)歐洲和美國(guó)成為世界上二氧化硫排放量最多的國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)的火電廠在正常供電中所產(chǎn)生的二氧化硫占到全國(guó)總排放的40%以上，該數(shù)據(jù)在逐年的上升。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)因?yàn)樗嵊?、二氧化硫等污染物所造成的農(nóng)作物損壞等問(wèn)題日益嚴(yán)重，給人們的日常生活、生命健康造成了巨大的影響，已經(jīng)成為嚴(yán)重影響社會(huì)發(fā)展的重要因素。同時(shí)，化石燃料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，長(zhǎng)期影響使得全球逐漸變暖，氣候發(fā)生巨大的變化。我國(guó)二氧化碳的排放量已經(jīng)成為世界第二，占到全世界總排放的13%以上。根據(jù)行業(yè)內(nèi)專家的估算和分析，我國(guó)在未來(lái)社會(huì)發(fā)展中，二氧化碳的排放量會(huì)逐步地成為世界第一。

傳統(tǒng)能源在消耗的過(guò)程中，必然會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問(wèn)題，為了能夠更好地解決資源緊張、消除環(huán)境污染的問(wèn)題，一方面需要合理的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用天然能源，同時(shí)要應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行能源利用率的提升；另一方面，要合理進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1 地?zé)崮艿慕榻B

地?zé)崮苁菑牡貧そY(jié)構(gòu)中所獲取的天然熱能，這種能量主要來(lái)源于地球內(nèi)部放射性元素不斷的衰變所釋放的熱量，通過(guò)熱力的形式存在自然界中。地球內(nèi)部的溫度可以測(cè)定的已經(jīng)達(dá)到7 000 ℃，在地表80～100 km的位置上，其溫度就會(huì)下降到650～1 200 ℃。經(jīng)過(guò)地下水的流動(dòng)與熔巖涌至距離地面1～5 km的地殼位置上，熱力可以直接傳輸?shù)浇咏孛娴奈恢蒙?。高溫熔巖附近位置上可以進(jìn)行地下水的持續(xù)加熱，其可以滲出地面，屬于可再生資源。

根據(jù)熱資源的性質(zhì)以及存在的形式，可以分成蒸汽型、熱水型、地壓型、壓漿型等形式。前兩種可以稱之為水熱型，是目前主要使用的地?zé)豳Y源形式，而后面集中則是地?zé)豳Y源形式，地壓型地?zé)豳Y源形式雖然其生成條件不是很普遍，但是其能量的儲(chǔ)量巨大，并且除了熱能之外，同時(shí)還存在于甲烷類(lèi)的化學(xué)能與高壓所造成的機(jī)械能。此外、地?zé)崮芤部梢匀缦路诸?lèi)：淺層地?zé)崮?，指代地下淺部 （一般小于200 m） 巖土體、地下水和地表水中；一般溫度低于25 ℃，間接利用方式；水熱型地?zé)崮?，地下中深?（一般200～3000 m） 地下水中；溫度高于25 ℃，可分為地溫 （25～90 ℃） 、中溫 （90～150 ℃）和高溫 （大于150 ℃）；直接利用方式。干熱巖型地?zé)崮埽叵律畈?（一般大于3 000 m） 高溫巖中；溫度一般高于200 ℃；間接利用方式。

2 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)優(yōu)點(diǎn)

（1） 有些地區(qū)中可以常年使用可再生資源，且硬件使用壽命非常長(zhǎng)。

（2） 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置，降低環(huán)境污染程度。

（3） 促進(jìn)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具備較高綜合效益。

（4） 長(zhǎng)期節(jié)能效率高，回報(bào)大。

2.2 地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)引起的環(huán)境問(wèn)題

（1） 地?zé)崴羞€有一定量的有害物質(zhì)，比如氟、硼、砷、汞等物質(zhì)，同時(shí)也存在一定量的鈣、鎂離子等，長(zhǎng)期應(yīng)用之下容易產(chǎn)生結(jié)垢的問(wèn)題。對(duì)于周邊區(qū)域的污水排放效果比較差的情況，水污染的問(wèn)題比較嚴(yán)重，對(duì)于地?zé)衢_(kāi)發(fā)產(chǎn)生嚴(yán)重不良的影響。

（2） 地?zé)崴罅砍槿?huì)導(dǎo)致地面嚴(yán)重沉降的問(wèn)題。

（3） 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，會(huì)將地下大量氣體排放到空氣中，而水中存在的大量的硫化氫等物質(zhì)會(huì)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的腐蝕性。

（4） 只能應(yīng)用到特定區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致枯竭的問(wèn)題。

