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許多地方都可以利用地熱能來發電。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的*挑戰。針對地理條件量身定制的發電廠，可以經濟劃算地開發這種清潔、可靠的能源。

冰島具備理想的地熱發電條件。

地核溫度非常高，達6000℃，與太陽表面溫度相當。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這部分熱能，如地熱發電。事實上，全球地熱電廠的年總發電量已經超過600億度。據國際能源署（IEA）發布的數據，地熱能仍有巨大潛力尚待開發。到2050年，全球地熱電廠的年總發電量將增至1.4萬億度，占全球總發電量的3.5%。

然而，在實現這樣的增長之前，還需要完成大量改進。而這正是20多年來，Donald Leger一直在為之做準備的事。在西門子旗下子公司TurboCare，Leger從事第三方蒸汽輪機設計和維修優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熱發電用蒸汽輪機項目。在他的職業生涯中，Leger曾經歷過許多地熱電廠的建設。并非每個地方都適于進行地熱發電。不過，譬如，沿著大陸板塊交界處的環太平洋火山帶，許多地方的地熱發電條件特別好。在這些地方，地球內部的能量很容易上升至地表，造成火山噴發，以及在淺層地殼里形成水溫很高的蓄水層，后者可用于發電。

然而，電廠選址還必須滿足其他條件。Leger說：“當然，開發地熱能的 地點是既擁有接近地表的高溫熱能，當地又有用電需求的地方。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熱發電條件。”

在歐洲，地熱發電早已在電能構成中占有一席之地。20世紀初，意大利修建了*座地熱電廠?，F在，德國和瑞士等其他國家也在進行地熱發電。問題是，在中歐只有通過鉆探極深的地熱井，并采用非常復雜的工藝，才能汲取到足夠的熱水。在瑞士，這樣的鉆井作業已經導致小型地震，繼而招致了 之聲。

不論地熱電廠建在哪里，其基本工作原理始終相同。向地底深處鉆探地熱井，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，地層中的熱水沿地熱井涌上地表。由此得到的既有流水，也有蒸汽。這些溫度高達250℃的蒸汽可以驅動輪機以及與之相連的發電機。待其冷卻之后，將利用電泵將這些水回灌到地下高溫區。取決于水溫，可以利用多種不同的方法來進行地熱發電。如果水溫較低，約150℃左右，那么一般而言，地熱水將在一個封閉循環中通過熱交換，將熱能傳遞給沸點更低的有機工質。轉化為蒸汽狀態后，這種工質將驅動輪機。如果地熱水溫度較高，那么，來自地底深處的干蒸汽也可以被直接導入輪機。這能提高電廠的總體效率，同時降低發電成本。Michael Barth是西門子*地熱發電用蒸汽輪機開發負責人，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。這是因為在經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可以清除許多這樣的物質，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。

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

就地熱發電而言，每個廠址都是 的。必須相應地調整蒸汽輪機、輪機級數和材料。

西門子生產的地熱發電用蒸汽輪機能夠很好地應對這樣的條件——盡管2011年西門子才開始開發地熱發電用蒸汽輪機。要知道，西門子可以借鑒其常規蒸汽輪機開發經驗，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熱發電用蒸汽輪機的過程中積累的豐富經驗。Leger指出：“從TurboCare公司的維護工作中，我們懂得了如何開發適于在惡劣條件下運行的蒸汽輪機?，F在，我們知道該使用哪些材料來最大限度地減輕腐蝕和侵蝕。”譬如，設計人員使用了耐腐蝕不銹鋼來制造輪機葉片。Barth補充道：“根據電站廠址出產的地熱蒸汽的化學成分，我們調整了用料，改良了設計。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。為了應對極端條件，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，調整級數和葉片長度。由于來自地底深處的某些物質可能對地表環境有害，因此，必須精心設計電廠及其設備，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回灌到地下。

地震前關閉。除惡劣的蒸汽輪機條件之外，開發人員還必須應對另一個主要挑戰：地震。凡是火山活動活躍和大陸板塊經常碰撞的地方，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斷系統，可在出現過度地震活動時，立即安全地關閉輪機。這降低了受損風險，因為在運行狀態下，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，但在適當條件下，地熱發電的回報是豐厚的，因為，它兼具常規電廠和可再生能源發電的優勢。與風電場和太陽能電站不同的是，地熱電廠可以常年運行，因而可用于滿足基本用電需求。

此外，同可再生能源一樣，地熱發電不會產生燃料費用。然而，地熱電廠的規劃十分復雜。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，都可以根據需要調節其壓力和溫度。但在規劃一座地熱電廠時，則必須首先對廠址進行地質勘測，以確保有足夠的熱能和水源。”然后，開發人員將鉆探若干地熱井，以獲取地熱蒸汽或熱水。接下來，工程師將根據蒸汽成分、溫度及其他參數等，調整輪機。如此建成的地熱電廠將是較經濟高效的發電設施之一。事實上，這樣的地熱電廠已經可與常規電廠一較高下。據金融咨詢公司Lazard有限公司計算，地熱發電的單位成本約為90美元/1000度電。換句話說，地熱發電的成本通常低于太陽能發電。在條件優越的地方，地熱發電系統甚至比燃煤發電廠還要經濟高效。