發(fā)電

發(fā)電是高溫地熱資源(>150℃)利用最主要的方式。中、低溫地熱資源(<150℃)利用，可采用許多不同的方式。低于20℃的地熱流體很少得到利用，而且只在非常特殊的條件下得到利用，或者在熱泵中得到了利用。可是，現(xiàn)有的熱力工藝，在某些情況下可以改進地熱流體的利用，因此其應用范圍擴大了。

常規(guī)蒸汽渦輪 ( 蒸汽渦輪又稱汽輪機)發(fā)電，要求地熱流體溫度至少達150℃，并可以采用大氣壓(背壓)排汽，或者冷凝排汽。背壓式汽輪機簡單，而且便宜。蒸汽直接從干蒸汽井，或者從濕蒸汽井經(jīng)分離、通過汽輪機使用后排入大氣。用這種形式的機組，生產(chǎn)每千瓦小時電能的蒸汽消耗量(進口蒸汽壓力相同)，幾乎是冷凝機組的兩倍。可是，背壓式汽輪機在小型孤立地熱井采汽、以及在地熱田開發(fā)試驗井采汽的情況下，作為試驗機組、備用機組非常有用。它們還用于不凝氣含量高(重量含量>12%)的時候。背壓式機組可以從其訂貨起，在13～14 個月內，非常快地建造安裝和投入運行。這種形式的機組通常用在小容量(發(fā)電2.5～5 兆瓦)范圍內。

用中、低溫地熱流體發(fā)電，以及在以水為主的地熱田，用來自分離器的廢熱水發(fā)電，是一個很大的進步，這種進步是因為采用了二級工質技術。二級工質裝置利用一種通常是有機流體(有代表性的是正戊烷)的二次工作流體，這種流體具有低沸點，并在低溫下具有像水蒸汽那樣的高蒸汽壓力。二次流體按常規(guī)的有機蘭金循環(huán)(ORC—Organic Rankine cycle)運行：地熱流體經(jīng)換熱器把熱能傳給二級工質，在換熱器中二級工質受熱并汽化；產(chǎn)生的蒸汽驅動常規(guī)軸流式渦輪，然后冷卻并凝結，開始下一輪循環(huán)。

一種采用蘭金循環(huán)，用水-氨混合物作為工作流體的新型二級工質系統(tǒng)，在1990 年代開發(fā)成功。這種工作流體在過熱狀態(tài)下通過高壓渦輪膨脹后，在進入低壓渦輪前進行了一次再熱。二次膨脹后，飽和蒸汽在進入水冷凝汽器冷凝前，再經(jīng)過一臺熱回收鍋爐回收熱能。這種蘭金循環(huán)比現(xiàn)有的地熱蘭金循環(huán)效率更高，但設計上更復雜。

常規(guī)的和非常規(guī)的小型移動裝置，不僅可以減少固有的鉆新井的風險，而更重要的是，它可以滿足偏僻地區(qū)的能源需求。許多社區(qū)的生活標準，因此已得到顯著的改善，在那里人們能夠用上當?shù)氐哪茉础ｋ娔艿姆奖憧赡芎芷匠＃珔s非常重要，例如，用水泵輸水灌溉、冷藏蔬菜瓜果以便長期保存。

直接加熱利用

直接加熱利用是地熱能利用的最古老、最通常，而且也是最普遍的方式。洗浴、空間采暖與區(qū)域供熱、農(nóng)耕應用、水產(chǎn)養(yǎng)殖和一些工業(yè)應用，是人所共知的利用方式，但熱泵是最普遍的(2000年占了地熱能利用總量的12.5%)。還有許多其它小規(guī)模的利用方式，其中一些是特殊的。

空間采暖與區(qū)域供熱在冰島取得了巨大成功，1999年末，那里地熱區(qū)域供熱系統(tǒng)運行的總容量，已高達約1200兆瓦熱，而它們也廣泛地應用于東歐國家，還有美國、中國、日本、法國等。

