综述:地热能生产过程与应用最新进展综述

《Geoenergy Science and Engineering》:Review of Recent Advances in Geothermal Energy Production Processes and Applications

【字体: 时间:2025年12月10日 来源:Geoenergy Science and Engineering 4.6

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  地热能作为清洁可再生能源,其发电技术(闪蒸、干蒸汽、双循环系统)和直接应用(空间供暖、水产养殖等)取得显著进展,地源热泵结合能量堆等创新技术提升能效,热能存储技术解决间歇性问题,推动全球低碳能源转型。

  
埃克雷姆·阿拉戈兹(Ekrem Alagoz)|阿列克谢·茹尔克维奇(Aleksei Zhurkevich)|阿尔图尔·达夫列特申(Artur Davletshin)|莫伊塞斯·贝拉斯科(Moises Velasco)
土耳其石油公司(TPAO),安卡拉,06105,土耳其

摘要

地热能是一种可再生且清洁的能源,它利用地球内部的热量为发电和直接应用提供动力。推进地热能的生产对于建立稳定的能源供应和多样化全球能源市场至关重要。这篇综合综述探讨了地热能发电方面的关键进展,重点关注地热发电厂(GPPs)的运行机制。此外,还研究了地热能在各个领域的直接应用,包括空间供暖和制冷、水产养殖、干燥过程以及娱乐设施。具体来说,我们回顾了地热热泵(GHPs),讨论了地耦合技术,并强调了诸如能量桩和地热篮等创新技术。该综述详细分析了GHP系统的关键组成部分及其在可持续能源生产中的作用。通过突出地热能的实际应用和技术进步,本研究为当前的技术状况提供了宝贵的见解。

章节摘录

引言

地热能来源于地球地壳内部由于地球形成过程和物质放射性衰变所产生的热量。这种热能储存在地表深处的岩石和流体中。地热能可用于多种用途,包括发电、区域供暖、热水供应、工业消耗、温室农业和水产养殖等。

技术概述及其在全球能源生产中的作用

地热发电厂利用专门的能量转换技术,将地球地下热量转化为电能。地热流体(如热水或蒸汽流)被提取出来用于发电,然后以环保的方式重新注入地下[5]。这类发电厂通常位于具有中高温资源的构造活跃区域,采用闪蒸蒸汽、干蒸汽或双循环系统等设计(图2)。

直接应用

产生的地热流体可直接用作多种实际应用中的热源,例如建筑物供暖(独立或区域供暖)或其他工业过程。一个显著的应用是空间供暖和制冷系统,其中地热能被用来维持住宅、商业和工业建筑内的舒适温度。此外,地热能还应用于水产养殖,为养殖环境提供稳定的温度。

地热热泵

全球能源消耗的很大一部分用于住宅空间的供暖和制冷。与传统的供暖和制冷系统相比,热泵具有诸多优势,主要体现在更高的效率上。使用热泵的好处涵盖技术、经济和环境等多个方面[117]。此外,这些系统可以无缝集成可再生能源,从而减少对化石燃料的依赖并降低温室气体排放。

热能储存技术的进步及其全球影响

热能储存系统在向可再生能源和可持续实践转变的过程中变得越来越重要。通过在需求较低时期捕获多余的能量并在需求高峰期释放,热能储存技术有助于解决可再生能源最紧迫的挑战之一:间歇性问题。热能储存技术种类繁多,从显热储存和潜热储存到热化学储存,每种技术根据能量密度、成本和热稳定性提供独特的优势和应用场景。

结论

近年来,地热能已从一个小众行业发展成为全球低碳能源经济中技术多样化和应用广泛的部分。地热发电厂、直接应用、地热热泵、热能储存以及岩浆资源的最新进展表明,地热能生产涵盖了多种技术,从传统的干蒸汽、闪蒸蒸汽和双循环系统到先进的技术,如增强型地热能(Enhanced Geothermal Energy)等。

作者贡献声明

莫伊塞斯·贝拉斯科-洛萨诺(Moises Velasco-Lozano):撰写——审稿与编辑、可视化、资料整理。阿列克谢·茹尔克维奇(Aleksei Zhurkevich):撰写——审稿与编辑、可视化、资料整理。阿尔图尔·达夫列特申(Artur Davletshin):撰写——审稿与编辑、可视化、资料整理。埃克雷姆·阿拉戈兹(Ekrem Alagoz):撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、资料整理、概念构思

未引用的参考文献

29.; 48.; 128.; 149.; 150.; 151.; 152.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
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