Geothermal Energy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Gupta, Harsh/ Roy, Sukanta

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9780444528759

丛书系列:

图书标签:

地热能
可再生能源
能源工程
地热发电
地热资源
地热勘探
地热利用
可持续发展
环境科学
地球物理学

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具体描述

More than 20 countries generate electricity from geothermal resources and about 60 countries make direct use of geothermal energy. A ten-fold increase in geothermal energy use is foreseeable at the current technology level. "Geothermal Energy: An Alternative Resource for the 21st Century" provides a readable and coherent account of all facets of geothermal energy development and summarizes the present day knowledge on geothermal resources, their exploration and exploitation. Accounts of geothermal resource models, various exploration techniques, drilling and production technology are discussed within 9 chapters, as well as important concepts and current technological developments. Its offers an interdisciplinary approach, combining traditional disciplines such as geology, geophysics, and engineering. It describes the importance of bringing potable water to high-demand areas such as the tropical regions.

《深层地热能：新兴的稳定能源基石》本书简介：随着全球能源结构转型的步伐日益加快，对清洁、可靠且可持续能源的需求达到了前所未有的高度。化石燃料的局限性与可再生能源（如太阳能和风能）的间歇性，共同促使我们必须深入挖掘那些潜力尚未完全释放的能源宝库。本书将目光聚焦于地热能领域中发展潜力最为巨大，同时也最具技术挑战性的分支——深层地热能（Deep Geothermal Energy）。不同于传统的浅层地热利用（主要依赖于近地表的热流和现有水热资源），深层地热能开采涉及将工程技术延伸至地下数公里甚至十几公里的深度，以获取温度极高、储量巨大的热能。这种能源形式的独特优势在于其近乎无限的储量、极高的能量密度以及全年无休的基荷供电能力，使其成为构建未来智能电网和实现深度脱碳目标的关键组成部分。本书并非仅仅是对现有地热知识的简单回顾，而是一部面向未来、聚焦于增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems, EGS）、超临界流体开采以及先进钻探与完井技术的综合性专业论述。 --- 第一部分：理论基础与资源潜力本书开篇将为读者奠定坚实的地球物理和热力学基础。我们详细探讨了地球内部的热量产生机制、地壳热流密度分布的全球差异，以及如何通过地球物理勘探方法（如重力、磁法和地震波成像）来精确识别具有开发价值的深层热储。地球热动力学模型：深入分析了岩石热传导、对流与放射性衰变在地下热量输运中的作用。全球深层热资源潜力评估：采用最新的地质模型，量化了全球范围内可利用的深层地热资源潜力，并对比了不同地质构造（如裂谷带、火山岩区和稳定克拉通下部）的开发可行性。岩石力学与地应力场：阐述了在极高温度和压力下，工程岩体所表现出的复杂力学行为，这对后续的压裂和井壁稳定性设计至关重要。 --- 第二部分：增强型地热系统（EGS）的核心技术挑战 EGS是实现大规模深层地热利用的“蓝图”。它旨在通过人工方式在缺乏天然渗透性的热岩体中创建或增强热交换回路。本书将EGS的开发过程解构为一系列相互关联的工程步骤，并对每一步的最新进展和面临的瓶颈进行了详尽的剖析。 A. 井的构建：超越常规的钻井技术深层钻井是EGS项目的“咽喉”。传统的石油天然气钻井技术在面对极高温度（超过 300°C）和腐蚀性流体时，其材料和随钻测量（MWD）工具往往达到性能极限。高温钻具与材料科学：讨论了耐高温合金、陶瓷基复合材料在钻头、钻杆和套管中的应用，以及用于监测井下状况的先进传感器技术。定向井与多分支井网：阐述了如何利用先进的定向钻井技术，在地下形成高效、相互连通的“热交换矩阵”，最大化岩体接触面积。创新的钻进方法：专题探讨了非机械钻进技术，包括等离子钻进、射频（RF）钻进以及利用热冲击原理的钻进技术，这些方法有望克服传统机械钻进的深度和速度限制。 B. 储层改造与渗透性建立在封闭的岩体中建立有效的流体通道，是EGS成功的核心挑战。水力压裂的优化与控制：详细分析了用于建立人工裂缝网络（Fracture Network）的水力压裂工艺。重点讨论了如何通过精确控制注入压力、速率和工作液配方，实现“定向压裂”，避免地表环境的干扰。无水或低粘度压裂液：针对高温、低渗透层，探讨了超临界二氧化碳（scCO2）或低温凝胶作为压裂介质的优势与应用前景，以减少对岩石孔隙结构的不良影响。微地震监测与流体示踪：描述了如何利用先进的微地震（Microseismic）监测网络实时追踪裂缝的扩展路径，并结合化学或同位素示踪技术验证人工回路的连通性。 --- 第三部分：超临界流体开采与系统优化当钻探深度达到约 4-5 公里以下时，地下流体可能进入超临界状态（Supercritical Fluid）。超临界流体（通常是水或二氧化碳）具有极高的能量密度和优异的热力学性能，是下一代地热发电的终极目标。超临界流体的热力学特性：深入分析了超临界水和超临界二氧化碳在密度、比热容和粘度上的非凡特性，及其如何显著提高发电效率。腐蚀与结垢的应对策略：超临界流体环境对设备材料是极端的考验。本书详细讨论了高温高压下流体对井壁和换热器材料的腐蚀机制，以及防腐涂层和化学缓蚀剂的最新研究成果。闭环与开放式系统设计：对比分析了传统的开放式（注入-采出）系统与新型的、对地下水资源消耗极小的闭环（Closed-Loop）系统在经济性和环境影响上的差异。 --- 第四部分：发电技术与经济性分析深层地热的最终价值在于其发电能力。本书超越了传统的闪蒸发电（Flash Steam Power Plant），聚焦于适应高热源的新型发电技术。先进的有机朗肯循环（ORC）：讨论了ORC系统如何适应中低温地热资源，并针对超临界流体优化了工质选择，以实现更高的热电转换效率。热电转换（TEG）的潜力：探讨了固态热电材料在直接将热能转化为电能方面的应用前景，特别是在分布式发电和井口辅助供电方面的潜力。全生命周期成本与风险评估：对深层地热项目的资本支出（CAPEX）进行了细致的分解，并提出了基于蒙特卡洛模拟的风险评估框架，以量化前期勘探和钻井失败的可能性对整体项目经济性的影响。 --- 总结与展望本书以严谨的科学态度和前瞻性的工程视野，系统梳理了深层地热能从理论到实践的全部关键环节。我们认为，深层地热能，特别是EGS技术，代表了人类利用地球内部能量的下一个重大飞跃。它不仅能提供清洁的电力，更能在能源安全和气候变化应对中，扮演不可替代的“稳定基石”角色。本书旨在为地热工程师、地球物理学家、能源政策制定者以及对可持续能源技术感兴趣的研究人员，提供一份详尽且权威的参考指南。