空間制冷是一種可行的選擇，其時，吸收式制冷機組可適用于地熱的利用。這些機組的技術是大家熟知的，并很容易從市場上買到。吸收式循環(huán)是用熱能代替電能作為能源的一種工藝。制冷效果用兩種流體得到：一種是循環(huán)蒸發(fā)與冷凝的制冷劑，另一種是第二流體或稱吸收劑。對以上的應用(主要用于空調與工藝調節(jié))，這種循環(huán)采用溴化鋰作為吸收劑，并用水作為制冷劑。對0℃以下的制冷，采用氨/水循環(huán)，其時氨作為制冷劑，而水作為吸收劑。地熱流體提供熱能驅動這種機組，盡管溫度低于105℃時，它們的效率會降低。

自1980年代以來，地熱空調(指采暖與制冷)得到了相當廣泛的應用，接下來介紹這些情況和熱泵的廣泛使用情況。可以經(jīng)濟地選用各種形式的熱泵系統(tǒng)，并利用低溫物體，如土壤與淺含水地層、池塘等包含的熱量。

地耦式和地下水熱泵系統(tǒng)，現(xiàn)在至少已在30個國家安裝使用，總裝機熱容量已超過9500兆瓦(熱)(2003年)。溫度在5～30℃范圍內的含水地層和土壤，用作這些系統(tǒng)的冷熱源。

農(nóng)業(yè)應用

地熱流體的農(nóng)業(yè)應用包括大田(田野)農(nóng)業(yè)與溫室采暖。熱水可以用于大田農(nóng)業(yè)灌溉和/或土壤加熱。用于灌溉的最大障礙是，溫水使土壤溫度得到的任何相應變化，都需要大量的水，其溫度應低得足以防止對作物造成傷害，這樣就會在田地里形成澇害。這個問題的一個可能解決辦法，是采用連接到土壤加熱地下管道裝置的地下灌溉系統(tǒng)。土壤用地下管道加熱時，如果沒有灌溉系統(tǒng)，會使土壤的導熱系數(shù)降低，因為管道周圍的濕度下降(變干)而發(fā)生熱絕緣現(xiàn)象。最佳解決辦法看來是把加熱與灌溉相結合。用于灌溉時，地熱水的化學成分必須謹慎監(jiān)控，以避免對作物造成相反的影響。大田農(nóng)業(yè)進行土壤溫度控制的主要優(yōu)點是：它能夠防止環(huán)境溫度低造成的所有傷害；延長了作物的生長周期，促進了作物生長，并提高了產(chǎn)量；有利于土壤殺菌。

然而，地熱能在農(nóng)業(yè)中最普遍的應用乃是溫室采暖，在許多國家，這種應用得到大規(guī)模的發(fā)展。蔬菜和花卉種植不合時令，或者遇到異常氣候的問題，現(xiàn)在都可以進行廣泛的工藝試驗。各種解決辦法都是要達到最佳的生長條件，而這取決于各種作物的最佳生長溫度和光照量、溫室里的CO2 濃度、土壤與空氣濕度，以及空氣運動(風)的情況。

地熱在溫室采暖方面的利用，可以顯著降低它們的經(jīng)營費用，在有些情況下，其產(chǎn)品(蔬菜、花卉、室內盆栽植物和樹苗)成本可以降低35%。

飼養(yǎng)動物和水產(chǎn)品，還有蔬菜與植物，可能從它們所要求的環(huán)境溫度達到最佳，而在質量和產(chǎn)量方面受益。在許多情況下，地熱水能夠有益地用于畜牧業(yè)與地熱溫室的聯(lián)合生產(chǎn)。飼養(yǎng)設施采暖的能源需求量大約是同樣表面積溫室的50%，因此可以采用梯級利用的方式。在溫度受控制的環(huán)境中進行養(yǎng)殖，能夠改善動物的健康狀況，熱流體還可以用于清掃、消毒和干燥棚舍與產(chǎn)生的廢物。