（5） 熱能系統(tǒng)前期投資比較大。

3 地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用狀況

3.1 國(guó)外地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

地?zé)崮馨l(fā)電應(yīng)用到實(shí)踐中，其歷史可以追溯到1904年，進(jìn)入到商業(yè)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域也有百年歷史。進(jìn)入到2005年之后，全世界范圍內(nèi)已經(jīng)有超過(guò)24個(gè)國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用地?zé)崮苓M(jìn)行發(fā)電，72個(gè)國(guó)家開(kāi)始大范圍的應(yīng)用地?zé)崮?，發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到56.95 TWh/a，地?zé)崮芾眠_(dá)75.94 TWh/a。因?yàn)榈責(zé)釤岜眉夹g(shù)的全面應(yīng)用，使得熱源溫度的利用已經(jīng)下降到12 ℃，已經(jīng)全面地改變了傳統(tǒng)的應(yīng)用方式，開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為常態(tài)。此時(shí)應(yīng)該注意，只要是技術(shù)和管理非常的合理，地?zé)崮茉吹睦眯Ч蜁?huì)非常好，且不會(huì)存在任何的污染問(wèn)題，是清潔性的能源，這也是國(guó)際上地?zé)崮茉撮_(kāi)發(fā)利用的主要原因。新能源中非常重要的地?zé)崮?，其與太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等一樣，對(duì)當(dāng)今世界范圍內(nèi)的能源領(lǐng)域起到了非常積極的影響作用。

3.2 我國(guó)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

地?zé)豳Y源在我國(guó)范圍內(nèi)儲(chǔ)量巨大，并且不會(huì)產(chǎn)生任何的污染，隨著當(dāng)今世界上的石油、煤炭等能源逐漸地減少，地?zé)崮茉幢厝粫?huì)成為未來(lái)改變世界的能源，我國(guó)地?zé)豳Y源主要是用來(lái)進(jìn)行發(fā)電以及中低溫地?zé)岬闹苯討?yīng)用。

3.2.1 地?zé)岚l(fā)電

地?zé)岚l(fā)電是當(dāng)前地?zé)崮茉蠢玫闹饕绞?，這也是首先需要使用的方式。我國(guó)高溫?zé)嵩吹睦弥饕傅氖菧囟瘸^(guò)150 ℃的地?zé)崮茉?，其一般存在于我?guó)的西藏南部、云南西部、臺(tái)灣東部等地區(qū)，當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的有5 500個(gè)地?zé)狳c(diǎn)，45個(gè)地?zé)崽铮涞責(zé)釡囟瘸?00 ℃。如果此時(shí)將其全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?duì)于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了非常大的影響。地?zé)岚l(fā)電是目前采用地下熱水、蒸汽動(dòng)力能源的主要方式，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的新型發(fā)電施工技術(shù)，其與火力發(fā)電技術(shù)基本相同，也是能量轉(zhuǎn)換的原理，將地?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再轉(zhuǎn)化為電能直接使用。

3.2.2 地?zé)崴闹苯永?/p>

當(dāng)前我國(guó)的中低溫地?zé)崮茉粗饕沁M(jìn)行供暖、醫(yī)療保健、洗浴、休閑、農(nóng)業(yè)種植等，并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出階梯利用方式，可以逐步地開(kāi)發(fā)并且使用地?zé)崮茉?。?dāng)前我國(guó)的地?zé)崴趹?yīng)用的過(guò)程中，供熱采暖占18.0%，醫(yī)療與休閑領(lǐng)域占65.2%，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域占9.1%，其他占7.7%。

（1） 地?zé)嶂苯庸┡?。?dāng)前我國(guó)的北方城市中的冬季取暖依然是以煤炭能源為主要的能源形式，在正常使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、粉塵等污染物，造成巨大的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)城市居民造成嚴(yán)重的影響。應(yīng)用地?zé)岵膳到y(tǒng)可以通過(guò)地?zé)崮茉粗苯舆M(jìn)行供熱，不能產(chǎn)生任何的污染物，特別是在進(jìn)行傳統(tǒng)設(shè)備改造環(huán)節(jié)，利用熱交換器，地?zé)崴⒉粫?huì)直接進(jìn)入到供暖管道內(nèi)，將干凈的水通入到管道內(nèi)，可以防止出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢等問(wèn)題。不僅如此，經(jīng)濟(jì)效益也是非常巨大的。應(yīng)用地?zé)徇M(jìn)行供暖，其總體費(fèi)用僅為燃油鍋爐的10%，燃煤鍋爐的20%，因此，在實(shí)際范圍內(nèi)需要加強(qiáng)地?zé)峁┡膽?yīng)用，對(duì)于我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。

（2） 醫(yī)療保健。地?zé)崴畠?nèi)含有大量的硼、硅、鍶、氟、鋰、碘等多種礦物質(zhì)，可以應(yīng)用到醫(yī)療、保健、養(yǎng)生等領(lǐng)域中，可以進(jìn)行一定的疾病治療。目前主要應(yīng)用地?zé)崴畞?lái)進(jìn)行洗浴，可以促進(jìn)身體血液循環(huán)，還能夠緩解坐骨神經(jīng)痛，對(duì)于治療風(fēng)濕類(lèi)疾病也有著非常好的效果。長(zhǎng)期使用地?zé)崴M(jìn)行沐浴，可以改善人體健康狀態(tài)，促進(jìn)身體健康質(zhì)量的提升，可以提升人的身體質(zhì)量。

