地球深处的绿色能源—神奇的地热能

目前，全球正面临能源资源逐步减少、空气污染日益严重以及全球气候变暖等一系列问题。联合国于2015年提出“至2030年实现17个可持续发展目标”（图1），第七个和第十三个目标与清洁能源和气候环境相关。习近平总书记也曾多次强调，“要把促进新能源和清洁能源发展放在更加突出的位置”，为我国能源转型指明了方向。2024年，中共中央、国务院发布《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，提出“大力发展非化石能源”“因地制宜开发生物质能、地热能、海洋能等新能源”等明确要求。近年来，关于地热能的开发和利用也越来越受到各相关部门和市场主体的关注。

图1 联合国提出的2030年17个可持续发展目标（SDGs）

一、认识地热

地热能源于地球内部的高温热能，要认识地热，首先需要了解地球的基本结构。如果把地球想象成一个鸡蛋，薄薄的蛋壳就是地壳，也就是我们所接触的大地；蛋白就相当于是地幔，它可以再细分为上地幔和下地幔两部分，在上地幔的上部还存在一个软流圈，软流圈物质已接近熔融的临界状态，是岩浆的重要发源地；最内部的蛋黄就是地核，同样具有内核和外核之分，外核为熔融态或近于液态的物质组成，内核是固态的，温度高达4000-6000℃，如同一个巨大的“热力引擎”（图2）。目前，人类开发和利用的地热仅局限于地壳部分，深部的地热能通过地下水、热岩等载体将热量带到地表。

图2 地球的内部构造（图源网）

二、地热的分布

全球性的地热带主要分布于各大板块的边缘，是板块运动长期演化的直接产物^[1-3]。地球板块的碰撞、俯冲或张裂、分离的部位，地壳较为薄弱，地球内部的岩浆容易上涌到浅部，从而加热岩层和地下水，形成地热资源富集区。主要的地热分布带有：环太平洋地热带、地中海-喜马拉雅地热带、大西洋中脊地热带、红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。这些地热带主要分布的是高温地热资源，非常适合发电，而在板块内部，则广泛分布着中低温地热资源，它们通常与活动断裂带或沉积盆地有关。

中国的地热资源分布也符合上述规律，主要与全球两大自然地热带相关联^[4]。喜马拉雅高温地热带：属于地中海-喜马拉雅地热带的一部分，是我国高温地热资源最丰富的地区^[5]。台湾高温地热带：属于环太平洋地热带的一部分，是我国高温地热资源潜力较大的地区之一。东南沿海中低温地热带与胶辽中低温地热带等板块内部地区，则分布着丰富的中低温地热资源^{[6, 7]}。

三、地热能的开发与利用

根据地热能属性将地热能划分为4种类型：水热型、地压地热能、干热岩型、岩浆热能，但目前仅有水热型地热能资源获得很好的开发利用。主要体现在三个方面：一是直接利用，如供暖、温泉浴与疗养、农业烘干与水产养殖；二是地源热泵，利用地下浅层常年恒温的特点，冬季“取”热供暖，夏季“排”热制冷；三是发电利用，利用地下的高温蒸汽或热水，驱动涡轮机发电（图3）。

在全球面临能源资源逐步减少、空气污染日益严重以及全球气候变暖等一系列挑战的大背景下，对地热能的开发和利用已经成为应对这些问题的重要途径之一，如发电、供热、农业和食品等领域^[8-11]。地热能是绿色环保能源，几乎不排放二氧化碳、二氧化硫等温室气体和污染物，且不受季节、气候、昼夜等自然条件的约束，能够提供稳定且不间断的能源供应，是当前能源结构中不可或缺的一部分。与此同时，它是地球内部的热量取之不尽，用之不竭，是真正的可持续能源。合理开发地热能，能够实现发电、供暖、养殖、旅游等综合利用，实现效益最大化。

图3 地热发电原理示意图（图源网）

地热，这份深藏于地球内部的绿色宝藏，蕴藏着清洁而巨大的能量。我们应当积极认识它的价值，科学合理地开发利用，并用心守护这一宝贵资源——为了我们共同依存的蔚蓝星球，也为了创造一个更加可持续的美好未来！

参考文献

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