地球是一个巨大的热储库。据最简单的计算，仅三公里的地球表层就可得到8×10¹⁷千焦的地下热能。但是，目前苏联以及其他国家对地下热能的利用并不多。那么，这儿的困难在哪里？其前景又如何呢？

地热发电站该建在哪里？

谈到地下热能时，不应忘记，从钻井中出来的水或蒸汽，其温度并不高，这就严重地影响到对这些水或蒸汽热能的利用率。

问题在于，目前生产电能，只有利用温度不低于150°C的热载体，在经济上才较为合算。

确实，也有一种利用温度并不高的地下热水的装置。在该装置中，地下热水可使第二次回路的低沸点热载体（如氟氯烷）加热，所形成的蒸汽使涡轮机转动，但类似于这样的装置，其功率并不高（仅10 ~ 100瓧），因此能量的耗费比传统的发电站要大。

当前，总功率为3000兆瓦的一百多个地热发电站正在工作。

在堪察加，功率为11兆瓦的保扎地热发电站利用来自600 ~ 900米深的蒸汽热水混合物发电已17年，在该系统中，水蒸发形成的蒸汽被送到涡轮机、使发电机转动。

从前，废水排入江河，而今它们被送回地下。

目前，在堪察加，正准备利用非常丰富的地下热水资源，要建造一座穆特诺夫地热发电站，功率为200兆瓦。在这里，将产生温度为200°C的蒸汽，而冷却的废水仍然返回地下。

地热发电站暂时还未能得到推广。首先是因为地热发电站只能建造在有地下热水直接流到地表的地方，或者建造在离地表较近的有“地下热库”的地方。在这种情况下，不需要打很深的钻井，因而不需要花钱来建造地热发电站最昂贵的部分。

由于这些岩层的热容量不高，设备的单个功率仅仅几十瓧，周围岩石的热能实际上没有得到利用。

利用地下热水来供热的范围要比用于发电的范围大 · 但目前地下热水的利用范围还不广，所以在动力方面没有起到明显的作用。

还有一个原因也限制了这些地热发电站的建设，就是地下热水中通常含有很高的矿物质，工作后必须把这些废水排到专门指定的地方。

在西伯利亚的西部，地质学家发现了一个面积3百万平方公里的地下海，海水的温度高达70 ~ 90°C。有没有可能提高这一海洋的热能在国家动力方面的作用呢？

封闭循环

实际上，地热矿床是充满了热水的多孔的岩石，是天然的“锅炉”。与普通锅炉不同的是，在普通锅炉中，废气冷却后变成水，它们沿着不封闭的循环系统工作着。如果建立起一个循环的系统，排在地表的废水不再白白地扔掉，而使它们重新返回地下深处，那又将怎样呢？

在这种情况下，不仅充分地利用了地下热水的热能，周围岩石的热能也得到了利用。热能的数量将增加3 ~ 4倍，而且周围环境被矿化水污染的问题也得到解决。

当然，为了建立循环的线路，需要多打一倍以上的钻井，但正如计算和试验所表明的，这在经济上还是合算的强制性循环系统将提高钻井的流量2 ~ 3倍，也就是说，对于同样的生产率，所需要的钻井数可以减少。

还有这样的一个事实也说明建立循环系统是有利的。目前，在克拉斯诺达尔边区、达吉斯坦、格鲁吉亚，因为地层压力变小，钻井的水流量也相应减少，所以地热的利用率在下降，在建立循环线路的情况下，这个过程减慢了几倍，因而更便于控制。

在格罗兹尼城附近，供热用的试验循环系统为时3年的试验表明，该系统是可靠的，而且是很有成效的。类似的系统在克里米亚地区克拉维斯诺达尔国营农场也已成功地工作了二年多。取自2000米深处的地下热水，温度为60°C，工作后废水重新返回地下。在国营农场，关闭了锅炉房，因而可以精确地算出一年可节约燃料500吨。

现在，我们有许多正在使用的地下热水矿床被改造成循环系统。

对于大规模的地热供热系统来说，需要温度很高的地下热水。在我们这里地下4 ~ 5公里深处，就有温度高达140 ~ 180°C的地下热水。在这些矿床中，循环系统完全可以与传统的取暖锅炉相抗衡。

在斯塔夫罗波尔边区和达吉斯坦，正在建造两个发电的试验装置。

首先，温度为165°C的地下热水从升降钻井流出并进入锅炉热交换器，形成的蒸汽送到涡轮机，使发电机转动。因为这里的水中含有很高的矿物质（达200克/公斤），研究者们寻找最有效的措施来预防这些矿物质盐的沉淀。第二，在塔鲁莫夫地热矿床中，就有深5200米的加热和升降钻井，水的温度可达185 ℃。但是，在钻井的出口处压力很大（800大气压），相应地，层间水的流量也很大，显然这些废水不可能返回地下深处，而必须排向采空了的油田。

但是，目前地下热水的勘探深度基本上在3公里左右，水温60 ~ 90°C。这似乎大大地限制了利用这些热水的可能性 · 其实并不然，因为通常取暖所需要的，正是这样温度的水。

在最寒冷的时间里，偶然地利用锅炉房会明显地扩大地热供热的利用。但这当然并不意味着不再需要寻找其他办法使地下热水再加热。例如，借助于热泵来提高地下热水温度的方法，就是很有前景的一种。

譬如说，真空 - 水热泵的工作情况是这样的：温度60 ~ 90°C的水从钻井进入真空蒸发器，形成的蒸汽被涡轮压缩机压缩到一定的压力，此压力由热载体的工作温度来决定。如果水直接进入取暖系统，温度可达90 ~ 95°C；如果水是进入热的区域网络，那么水温可达120 ~ 140°C。如果被压缩的蒸汽进入冷凝器，则热蒸汽就将自身的热传递给循环在城市热网、取暖系统和供水系统中的水。

试验仍在继续

众所周知，在开采石油和天然气时，要往钻井中灌水。开采时，水从管道孔中置换出天然的燃料，并同时受热达到周围岩石的温度。于是，石油矿床变成地热锅炉，从那里在开采石油的同时还可以得到供热用的水。

在这种情况下，为了建立强制性循环，必须要多打些辅助性的钻井，但这要比开发一个新的地热矿床便宜。

另一种方法是从所谓的“干热岩”中取热。在这些“干”的岩石中，借助于爆破，形成可渗透的地带。彼此在一定的距离内打一对深钻井，往其中一个钻井灌水，那么水将沿着已形成的孔隙和裂隙向另一钻孔运移，同时使已受热的围岩拥热，然后又上升到地表。

这样的试验系统已进行工作。例如，在美国洛斯阿拉莫斯有两个钻井，一个深2760米，另一个深2300米，借助于断裂把两个钻井连接起来。在该系统中，循环的水被加热到185℃。在英国罗兹麦尼乌兹采矿场，水同样被加热到80°C。在苏联喀尔巴阡建造了第一个带有可渗透地带的试验装置，这里地下4公里深处岩石的温度为190°C。

毫无疑问，人造地热锅炉的建造又是必定的，只有利用它们，才能真正认清新的动力方向的未来。

目前，地热动力刚刚迈出第一步。

［苏联《青年技术》杂志1987年第3期］