中国能源资讯网随着全球环保意识的高涨，越来越多地引入可再生能源已经成为一种流行趋势。为了减少以二氧化碳为代表的温室气体的排放，抑制全球变暖以及气候异常的频发，产生少量二氧化碳的地热能源也越来越被期待。
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何为地热能源？
首先，什么是地热呢？“地热”，顾名思义，是存在于地球内部的热量。地球内部的温度约有 5000 到 6000 度。尤其是在火山区下方有存有岩浆，被称为“岩浆房”的热源，该区域为大型地热区。而日本是世界主要火山国家之一，地热资源储量位居世界第三。所以日本的地热资源有进一步开发利用的潜力。
地热发电的机理
地热发电是从地底深处的“地热库”中取出被岩浆热能加热的高温、高压蒸汽和热水，带动涡轮机发电。这种抽出蒸汽和热水的井称为“生产井”。
在地热发电的发电方式之一——“单闪发电”中，通过“气水分离器”将蒸汽和热水分离成蒸汽和热水，蒸汽用于发电，热水通过“还原井”会再次返回地下。用于发电后，蒸汽在称为“冷凝器”的设施中浸入冷却水并返回水中，在带有风扇的“冷却塔”中冷却，然后“冷凝器”再次用作冷却水。多余的冷却水从“冷凝器”返回到地下。通过这种模式的循环，可以稳定地取出蒸汽和热水，可持续发电成为可能。
另一方面，当地热库中可提取的蒸汽很少而热水又很多时，就会使用称为“二元发电”的发电方式。在这里，热水主要用于将沸点低于水的液体煮沸并转化为蒸汽，用于带动涡轮机发电。此时，使用过的蒸汽和热水也通过还原井返回地下。
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地热发电的优点
１、二氧化碳的排放量少
地热发电最大的优点是几乎不排放二氧化碳。下表是从电厂建设到运行产生的二氧化碳的“生命周期二氧化碳排放量”，可以看出地热发电产生的二氧化碳量与太阳能发电和风电相比是极少的。作为以脱碳为目标的可再生能源发电方式非常有效。
２、不受天气和时间段的影响，可保持稳定供电
与太阳能和风能等可再生能源相比，使用地下热源的地热发电不受天气条件、季节和时区的影响。另一个主要优点是可以稳定供电而不必担心资源枯竭。
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走进利用地热能源发电的现场
日本很早就致力于开发地热发电，1966 年在岩手县开设了日本第一座地热发电站。然而，由于开发技术和成本问题，后续开发停滞不前。随着推动可再生能源发展的 FIT 制度的引入，地热能近年来再次受到关注。
积极利用地热能的地区之一是秋田县汤泽市。在太古时期火山喷发痕迹依然可见的汤泽市，埋藏着丰富的地热能。单单是从因当地高温蒸汽及温泉喷出而形成的“小安峡大喷汤”以及因蒸汽和喷气而使山面变白的“河原地狱”等温泉景点来看，就可推断汤泽市地热资源的丰富度。
１、上岱地热发电所
上岱地热发电所是在1981年东北电力株式会社和同和矿业株式会联合调查后，于 1994 年开始商业运营的发电所。有13口生产井和3口还原井，目前供应电力28,800千瓦。
上岱地热发电所位于山中，考虑到景观的和谐，发电站外观使用了与周围自然环境相融合的颜色，场地内的建筑也像木屋一样。冷却塔风扇也小，建筑物也很低，这都是可以防雪的设计技巧。
地热发电的运行基本上不需要太多的时间和精力。上岱地热发电所虽然配置了24小时的监控和巡逻，但是当传感器输出异常值时，监控机制会自动向有关各方发出警报，使远程监控成为可能。
上岱地热发电所自投运至今已超过25年，但容量系数一直保持在70%以上。这是一个非常优秀的利用率数据，也是因为使用得当才得以达成的相应的数值。
２、山葵泽地热发电所
山葵泽地热发电所是2019年5月在汤泽市开设的日本最新的大规模地热发电所，它拥有生产井9口、还原井7口，发电量46199千瓦。
在山葵泽地热发电所，使用两种类型转动涡轮。一是从生产井中取出热水和与热水分离的高压蒸汽（一次蒸汽），二是通过“减压蒸发器”将在那里分离的热水减压而产生的低压蒸汽（二次蒸汽），这就是所谓的“双闪发电”。
山葵泽地热发电所的生产井基地海拔约为860m～930m，还原井还原基地海拔约为620m～700m。同时，生产井与还原井之间的热水运输配管被涂上了贴近自然的颜色。管道距离约2.4公里，可使用光纤等先进设备远程检测热水泄漏和温度变化。
山葵泽地热发电所的建筑风格也是考虑到了景观和能够承受降雪的设计。此外，由于从地下喷出的热水和蒸汽的压力每天都在变化，因此该电站也通过各种传感器进行监控。
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建设地热发电厂需要事先调查
建设地热发电厂需要很长的时间和巨大的初期投资成本。
建设地热发电厂要做的第一件事是“地表调查”，通过检查地下的能源来估计位置。完成初步调查”后，就开始进行喷气孔测试的“探索工程”。这时，会挖出一个“测井”来测量水库的准确位置以及喷出的蒸汽和热水的量和温度。挖掘时，不能从地面直挖到储藏层，而要斜挖。这是因为斜挖比挖直孔更容易撞到储藏层。
一般说来，在小直径测量井中挖掘1米的成本约为20万至25万日元。如果挖2千米，大约需要4亿日元。一口大口径生产井，实际抽取蒸汽的成本大约是其两倍。此外，在开始挖掘之前，建设望楼要几个月的时间。在勘探项目及后续的“环评”中，需要确认能否获得足够的热水和蒸汽用于发电，是否存在影响环境的风险等问题。
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地热发电对地域内的积极影响
地热发电有助于振兴区域经济。下图是汤泽市内销售的利用地热栽培的蔬菜。在汤泽市，利用汲取温泉的井水进行栽培。在日本国内其他地区，也有利用地热发电站的热水进行农业耕作的案例。
随着日本新能源计划的出台，今后日本也将进一步促进地热能的利用。