（3） 娛樂(lè)、旅游。采用溫泉治療的方式，主要是應(yīng)用到游泳館、嬉水樂(lè)園、康復(fù)治療中心、溫泉度假村中，成為比較時(shí)尚的娛樂(lè)休閑項(xiàng)目。

（4） 農(nóng)業(yè)溫室種植和灌溉。地?zé)崮茉词且豁?xiàng)復(fù)合型的能源，應(yīng)用到生物的反季節(jié)、異地養(yǎng)殖等領(lǐng)域有著非常好的效果。通過(guò)地?zé)崮艿姆绞娇梢越o溫室內(nèi)部進(jìn)行供暖，并且可以進(jìn)行水生植物的養(yǎng)殖，其水源中所存在的礦物質(zhì)可以給植物的生長(zhǎng)提供必要的養(yǎng)分支持。我國(guó)的北方地區(qū)中，地?zé)崴梢赃M(jìn)行高檔水果、菌類(lèi)、花卉的種植，而南方地區(qū)多數(shù)是用來(lái)育秧。從大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，全國(guó)范圍內(nèi)目前應(yīng)用的地?zé)釡厥遗c大棚面積為133 萬(wàn)m2，只有河北省就已經(jīng)達(dá)到47 萬(wàn)m2。通過(guò)地?zé)崴畞?lái)進(jìn)行灌溉，可以促進(jìn)植物的早熟，并且可以達(dá)到增產(chǎn)的效果。當(dāng)前我國(guó)的溫室種植中利用的地?zé)崮茉凑酆蠟槊阂呀?jīng)達(dá)到21.5 萬(wàn)t/a，占地?zé)豳Y源年開(kāi)采總量的3.4%。

（5） 余熱供暖。應(yīng)用到洗浴、娛樂(lè)等領(lǐng)域中的地?zé)崮茉匆彩欠浅Ｆ毡榈?，地?zé)崴疁囟确浅８?，包含著大量的地?zé)崮?，如果可以有效地進(jìn)行使用，必然會(huì)產(chǎn)生更高的綜合效益。比如北京市地質(zhì)勘察技術(shù)員與清華大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出的地?zé)岜霉嵯到y(tǒng)，其可以從熱水，甚至冷水中獲取地?zé)崮埽責(zé)崮茉吹睦寐室呀?jīng)超過(guò)80%，并且其系統(tǒng)成本比較低，對(duì)于地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)和利用是更加有利的。

當(dāng)前我國(guó)的地?zé)崮茉蠢靡呀?jīng)成為世界第一，但是在整個(gè)能源領(lǐng)域中所占比例僅為0.5%左右，地?zé)岚l(fā)電占到了全國(guó)總發(fā)電量的0.35%，全面的開(kāi)發(fā)地?zé)崮茉慈匀皇悄壳拔覈?guó)所面臨的主要問(wèn)題。

（6） 淺層地溫能利用技術(shù)。地源熱泵技術(shù)主要是開(kāi)發(fā)和利用淺層地?zé)崮茉矗淇梢赃M(jìn)行制冷與采暖，可以有效地替代空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵可以有效地利用少量的高品位能源，將地源能直接轉(zhuǎn)化成為夏季的冷卻源、冬季的采暖源，從而可以滿足改善人們生活的需要。

地源熱泵三聯(lián)供技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新性如下：

應(yīng)用地源熱泵技術(shù)可以完全地取代傳統(tǒng)的“制冷機(jī)+鍋爐”方式，全年可以節(jié)約能源40%左右，地源熱泵的制熱溫度可以達(dá)到70 ℃以上，與傳統(tǒng)的暖氣片結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，并不需要進(jìn)行室內(nèi)設(shè)備的改造升級(jí)；地源熱泵應(yīng)用制冷劑進(jìn)行制冷，并不會(huì)產(chǎn)生任何損壞環(huán)境的物質(zhì)。

地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的主要工作原理就是利用地源能溫度夏季低于環(huán)境溫度、冬季高于環(huán)境溫度的特性，可以更好地實(shí)現(xiàn)制冷與制熱處理?？梢愿玫亟o人們提供良好的生活環(huán)境，其較之傳統(tǒng)的“制冷機(jī)+鍋爐”系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能源節(jié)約可達(dá)40%。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在我國(guó)社會(huì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，人們對(duì)于環(huán)保、健康問(wèn)題越來(lái)越重視，社會(huì)對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)與發(fā)展清潔能源的需求也在與日俱增，無(wú)論作為清潔能源還是保健資源、水資源，都是具備廣闊的發(fā)展意義的，在實(shí)踐過(guò)程中，需要按照當(dāng)?shù)氐臈l件資源，進(jìn)行合理的規(guī)劃、利用，將粗放簡(jiǎn)單的利用形式，逐漸地轉(zhuǎn)變?yōu)榧苫睦梅绞?，促進(jìn)資源能夠有效利用。地?zé)崮茉淳邆淝鍧嵭?，是可再生資源，但是在應(yīng)用中需要充分考慮到各個(gè)方面，從而可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的和諧發(fā)展和進(jìn)步。