根据美国国家可再生能源实验室的预测，地热能可在未来数十亿年内为美国提供取之不尽的能源。地热（geothermal）一词来自希腊语的“geo”（地球）和“therme”（热）。因此，我们正在讨论**字面意义上**从地球内部抽取蒸汽和热水作为能源。由于地球内部不断产生热量，因此该资源被视为一种可再生能源。在美国，已有数十家发电厂正在利用这种能源，并且每年有数万户家庭正在安装地热技术。
根据美国能源信息署 (EIA)的说法，地热能是由地球核心中放射性粒子缓慢衰变产生的，这一过程发生在所有岩石中。人们可以捕获这种能量来供暖和发电。虽然地热能在 20 多个国家中使用，但美国是世界上最大的地热能生产国。
我们如何获取它？
深入地球越深，温度越高。这是因为地球被压缩的地壳和地核充满了热量。我们可以通过挖掘深井并将加热的地下水或蒸汽抽到地表来获取这种地热能。地热发电厂和热泵都可以利用这种能源。
地热发电厂会钻 1 到 2 英里的深井来获取水，并将其转化为电力。当水到达地表时，压力下降，导致水变成蒸汽。这些蒸汽驱动连接到发电机的涡轮机来产生电力。
地热热泵利用靠近地表的 热量，可以安装在住宅和其他建筑物中用于供暖和制冷。该系统通过将水或制冷剂（一种特殊类型的流体）通过地表下的管道泵送来传输热量，这些管道连接到建筑物。
(图片来源：Costazzurra/Shutterstock)
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在冬季，水或制冷剂会吸收地下 热量，而热泵会将这些热量输送到上方的建筑物。在夏季，热泵可以反向运行，帮助建筑物降温。
地热能还可以以火山、温泉和间歇泉的形式到达地表。根据国家地理的说法，最活跃的地热资源通常分布在地震和火山集中的主要板块边界。美国大多数地热储层恰好位于西部各州、阿拉斯加和夏威夷。
环境影响
地热环境影响取决于如何获取和使用该资源。例如，直接利用和地热热泵在住宅中几乎没有负面环境影响，而地热发电厂可能有一些副作用。这些方法有何不同：
热泵： 根据美国能源部的说法，该设备的使用寿命很长，通常超过 20 年。这意味着，尤其是在与热泵相连的地下基础设施可以使用长达 50 年的情况下，使用此方法的供暖和制冷系统可以带来显著的耐用性。
直接利用： 直接利用 应用程序利用位于地表附近温泉或储层中的热水。这些罕见的、天然存在的 场地非常有价值，因为它们可以用于沐浴、烹饪和为建筑物供暖，对环境的影响最小。
发电厂： 地热发电厂可以 24/7 全天候运行，依靠其恒定的燃料来源，成为可再生能源的绝佳来源。这些发电厂中的大多数还会将使用的地热蒸汽和水重新注入地球。这种回收利用通过更新地热资源和减少发电厂本身的排放，对环境有益。然而，这些 场地可能会向大气中释放少量二氧化硫和二氧化碳。尽管如此，根据 EIA 的数据，地热发电厂排放的导致酸雨的硫化合物比同等规模的化石燃料发电厂少 97%，二氧化碳排放量也少约 99%。
是什么阻碍了我们？
目前，美国继续产生世界上最多的地热发电量。然而，根据密歇根大学可持续系统中心的数据，地热能目前仅占该国净发电量的 0.4%。那么，是什么阻碍了这种替代能源的腾飞呢？
尽管有上述优点，但地热资源面临的其他缺点和障碍包括地点限制、基础设施成本、潜在排放和地震风险。以下是我们对这些变量的了解：
地点：虽然地球表面下方存在地热能，但并非所有地热能都可以利用。事实上，只有一小部分土地位于可作为能源使用的合适的水和蒸汽 储层上方。这限制了地热发电厂的安装地点，并使这项技术只能在世界某些地区蓬勃发展。最活跃的地热资源通常位于大多数火山所在的 主要构造板块边界。环绕太平洋的环太平洋火山带是世界上最活跃的地热区域之一。
成本：地热能是一种昂贵的资源。根据能源效率和可再生能源办公室的数据，在美国，现场和发电厂的初始成本约为每千瓦 2,500 美元。尽管地热发电厂的初始成本很高，但一旦安装，地热能系统所需的维护和运行成本极低。因此，从长远来看，它们可能具有成本效益。
排放：虽然地热能通常不排放温室气体，但地球表面下储存的气体可能会在挖掘过程中释放到大气中。地热能储层还可能含有有毒重金属痕迹。尽管这些排放量远低于与化石燃料相关的排放量，但其影响仍然可能对环境有害。
地震风险：许多适合开采地热能的 地区也位于构造活动极为活跃的区域。这带来了持续的地震风险，导致企业在安装大型发电设施时存在担忧。根据关注科学家联盟的说法，通过将发电厂设置在远离主要断层线的适当距离，可以最大限度地降低与增强型地热系统相关的地震风险。此外，当靠近人口稠密地区建造地热系统时，需要持续监测。
虽然在全球范围内利用地热能存在一定的局限性，但很明显，这种能源有可能显著造福环境，并为转向完全可再生能源铺平道路。
