8月11日，巴黎奥运会闭幕式在法兰西体育场盛大举行，为2024年夏季奥运会画上圆满的句号。在关注精彩的体育赛事之余，关于“巴黎奥运村不装空调”的消息也一度引起了全球观众的广泛讨论。
奥运会期间正值巴黎的炎热夏季，起到关键降温作用的是屋内的“地冷”系统，它能使室内温度降低6℃～10℃，这一系统冬天还可以为房间供暖。据巴黎奥组委首席可持续发展官Marie Salamé介绍，这一创新技术的应用将减少奥运村约60%的空调制冷需求，节省大量能源。她引用了国际能源署的数据，预计到2030年，全球建筑空调能耗将增长一倍，而地冷技术的应用将成为应对这一挑战的重要手段。不久前，国际能源署发布的一篇报告建议，国际社会采取更多措施推广使用热泵系统，更好利用地热能。
什么是地热能
地热能是指赋存于地球内部岩土体、流体和岩浆体中，可为人类开发和利用的热能。常提到的温泉、火山喷发等现象，都是地热能巨大资源量的直观展现。仅地表以下10千米以内的地热资源量，就大约相当于1亿亿吨标准煤；若能够利用其中的2‰，按目前世界年消耗210亿吨标准煤计算，理论上便可以满足人类近千年的能源需求。
地热能不仅储量丰富，还具有一系列重要的特征：稳定、低碳和可再生。稳定是指地热能可以一天24小时持续输出基本稳定的能量，不受天气、昼夜、季节影响；低碳是指地热能的开发利用过程中很少排放二氧化碳，是典型的非碳基能源；可再生则是指地球正处于青壮年期，地热能可从地球深部源源不断地向浅部传输。
目前，人类可触及的地壳深度大多不超过10千米。因此，评估地热能资源量通常限定在10千米之内，并根据能源品位、开采技术和利用形式等综合划分为浅层、中深层和深层地热能。
浅层地热能，深度范围一般为200米以内，温度大多不高，但一年四季相对恒定，低于夏季平均气温、高于冬季平均气温，因此可以作为一个稳定的冷/热源。巴黎奥运会的地热能系统从附近地下约70米深的井中抽取地下水，采用热泵冷却至4摄氏度，再输送到奥运村公寓地板下的管道中，以此来降低室内温度。
中深层地热能，一般介于200~3000米之间，多由地下水作为传热载体，可通过抽取热水或水汽混合物提取热量，用来发电、供暖、制冷、洗浴、烘干、养殖等。地热发电是水热型地热能利用的重要方式。比如，可以利用地热能流体的热量产生蒸汽以驱动蒸汽轮机，从而将热能转化为机械能并驱动发电机产生电能。地热发电利用效率高，每年可工作超过8000小时，连续稳定输出电能。
深层地热能，通常超过3000米，热能品位高，但往往含水量很低或不含水，需要通过人工造储的方式，形成增强型地热系统加以开发利用。深层地热能拥有巨大的资源潜力，被誉为“地热能的未来”。目前，该项技术运用和推广尚处于开发探索阶段。2017年以来，中国地质调查局和青海省自然资源厅等在青海共和盆地组织开展地热（含干热岩资源）勘探试采，取得一系列突破性成果，并于2021年实现试验性发电并网。今年4月，中国石化部署在海南的福深热1井顺利完钻，井深达5200米，深层地热能开发利用工作迈上了新的台阶。
过去几十年，地热能虽被大量开发利用，但与其巨大的储量相比，可谓九牛一毛。根据2023年世界地热大会发布的数据，全球有32个国家实施了地热发电，总装机在16吉瓦左右；有88个国家运用地热开展除发电以外的直接利用，总装机约173吉瓦；中国利用地热进行供热制冷的装机量超过全球总量的一半。国际地热协会提出了到2030年实现全球地热发电总装机48吉瓦、直接利用总装机520吉瓦的发展目标。
如何利用地热能
与化石能源储量相对匮乏不同，我国可以算得上是地热资源“富国”。2017年，原国土资源部中国地质调查局组织对我国地热资源摸底调查结果显示，我国开采利用规模最大的水热型地热资源储量十分丰富，总量折合标准煤约12500亿吨，其中每年可开采量折合标准煤达18.65亿吨，是2022年全国能源消费总量的34%。对于开采难度较大、目前暂不具备大规模开采条件的干热岩资源，其资源储量更是高达856万亿吨标准煤，潜力巨大，被认为是未来的战略资源。
