Геотермальная энергия

         Геотермальная энергия 

Энергетика земли  – геотермальная энергетика базируется на использова нии природной теплоты Земли. Верхняя часть земной ко ры имеет термический градиент, равный 20–30 °С в рас чете на 1 км глубины, и, ко личество теплоты, содержащейся в земной коре до глу бины 10 км (без учета температуры поверхности), равно приблизительно 12,6^.10²⁶ Дж. Эти ресурсы эквивалент ны теплосодержанию 4,6·10¹⁶ т угля (принимая среднюю теплоту сгорания угля равной 27,6^.10⁹ Дж/т), что бо лее чем в 70 тыс. раз превышает теплосодержание всех технически и экономически извлекаемых мировых ресур сов угля. Однако геотермальная теплота в верхней части земной слишком рассеяна, что бы на ее базе решать мировые энергетические проблемы. Ресурсы, пригодные для промышленного использования, представляют собой отдельные месторождения геотермальной энергии, сконцентрированной на доступной для разработки глубине, имеющие определенные объемы и температуру, достаточные для использования их в целях производства электрической энергии или теплоты.

С геологической  точки зрения геотермальные энерго ресурсы можно разделить на гидротермальные конвективные системы, горячие сухие системы вулканического происхождения и системы с высоким тепловым потоком.

К категории гидротермальных  конвективных систем относят подземные  бассейны пара или горячей воды, ко торые выходят на поверхность земли, образуя гейзеры, сернистые грязевые озера. Образование та ких систем связано с наличием источника теплоты - горячей или расплавленной скальной породой, располо женной относительно близко к поверхности земли. Гидротермальные конвективные системы обычно размещаются по границам тектонических плит земной коры, которым свойственна вулканическая активность.

В принципе для  производства электроэнергии на месторождениях с горячей водой применяется  метод, основанный на использовании  пара, образовавшегося при испарении  горячей жидкости на поверхности. Этот метод использует то явление, что  при приближении го рячей воды (находящейся под высоким давлением) по скважинам из бассейна к поверхности давление падает и около 20 % жидкости вскипает и превращается в пар. Этот пар отделяется с помощью сепаратора от воды и направляется в турбину. Вода, выходящая из сепарато ра, может быть подвергнута дальнейшей обработке в зависимости от ее минерального состава. Эту воду можно закачивать обратно в скальные породы сразу или, если это экономически оправдано, с предварительным извле чением из нее минералов.

Другим методом  производства электроэнергии на базе высоко- или среднетемпературных  геотермальных вод является использование  процесса с применением двух контурного (бинарного) цикла. В этом процессе вода, полученная из бассейна, используется для нагрева теплоносителя второго  контура (фреона или изобутана), имеющего низкую температуру кипения. Пар, образовав шийся в результате кипения этой жидкости, использует ся для привода турбины. Отработавший пар конденси руется и вновь пропускается через теплообменник, создавая тем самым замкнутый цикл.

Ко второму типу геотермальных ресурсов (горячие  системы вулканического происхождения) относятся маг ма и непроницаемые горячие сухие породы (зоны за стывшей породы вокруг магмы и покрывающие ее скаль ные породы). Получение геотермальной энергии непо средственно из магмы пока технически неосуществимо. Технология, необходимая для использования энергии горячих сухих пород, только начинает разрабатываться. Предварительные технические разработки методов использования этих энергетических ресурсов предусматри вают устройство замкнутого контура с циркулирующей по нему жидкостью, проходящего через горячую породу. Сначала пробуривают скважину, достигающую области залегания горячей породы; затем через нее в породу под большим давлением закачивают холодную воду, что приводит к образованию в ней трещин. После этого через образованную таким образом зону трещино ватой породы пробуривают вторую скважину. Наконец, холодную воду с поверхности закачивают в первую скважину. Проходя через горячую породу, она нагрева ется, извлекается через вторую скважину в виде пара или горячей воды, которые затем можно использовать для производства электроэнергии одним из рассмотрен ных ранее способов.

Геотермальные системы  третьего типа существуют в тех районах, где в зоне с высокими значениями теплово го потока располагается глубокозалегающий осадочный бассейн. В таких районах, как Парижский или Венгерский бассейны, температура воды, поступающая из скважин, может достигать 100 °С.