地热能发电
地热能发电（英语：Geothermal power）是指以地热能为动力来源，以驱动发电机产生电力。地热能发电技术主要可分为干蒸汽（Dry Steam）、闪发蒸汽（Flash Steam），以及双循环（Binary cycle）三种。目前全球已有29个国家或地区有地热能发电营运，截至2019年底总装机容量为15,400 MW。装置量领先的国家包括美国、印度尼西亚、菲律宾、新西兰等[1]。
根据地热能协会（Geothermal Energy Association，简称GEA）估计，目前全球地热能仅利用总潜能6.9%，政府间气候变化专门委员会估计全球地热能潜能在35 GW至2 TW之间[2]。地热能发电被认为是一个可持续发展的可再生能源，因为其提取的热量仅占地球内部热能很小的一部分[3]。地热能发电站的温室气体排放量平均约为每千瓦·时45克二氧化碳，不到传统燃煤电厂排放量的5%[4]。
发展沿革
编辑地热能发电起源于20世纪初期。1904年7月4日，皮耶罗·吉诺里·孔蒂（意大利语：Piero Ginori Conti）在意大利拉德雷洛测试了全球第一台地热发电机，成功点亮了四个灯泡[5]，之后当地于1911年建立第一座地热能发电站。1920年代日本别府与美国加州建造地热能发电实验机组。1958年，新西兰怀拉基发电站为第一座使用闪发蒸汽（Flash Steam）技术的地热能发电站[6]。1960年，太平洋瓦斯与电力公司在美国加州建立地热能发电站[7]。1967年，苏联首次展示双循环（Binary cycle）地热能发电站；美国于1981年发展双循环地热能发电站。2006年，位于美国阿拉斯加切纳温泉的双循环地热能发电站，使用57°C（135°F）的工作流体，创下最低温度记录[8]。
发电站类型
编辑
干蒸汽
编辑干蒸汽（Dry Steam）是最简单，最古老的设计。这种类型的发电站并不常见，因为地壳中有可直接利用的干蒸汽之地点不易寻得。使用干蒸汽之地热能发电设施最简单，且效率最高[9]。使用干蒸汽之地热能发电直接使用超过150°C的地热蒸汽来推动涡轮发电机[2]，当涡轮旋转时，它为发电机提供动力，然后产生电力并且输出[10]，使用后的蒸汽被排放到冷凝器。在这里蒸汽冷却成水。水冷却后，经由管道将冷凝后的水导回深井，以便吸收地底的热能，并再次利用[11]。
闪发蒸汽
编辑闪发蒸汽（Flash Steam）适用于地层中的流体为水汽混合型态，为目前最常见之地热能发电站类型。此类型发电站需要流体温度至少180°C，甚至更高。流体在自身压力下，流经管道至分离器（Separator），在此由于压力下降而产生闪蒸现象，于此将蒸汽与水分离，并将蒸汽用于推动涡轮发电机。剩余的水和冷凝的蒸汽都可以注入回到地层中，从而成为可重复利用的可再生能源[12]。
双循环
编辑双循环（Binary cycle）并不是直接使用地层中的流体来推动发电机，而是利用较低沸点的工作流体来推动涡轮发电机[8]，此种形式的地热能发电站有逐渐增加的趋势。工作流体在常温下为液态，其管路与地热源管路不相通，两者经由热交换器将地层中流体的热能传递至工作流体，使得工作流体转为气态，藉以推动涡轮发电机。此形式的流程称为朗肯循环（Rankine cycle），若是工作流体为有机化合物，则称为有机朗肯循环（Organic Rankine cycle，简称ORC）。这种类型的站的热效率通常约为10～13%[13]，通常机组越大效率越高，目前国内厂商有汉力，国外则有Ormat、Turboden、Orcan Energy、大陆天加收购的Xergy，其中Ormat、Turboden、Xergy主要都是MW级以上厂商，汉力提供的ORC 从10KW ~ 1500KW都有。Orcan Energy 提供50 KW~200KW的模组化ORC。
参见
编辑
参考资料
编辑- ^ 2020 TO BECOME A MILESTONE YEAR FOR THE GLOBAL GEOTHERMAL ENERGY SECTOR. https://www.geothermal-energy.org/. [2020-07-12]. （原始内容存档于2020-11-15） （英语）.
- ^ 2.0 2.1 Fridleifsson, Ingvar B.; Bertani, Ruggero; Huenges, Ernst; Lund, John W.; Ragnarsson, Arni; Rybach, Ladislaus, O. Hohmeyer and T. Trittin , 编, The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of climate change, Luebeck, Germany: 59–80, 2008-02-11 [2020-07-12], （原始内容存档于2023-02-24）
|conference=被忽略 (帮助) - ^ Rybach, Ladislaus, Geothermal Sustainability (PDF), Geo-Heat Centre Quarterly Bulletin 28 (3) (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology), September 2007, 28 (3): 2–7 [2020-07-12], ISSN 0276-1084, （原始内容存档 (PDF)于2012-02-17）
- ^ Moomaw, W., P. Burgherr, G. Heath, M. Lenzen, J. Nyboer, A. Verbruggen, 2011: Annex II: Methodology. In IPCC: Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (PDF): 10, [2020-07-14], （原始内容存档 (PDF)于2013-06-27）
- ^ Tiwari, G. N.; Ghosal, M. K., Renewable Energy Resources: Basic Principles and Applications., Alpha Science Int'l Ltd., 2005, ISBN 1-84265-125-0
- ^ IPENZ Engineering Heritage. Ipenz.org.nz. 2013-06-22 [2020-07-14]. （原始内容存档于2013-06-22）.
- ^ McLarty, Lynn; Reed, Marshall J., The U.S. Geothermal Industry: Three Decades of Growth (PDF), Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects (London: Taylor & Francis), 1992-10, 14 (4): 443–455 [2013-07-29], doi:10.1080/00908319208908739, （原始内容 (PDF)存档于2016-05-16）
- ^ 8.0 8.1 Erkan, K.; Holdmann, G.; Benoit, W.; Blackwell, D., Understanding the Chena Hot Springs, Alaska, geothermal system using temperature and pressure data, Geothermics, 2008, 37 (6): 565–585, ISSN 0375-6505, doi:10.1016/j.geothermics.2008.09.001
- ^ Tabak, John. Solar and Geothermal Energy. New York: Facts On File, Inc. 2009: 97–183. ISBN 978-0-8160-7086-2.
- ^ Geothermal Energy. National Geographic. National Geographic Society. 2012-11-20 [2020-07-12]. （原始内容存档于2020-11-11）.
- ^ Gawell, Karl. Economic Costs and Benefits of Geothermal Power (PDF). Geothermal Energy Association. 2014-06 [2020-07-12]. （原始内容存档 (PDF)于2020-07-12）.
- ^ Geothermal Energy. National Geographic. [2020-07-13]. （原始内容存档于2021-01-08） （英语）.
- ^ Geothermal Basics Overview. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. [2008-10-01]. （原始内容存档于2008-10-04）.