Вы, наверняка, не раз слышали о геотермальной энергии, о которой в последнее время говорят все больше и больше, ведь это по истине бесценный дар природы, с помощью которого мы в скором времени может обогревать свои дома. А если выражаться простым языком, то геотермальная энергия это ничто иное, как энергия наших недр Земли.

Вспомните вулканы, которые, кстати сказать, стали все чаще и чаще просыпаться, так вот, эти вулканы прямое и наглядное доказательство, что внутри нашей планеты присутствует невообразимый жар, который разогревает всю эту лаву и выбрасывает на поверхность. Если верить ученым, то температура ядра Земли оценивается в не одну тысячу градусов по Цельсию.

Если мыслить масштабно, то можно предположить, что геотермальные ресурсы в глубине нашей планеты просто огромны, а осваивать их, между прочим, начали еще в древности, но тогда не было таких разработок и научных открытий как сейчас, поэтому люди и представить себе не могли, чего можно добиться используя геотермальные ресурсы Земли. Уже в наши дни тепло Земли вносит существенный вклад в развитие современной энергетики, но, к сожалению, этот вклад пока слишком мал, чтобы приносить ощутимую пользу и эффективность.

Конечно, геотермальные источники энергии имеют свои плюсы и минусы, а так же существенные перспективы в развитии энергетики, ведь уже сейчас существует термальная электростанция, которая может обеспечивать теплом, как жилые дома, там и разные учреждения.Как использовать геотермальную энергию

Геотермальную энергию можно использовать двумя способами: первый способ выработка электроэнергии и в качестве обогрева домов, общественных учреждений и промышленных предприятий. А от форм ее получения зависит то, в каких целях она будет использована в последствии.

Так, есть места, где вода вырывается на поверхность в виде пара без воды. И этот пар может быть использован только для того, чтобы вращать турбину, которая и вырабатывает электроэнергию. А есть места, где из под земли вырывается пар с водой, этот пар тоже можно отделить и использовать для вращения все той же турбины.

Кроме этого, существуют такие места, и их большинство, где из под земли вырывается только горячая вода, изобутан которой перерабатывают с целью получения пара, в последствии он вращает турбины. Кроме этого, если эту горячую воду не перерабатывать, то ею запросто можно обогревать дома и другие предприятия, то есть ее можно использовать как центральное теплоснабжение.

ТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ В НАШЕ ВРЕМЯ

Столица — Рейкьявик, в которой проживает половина населения страны, отапливается только за счет подземных источников. Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном так в честь французского инженера Лардерелли, который еще в 1827 году составил проект использования многочисленных в этом районе горячих источников.

Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины-360 тысяч киловатт. В Новой Зеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160 тысяч кило- ватт. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 тысяч кило-ватт.

ПОДЗЕМНЫЕ ТЕРМАЛЬНЫЕ ВОДЫ (ГИДРОТЕРМЫ)

В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий энергоноситель – вода, играющая важную роль в тепловом балансе верхних геосфер. Вода насыщает все породы осадочного чехла. Она содержится в породах гранитной и осадочной оболочек, а вероятно, и в верхних частях мантии. Жидкая вода существует только до глубин 10-15 км, ниже при температуре около 700 °С вода находится исключительно в газообразном состоянии. На глубине 50-60 км при давлениях около 3•104 атм исчезает граница фазовости, т.е. водяной газ приобретает такую же плотность, что и жидкая вода.

ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА

В любой точке земной поверхности, на определенной глубине, зависящей от геотермических особенностей района, залегают пласты горных пород, содержащие термальные воды (гидротермы). В связи с этим в земной коре следует выделять еще одну зону, условно называемую «гидротермальной оболочкой». Она прослеживается повсеместно по всему земному шару только на разной глубине. В районах современного вулканизма гидротермальная оболочка иногда выходит на поверхность. Здесь можно обнаружить не только горячие источники, кипящие грифоны и гейзеры, но и парогазовые струи с температурой 180-200° С и выше.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ И ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Температура подземных вод колеблется в широких пределах, обусловливая их состояние, влияя на состав и свойства. В соответствии с температурой теплоносителя все геотермальные источники подразделяют на эпитермальные, мезотермальные и гипотермальные.

