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許多地方都可以利用地?zé)崮軄戆l(fā)電,。但是,，每個地方都會面臨與地震隱患、腐蝕性蒸汽以及其他因素等有關(guān)的*挑戰(zhàn),。針對地理條件量身定制的發(fā)電廠,，可以經(jīng)濟劃算地開發(fā)這種清潔、可靠的能源,。

冰島具備理想的地?zé)岚l(fā)電條件,。

地核溫度非常高，達6000℃,，與太陽表面溫度相當(dāng),。通過火山、溫泉和間歇噴泉等形式,，人們可以在地表感受到這種熱能的威力,。不過，人們可以為有益的目的開發(fā)這部分熱能,，如地?zé)岚l(fā)電,。事實上，地?zé)犭姀S的年總發(fā)電量已經(jīng)超過600億度,。據(jù)能源署（IEA）發(fā)布的數(shù)據(jù),，地?zé)崮苋杂芯薮鬂摿ι写_發(fā)。到2050年,，地?zé)犭姀S的年總發(fā)電量將增至1.4萬億度,，占總發(fā)電量的3.5%,。

然而，在實現(xiàn)這樣的增長之前,，還需要完成大量改進,。而這正是20多年來，Donald Leger一直在為之做準(zhǔn)備的事,。在西門子旗下子公司TurboCare,，Leger從事第三方蒸汽輪機設(shè)計和維修優(yōu)化工作已有很長一段時間。自2012年起,，他參與了西門子能源開展的新型地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機項目。在他的職業(yè)生涯中,，Leger曾經(jīng)歷過許多地?zé)犭姀S的建設(shè),。并非每個地方都適于進行地?zé)岚l(fā)電。不過,，譬如,，沿著大陸板塊交界處的環(huán)太平洋火山帶，許多地方的地?zé)岚l(fā)電條件特別好,。在這些地方,，地球內(nèi)部的能量很容易上升至地表，造成火山噴發(fā),，以及在淺層地殼里形成水溫很高的蓄水層,，后者可用于發(fā)電。

然而,，電廠選址還必須滿足其他條件,。Leger說：“當(dāng)然，開發(fā)地?zé)崮艿?地點是既擁有接近地表的高溫?zé)崮?，?dāng)?shù)赜钟杏秒娦枨蟮牡胤?。正因如此，美國西海岸,、印度尼西亞,、菲律賓、冰島和肯尼亞等都具備特別好的地?zé)岚l(fā)電條件,。”

在歐洲,，地?zé)岚l(fā)電早已在電能構(gòu)成中占有一席之地。20世紀初,，意大利修建了*座地?zé)犭姀S?，F(xiàn)在，德國和瑞士等其他國家也在進行地?zé)岚l(fā)電,。問題是,，在中歐只有通過鉆探極深的地?zé)峋?，并采用非常?fù)雜的工藝，才能汲取到足夠的熱水,。在瑞士,，這樣的鉆井作業(yè)已經(jīng)導(dǎo)致小型地震，繼而招致了 之聲,。

不論地?zé)犭姀S建在哪里,，其基本工作原理始終相同。向地底深處鉆探地?zé)峋?，直至達到水溫很高的蓄水層,，這通常是在地下1000米以下的地方。在這個地層中,，水壓一般在3.5至15巴之間,。在壓力作用下，地層中的熱水沿地?zé)峋可系乇?。由此得到的既有流水,，也有蒸汽。這些溫度高達250℃的蒸汽可以驅(qū)動輪機以及與之相連的發(fā)電機,。待其冷卻之后,，將利用電泵將這些水回灌到地下高溫區(qū)。取決于水溫,，可以利用多種不同的方法來進行地?zé)岚l(fā)電,。如果水溫較低，約150℃左右,，那么一般而言,，地?zé)崴畬⒃谝粋€封閉循環(huán)中通過熱交換，將熱能傳遞給沸點更低的有機工質(zhì),。轉(zhuǎn)化為蒸汽狀態(tài)后,，這種工質(zhì)將驅(qū)動輪機。如果地?zé)崴疁囟容^高,，那么,，來自地底深處的干蒸汽也可以被直接導(dǎo)入輪機。這能提高電廠的總體效率,，同時降低發(fā)電成本,。Michael Barth是西門子*地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機開發(fā)負責(zé)人，他解釋道：“我們可以使用溫度高達250℃的蒸汽,。蒸汽溫度越低,，所含液態(tài)水分越多。我們必須首先清除這些水分，以確保不超過輪機允許蒸汽濕度,。我們將這個過程稱為‘閃蒸’,。大多數(shù)情況下，閃蒸需要使用安裝在輪機上游的離心機,。”

除水分之外,，還必須從蒸汽中清除其他物質(zhì)。這是因為在經(jīng)層層巖石滲出的過程中,，含水蒸汽會吸收硫化氫,、其他氣體、鹽分以及小礫石,。位于輪機上游的系統(tǒng)可以清除許多這樣的物質(zhì),，但仍有殘余，對于直接使用從地底獲得的蒸汽的輪機而言,，這是一個重大問題,。

