Энергия недр Земли

Известно, что температура земных недр с глубиной возрастает в среднем на 3°С на каждые 100 метров. В разных районах мира этот температурный градиент различен. В областях активного вулканизма «нормальная» температура недр на глубине 2-3 километров уже равна 400-600 °С, а в зонах активных разломов и в очагах магмы свыше 1000 °С. Не удивительно, что подземные воды вулканических областей нередко горячи, а температура перегретого пара источников в Мексике достигает 380 °С.

Энергия, полученная при взрыве вулкана, очень велика (см. статью «Как сделать модель вулкана«). Взрыв сопки Безымянной 30 марта 1956 года, например, эквивалентен 4*1013 киловатт-часов. Масса продуктов извержения около 2,4 миллиарда тонн, высота выброса твердого материала свыше 30 километров, начальная скорость вылета бомб 1800-2000 километров в час. Однако энергию вулканов пока использовать нельзя.

Правда, существует проект использования тепла вулкана Момо-Томбо в Никарагуа. По этому проекту вулкан, разрушивший четыре века тому назад город Леон, предполагают просверлить 25 каналами, в которых разместятся паровые турбины мощностью 15 тысяч киловатт. А на Земле сотни действующих вулканов. Только па Камчатке и Курилах их 60!

Обходной маневр — использование тепла термальных источников. В одних источниках температура поднимается не выше 100 °С и их можно эксплуатировать при больших резервуарах на глубинах до 2000 метров, в других — температура влажного пара выше 100 °С (например, Новая Зеландия, Мексика, Исландия, США, Япония и другие), в третьих — выделяется сухой пар (Лардерелло в Италии, Мацукава в Японии, гейзеры Калифорнии в США).

В различных районах планеты на геотермальных станциях (ГеоТЭС) уже производится свыше 700 мегаватт энергии. На средства специального фонда ООН готовятся проекты по освоению геотермальной энергии в Турции, Сальвадоре, Кении, Эфиопии. Действующие ГеоТЭС работают достаточно эффективно. Одна ГеоТЭС в штате Калифорния мощностью 290 мегаватт обеспечивает на 40 процентов потребность города Сан-Франциско в электроэнергии. Снижается и стоимость электроэнергии. Электроэнергия, поставляемая ГеоТЭС Мацукава в Японии, на 20 процентов дешевле предусмотренной стандартом, а с Паужетской станции — на 15 процентов дешевле дизельной энергии.

Промышленные гидротермы Италии выдаются под давлением 505, 625-607, 89 килопаскалей и температуре 180-200 °С; резервуар находится на глубинах 700 — 1700 метров (Тоскана). Велико давление в гидротермах Новой Зеландии (1418,750-263,445 килопаскаля).

Кроме Камчатки и Курил в России известно много районов с гидротермальными водами, которые можно использовать для отопления, производства электроэнергии и даже как сырье химического передела. Сделаны технико-экономические расчеты проектов ГеоТЭС мощностью по 1000 мегавольт в Ставропольском крае и в Закарпатской области. Не используются гидротермы в Казахстане, где давно известны такие замечательные месторождения, как Панфиловское (150 °С), Алма-Атинское (65 °С), Кызылкумское (100°С).

Минерализация — одно из препятствий, мешающее использованию гидротерм. Сбросы отработанных вод содержат почти все элементы, перечисленные в таблице Менделеева, и поэтому в окресностях ГеоТЭС возникает опасность экологических изменений. Из этого положения есть выход — комплексно использовать воды, то есть отбирать у них не только тепло, но и полезный химический груз.

Однако в настоящее время решается вопрос, как захоронить отработанные воды. Так, в проекте ГеоТЭС Сальвадора пресные воды будут сбрасываться в реки, соленые отводиться в море или закачиваться под землю.

Видимо, вскоре человечество перейдет к активному использованию геотермического тепла в любых районах планеты. Известно, что охлаждение 1 кубического километра недр на глубине 3—5 километров только на 1 °С даст тепловую энергию в 10 миллиардов джоулей, что равносильно теплу от сжигания тысячи тонн мазута. В этом — ключ к созданию геотермальных котлов.

Несколько лет назад под Парижем двумя скважинами вскрыли месторождение соленых горячих вод. На поверхности в устье одной скважины горячей подземной модой нагревают пресную речную воду, используемую дли обогревания поселка, а охлажденную соленую воду по второй скважине снова закачивают на глубину. Загрязнение среды полностью исключено; замкнутый цикл рассчитан на 30 лет.

Таким образом, в любом нужном участке, даже в зонах вечной мерзлоты, можно использовать неограниченно долго тепло нашей планеты.

При подземных ядерных взрывах выделяется много тепла. И, естественно, появились проекты его использования. В США предложен проект электростанции мощностью 2 миллиона киловатт: ниже соляного охранного пласта ядерным взрывом образуют крупную полость, в которой дважды в день предполагается взрывать заряды, эквивалентные 50 килотоннам тринитротолуола. С поверхности в активную зону будут закачивать воду для получения пара; затем пар по трубопроводам пойдет в теплообменники или прямо на турбины, отработанный пар закачивается обратно. Система полностью замкнута, предусмотрены даже фильтры для улавливания радиоактивного облака, образующегося в случае аварии. Если в активную полость ввести некоторое количество тория, то после взрыва образуется атомное горючее, которое можно использовать на обычных АЭС.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.