К эпитермальным источникам обычно относят источники горячей воды с температурой 50-90 °С, расположенные в верхних слоях осадочных пород, куда проникают почвенные воды.

К мезотермальным источникам относят источники с температурой воды 100-200 °С.

В гипотермальных источниках температура в верхних слоях превышает 200 °С и практически не зависит от почвенных вод.

Происхождение термальных вод может быть связано с деятельностью тепловых очагов, но чаще всего вода, тем или иным способом попадая в пласт породы, совершает долгий путь, пока не приходит в контакт с тепловым потоком или постепенно разогревается, отбирая тепло у пород.

Жидкая фаза воды и тепло могут происходить из одного источника лишь в том случае, если таковым является остывающий магматический расплав. Перегретая вода в виде паровых струй выделяется из расплава вместе с газами и легколетучими компонентами, устремляясь в верхние, более холодные горизонты. Уже при температурах 425-375 °С пар может конденсироваться в жидкую воду; в ней растворяется большинство летучих компонентов – так появляется гидротермальный раствор «ювенильного» (первозданного) типа.

ЮВЕНИЛЬНЫЕ ВОДЫ

Под термином «ювенильные» геологи подразумевают воды, которые никогда прежде не участвовали в водообороте; такие гидротермы в прямом смысле слова являются первичными, новообразованными. Полагают, что подобным образом сформировалась вся поверхностная гидросфера морей и океанов в эпоху молодой магматической активности планеты, когда только зарождались твердые консолидированные «острова» материковых платформ.

ВОДЫ ИНФИЛЬТРАЦИОННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Прямой противоположностью «ювенильных» вод являются воды инфильтрационного происхождения. Если «ювенильные» воды, отделяясь от магматического расплава, поднимаются к поверхности, то преобладающее движение инфильтрационных вод – от поверхности вглубь. Источник вод этого типа представляет собой атмосферные осадки или вообще поверхностные водотоки. По поровому пространству пород или трещинным зонам эти воды проникают (инфильтруются) в более глубокие горизонты. По пути движения они насыщаются различными солями, растворяют подземные газы, нагреваются, отбирая тепло у водопроводящих пород.

В зависимости от глубины проникновения инфильтрационных вод они становятся более или менее нагретыми. При средних геотермических условиях для того, чтобы инфильтрационные воды стали термальными (т.е. с температурой более 37 °С), необходимо их погружение на глубину 800-1000 м. Инфильтрационные гидротермы способны изливаться на поверхность в виде горячих источников, если существует возможность разгрузки воды на поверхность по разломам, выклиниваниям слоев, что происходит в более низких относительно области питания участках.

Причем, чтобы вода оставалась термальной, подъем ее к поверхности должен происходить очень быстро, например, по широким трещинам разломов. При медленном подъеме гидротермы остывают, отдавая аккумулированное тепло вмещающим породам. Однако, если пробурить скважину на глубину 3-4 тыс. м и обеспечить быстрый подъем воды, можно получить термальный раствор с температурой до 100 °С. Все это касается областей со средними геотермическими показателями и не относится к вулканическим районам или зонам недавнего горнообразования.

ВУЛКАНИЧЕСКИЙ ТИП ТЕРМАЛЬНЫХ ВОД

Вулканический тип термальных вод следует выделить особо. Как уже говорилось, горячие источники вулканических районов нельзя целиком считать «ювенильными», т. е. магматическими. Опыт исследований показывает, что в подавляющем случае вода вулканических терм имеет поверхностное инфильтрационное происхождение. Помимо гейзеров вулканический тип гидротерм включает грязевые грифоны и котлы, паровые струи и газовые фумаролы.

Все перечисленные типы термальных вод имеют разнообразнейший химический и газовый состав. Их общая минерализация колеблется от ультрапресных категорий (менее 0,1 г/л) до категорий сверхкрепких рассолов (более 600 г/л). Гидротермы содержат в растворенном состоянии различные газы: активные (агрессивные), такие, как углекислота, сероводород, атомарный водород, и малоактивные (азот, метан, водород).

В геотермальной энергетике могут быть использованы практически все виды термальных вод: перегретые воды – при добыче электроэнергии, пресные термальные воды – в коммунальном теплообеспечении, солоноватые воды – в бальнеологических целях, рассолы – как промышленное сырье.