地热能的开发利用大致可分为直接利用和地热发电两种。对于浅层地热资源，以及中低温的水热型地热资源，通常以直接利用为主，如地源热泵、地热供暖、温泉康养等。对于高温水热型地热资源，地热发电则是价值更高的利用方式。
无论是直接利用还是地热发电，对于水热型地热资源，其利用技术的核心都是“取热不耗水”，即从开采井中将蕴含热量的地热水抽取出来，利用换热器吸收水中的热量，随后再将失去热量的冷水通过回灌井重新注回取水层。经过一段时间，地下热源会将冷水重新加热，等待再次开采。整个过程中，地下热源就像一台锅炉，通过不断加热地下水，实现地热能的循环利用。这种地热资源开采方式要求必须对抽取的地热水进行100%回灌，以实现“采灌平衡”，保证地热资源可持续利用。此外，还有部分地热发电技术直接利用地热蒸汽进行发电，对地下水的抽取量更低，近乎为零。
根据世界地热大会的统计数据显示，截至2020年底，我国地热直接利用装机容量达40.6吉瓦，占全球38%，连续多年位居世界首位。其中，地热热泵装机容量26.5吉瓦；地热供暖装机容量7.0吉瓦，相比2015年增长138%，是所有直接利用方式中增长最快的。到2021年底，我国地热供暖（制冷）能力已达13.3亿平方米。
地热发电全球占比不足1%
从资源优势看，相比传统能源，地热能更清洁，符合能源绿色低碳转型的总体要求，且不存在可再生能源“靠天吃饭”等问题，理应大力开发利用好。
“地热能可以根据不同温度实现梯级利用。以中高温地热能较为丰富的云南大理弥渡县为例，45摄氏度以下的地热能可开发温泉、洗浴等康养产业；45到60摄氏度可作供暖使用；60到90摄氏度左右，供暖利用后的能量能用于温室养殖等。而90摄氏度以上的地热能则可用作清洁发电，温度越高，发电效益越高，经济性越好。”西藏地热产业协会会长王善民说。
不过，从实际情况看，尽管中国地热资源丰富，地热直接利用规模在全球居首位，但在发电领域，国内地热能发电装机容量仅超过50兆瓦，在全球占比不足1%。与风、光等可再生能源装机规模相比，50兆瓦这个数字“渺小”许多。
“一方面，我国的高温水热型资源主要分布在滇西、藏南等地区，不属于电力主要消纳地，丰富的地热资源难以用于发电，造成资源损失。另一方面，国内仍缺乏明确的地热能上网电价扶持等政策，限制了地热能发电的发展。”南京天加能源科技有限公司执行总裁邓壮说，“作为国内较早涉足地热能发电领域的企业，我们已经拥有较为成熟的地热能发电技术和相关装备，在海外也布局了地热能发电项目。但受限于上网电价等扶持政策不明，国内地热能商业发电处于停滞状态，很多企业也仍在观望。”
实际上，促进地热能发展近年被频频写入相关能源发展规划。《“十四五”可再生能源发展规划》提出，积极推进地热能规模化开发。积极推进中深层地热能供暖制冷，全面推进浅层地热能开发，有序推动地热能发电发展。国家能源局发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见》指出，到2025年，全国地热能供暖（制冷）面积比2020年增加50%，在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目，全国地热能发电装机容量比2020年翻一番。
“推动地热能产业化发展，尤其是推动地热能发电领域发展，既要加大对勘查、钻井方面的支持，加强对地热能资源分布及应用的认识，也要做好相关技术攻关，在理论、关键技术和装备方面实现突破。同时，还需加强相关政策保障，比如明确地热能发电上网电价补贴政策，加快探矿权、采矿权许可认证等，确保企业‘轻装上阵’，带动产业发展，为能源保供和绿色转型贡献地热力量。”地热能科学技术（大理）研究院院长张大伟说。
科学导报记者李旭阳综合报道