德国依靠技术进步开发地热能源

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德国依靠技术进步开发地热能源
信息来源：科学时报 发布时间：2008-12-1


　　地热能利用包括发电和热利用两种方式，技术均比较成熟，在发达国家已得到广泛应用，近5年来全世界地热能热利用年均增长约13%。其中德国地热能的发展在政府政策的强力推动和支持下，依靠技术进步得到发展尤为突出。
　　浅层地热能与热泵技术
　　2007年浅层地热能在德国供热市场上有一定的增加，热泵供应商卖出的热泵系统从2006年的44980个增加到2007年45300个。截至2007底，德国大约已经安装了30万个热泵系统，而且在新修的建筑中有15％的供热系统采用的是热泵。德国联邦市场激励计划主要是来促进供热部门对可再生能源利用的投入，所以对这个领域的可再生能源的发展有很大的贡献作用。2007年，在这个计划方案的激励下，对总额大约达17亿欧元的16.4万个热泵系统提供了资助。
　　浅部地热能是指地表以下的所有物质，比如地下水、沉积物、岩石等所含有的热量，以它们所具有的温度来显示。浅部地热能是一种可重复再生的、可无间断获取的、可持续利用的、清洁环保的能源，也是经济上可行、技术上可靠的能源。目前，德国从地下大约200米的深度内获得地热能源，用来提供房屋的供暖以及供冷（降温）所需的能源。
　　德国经过多年的研发与实践，以地下水开采井、井下换热器以及换热桩等技术途径获得浅部地热能源，这些技术与热泵技术结合使用。热泵可以从温度较低的热源中获取热量，释放出较高温度的、可利用的热量。与燃烧天然气或电力驱动的供暖系统比较，热泵需要的常规电能要少75%，同时二氧化碳的排放减少20%至25%。与燃煤的供暖系统相比，排放减少更多。
　　在德国Wulfen镇，一个由71幢楼房、含有117个单元和1个公共室内游泳池组成的住宅区，是由与2个开采井和3个注水井相连的地下水热泵系统进行供暖的。地下水开采时的温度是10℃，重新注入地下时的温度是5℃。这个供暖系统已经有效地运行了30年。
　　在德国，一个采用井下换热器的供暖系统的投资成本要比常规的燃油的、烧天然气的或用电力驱动的供暖系统的投资成本高20%至30%。但是它的运行费用要低很多。根据2004年的核算，地热供暖系统必须在经过4到6年的运行后，其投资成本加上运行费用会比其他常规的供暖系统便宜。但考虑到能源价格的显著增加，在不远的将来，基于浅部地热的供暖系统只要运行1至2年后就会比常规的供暖系统便宜。如果将供冷包括在内，那从运行初始就将更加经济！
　　德国图宾根的Kreissparkasse Tuebingen银行，其主楼是用深度18~22米的150个能源桩进行供暖和供冷的。地下地层由卵石和沙石组成，地下水水流经过，温度为11.5℃，地下水流速400米/年。这种水文地质条件保证了地下温度保持在常年恒定。
　　法兰克福的美茵塔建筑有112个基础桩（直径1.5米，长度30米），还有101个保护桩用于建筑开挖（直径0.9米，长度34米），热能负荷500千瓦。
　　深层地热能与开采技术
　　地球深处地热能是极其丰富的。钻探技术与以回灌为主的热储技术的进步是开发利用这种地热能的技术关键。德国在这方面的研发活动也一直在进行中。目前，这种技术进步使深部地热能在经济上具有了可行性。
　　波茨坦地球研究中心与德国隧道钻探专业生产厂商海瑞克奈希特公司，一起开发了一台充满创新思想的深孔钻机。今年2月份，他们组织了现场展示。来自全欧洲的100多位地质工作者、技术人员和能源专家，来到慕尼黑附近的这个叫做多恩哈尔(Durrnhaar)的地方，共同体验和了解了一下“地热技术”的未来。钻机有52米高，拥有约2700马力，可钻探深度达5000米。
　　这一钻探计划深度4400米，出水量150升、秒，温度140℃左右。计划建设一座5兆瓦的地热发电厂。当然，该电站可以24小时全天候运转，无论有无风力和阳光。
　　然而，这只是进行中的许多项目中的一个。
　　德国莱茵地堑上部的Landau地热电厂已经在2007年11月投入商业运行，其装机容量为2.5MW，可以为6000户居民供电。而发电过程中产生的废弃的热能则也足以满足1000户居民的采暖需求。
　　位于德国磨拉石盆地的Unterhaching地热发电厂自2007年供暖季节开始就开始供应当地的热网，并与2008年初并入了电网。目前它的热输出达到了27 MWt。在地区热消耗水平较低的夏季，它也为电网输入了约3.3 MW的电能。该区有水温达120 ℃，出水流量约100~150 l/s的两个生产井用来发电。同时可以满足该地区的供热需求。
　　为了开发利用地热能，在德国北部盆地的GroSchnebeck，人工制造了热水岩储。2007年1月第二个钻孔最终深度达到了4400m，并完成了水压致裂测试以及两个钻孔之间连通性的测试。实现出水量约25 l/s，温度达到了140 ℃。目前正准备再修建一个发电厂。
　　目前主要集中在Munich和Rhine上部的裂谷还有很多正在计划的地热项目。根据德国地热信息系统统计显示，2007年装机容量在供热上达54.9MWt，在浴疗上达44.9MWt，其年产量分别为193.2GHh和372GHh。