受飼養(yǎng)水生態(tài)控制的水產(chǎn)業(yè)，由于越來越多的市場需求，是現(xiàn)在全世界獲利豐富的產(chǎn)業(yè)。控制水生生物的飼養(yǎng)溫度，比陸地生物更為重要，水生生物生長，與陸地生物非常不同。人為地保持最佳溫度，我們就能夠飼養(yǎng)出更多的外來物種，改善產(chǎn)量，并在有些情況下，甚至能夠改善其生殖周期。這些可飼養(yǎng)的物種，典型的有鯉魚、鯰魚、鱸魚、羅非魚、鯔魚、美洲鰻魚、鮭魚、鱘魚、河蝦、龍蝦、小龍蝦(淡水螯蝦)、螃蟹、牡蠣、蛤蜊(蚌)、扇貝、貽貝和鮑魚。

水產(chǎn)業(yè)還包括美洲鱷與鱷魚養(yǎng)殖，用于游覽項目和鱷魚皮革生產(chǎn)，它已被證明是有利可圖的項目。

水產(chǎn)業(yè)中還有螺旋藻的養(yǎng)殖。這種單細胞、螺旋形青綠色的微型藻類，因為其營養(yǎng)的密集性，常常被稱為“超級食品”，雖然，作為營養(yǎng)食品的補充，現(xiàn)在它已進入市場，卻還有人建議，用它解決世界上貧窮國家的饑荒問題。

工業(yè)用途

整個溫度范圍內的地熱能，不管是蒸汽還是水，都能夠用于工業(yè)用途。各種可能的利用方式包括，工藝加熱、蒸發(fā)、干燥、蒸餾、殺菌、洗滌、除冰，以及鹽的萃取。工業(yè)工藝加熱已用于19個國家，那里的裝置趨向于大型和能源消耗量高。利用實例中還包括混凝土養(yǎng)護、水和汽水裝瓶、票據(jù)和車輛零部件的生產(chǎn)、油回收、乳品巴氏殺菌、皮革工業(yè)、化學萃取、CO2 提取、洗衣房應用、硅藻土干燥、紙漿與造紙工藝，以及硼酸鹽與硼酸生產(chǎn)。在一些飛機場，還有計劃把低溫地熱流體用于跑道防、除冰與驅散煙霧。在家庭手工業(yè)發(fā)達的日本，利用地熱水中H2S的漂泊性能進行產(chǎn)品革新，而且，其加工的女裝紡織品得到很多贊賞。在日本，他們還試驗成功制造重量輕的“地熱木材”技術，這種木材特別適用于某些形式的建筑。在用溫泉水處理木材時，原木中的多糖類物質會水解，使木材變得多孔，并因此變輕。

經(jīng)濟效益

所有費用的估算，不管在確定裝置投資還是在確定運行費用時，考慮的基礎是地熱能的“產(chǎn)品”價格，與其它形式的能源相比，它總是影響最大和最復雜的。在決定一個地熱項目之前，所有這些基礎數(shù)據(jù)都要進行謹慎的評估，應與當?shù)赜嘘P信息，以及地熱流體可利用的價值相結合，幫助可能的投資者作出決定。

環(huán)境影響

1960年代的時候，我們的環(huán)境比現(xiàn)在健康些，那時，我們還不知道任何對健康的威脅，而地熱能依然被認為是“清潔能源”。事實上，還沒有辦法在能源生產(chǎn)時或把它轉換成人們能夠利用的形式時，對環(huán)境不造成一些直接的或間接的影響。甚至最古老和最簡單的產(chǎn)生熱能的方式，也就是燃燒木材，也有有害的影響，而且砍伐森林，也就是當我們的祖先第一次砍倒樹木，烹制他們的食物和為他們的住處采暖時，它就成為最近幾年主要問題中的一個。地熱能的開發(fā)對環(huán)境也有影響，但毋容置疑的是，它是污染最小的一種能源形式。