相比于常規(guī)蒸汽輪機電站使用的蒸汽，來自地底的物質(zhì)對輪機葉片及地?zé)岚l(fā)電裝置的其他組件造成的損害更加嚴重,。這會導(dǎo)致腐蝕和侵蝕，從而降低效率,。Barth說：“地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機內(nèi)部的磨損程度,，由電站廠址的地質(zhì)條件決定。取決于蒸汽質(zhì)量,，每隔3到10年,，必須對輪機進行一次*檢修。”

就地?zé)岚l(fā)電而言,，每個廠址都是 的,。必須相應(yīng)地調(diào)整蒸汽輪機、輪機級數(shù)和材料,。

西門子生產(chǎn)的地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機能夠很好地應(yīng)對這樣的條件——盡管2011年西門子才開始開發(fā)地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機,。要知道，西門子可以借鑒其常規(guī)蒸汽輪機開發(fā)經(jīng)驗,，更重要的是,，可以汲取旗下子公司TurboCare在維護其他公司制造的地?zé)岚l(fā)電用蒸汽輪機的過程中積累的豐富經(jīng)驗。Leger指出：“從TurboCare公司的維護工作中,，我們懂得了如何開發(fā)適于在惡劣條件下運行的蒸汽輪機?，F(xiàn)在，我們知道該使用哪些材料來大限度地減輕腐蝕和侵蝕,。”譬如,，設(shè)計人員使用了耐腐蝕不銹鋼來制造輪機葉片。Barth補充道：“根據(jù)電站廠址出產(chǎn)的地?zé)嵴羝幕瘜W(xué)成分，我們調(diào)整了用料,，改良了設(shè)計,。譬如，如果蒸汽具有超乎尋常的破壞力,，那么,，我們將提高制造葉片所用鋼材的含鉻量。為了應(yīng)對條件,，我們使用了含鉻量高達12%的鋼材,。此外，可能接觸到蒸汽的輪機部件均使用了高級鋼材,，而不是普通鋼材,。”西門子輪機規(guī)格齊全，輸出功率從5千千瓦到12萬千瓦不等,。取決于蒸汽體積和壓力,，還可以針對項目的特定條件，調(diào)整級數(shù)和葉片長度,。由于來自地底深處的某些物質(zhì)可能對地表環(huán)境有害,，因此，必須精心設(shè)計電廠及其設(shè)備,，以處理不可凝氣體,。其目的是利用電泵，將幾乎所有有害物質(zhì)回灌到地下,。

地震前關(guān)閉,。除惡劣的蒸汽輪機條件之外，開發(fā)人員還必須應(yīng)對另一個主要挑戰(zhàn)：地震,。凡是火山活動活躍和大陸板塊經(jīng)常碰撞的地方,，輕微地震總是不斷。正因如此,，西門子蒸汽輪機配備了一個自動關(guān)斷系統(tǒng),，可在出現(xiàn)過度地震活動時，立即安全地關(guān)閉輪機,。這降低了受損風(fēng)險,，因為在運行狀態(tài)下，輪機更容易受到外部震動的破壞,。電廠地基必須具備抗震性能,。盡管存在種種挑戰(zhàn)，但在適當(dāng)條件下,，地?zé)岚l(fā)電的回報是豐厚的,，因為,，它兼具常規(guī)電廠和可再生能源發(fā)電的優(yōu)勢。與風(fēng)電場和太陽能電站不同的是,，地?zé)犭姀S可以常年運行,，因而可用于滿足基本用電需求。

此外,，同可再生能源一樣,，地?zé)岚l(fā)電不會產(chǎn)生燃料費用。然而,，地?zé)犭姀S的規(guī)劃十分復(fù)雜,。Leger說：“建造一座燃煤電廠相對容易一些，因為不論所用煤炭來自哪里,，都可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)其壓力和溫度,。但在規(guī)劃一座地?zé)犭姀S時，則必須首先對廠址進行地質(zhì)勘測,，以確保有足夠的熱能和水源,。”然后，開發(fā)人員將鉆探若干地?zé)峋?，以獲取地?zé)嵴羝驘崴?。接下來，工程師將根?jù)蒸汽成分,、溫度及其他參數(shù)等,，調(diào)整輪機。如此建成的地?zé)犭姀S將是較經(jīng)濟高效的發(fā)電設(shè)施之一,。事實上,，這樣的地?zé)犭姀S已經(jīng)可與常規(guī)電廠一較高下,。據(jù)金融咨詢公司Lazard有限公司計算,，地?zé)岚l(fā)電的單位成本約為90美元/1000度電。換句話說,，地?zé)岚l(fā)電的成本通常低于太陽能發(fā)電,。在條件*的地方，地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)甚至比燃煤發(fā)電廠還要經(jīng)濟高效,。