रूस के लिए, पृथ्वी की गर्मी की ऊर्जा उपभोक्ता को इसके निष्कर्षण और आपूर्ति के लिए नई उच्च, पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके सस्ती और सस्ती बिजली और गर्मी प्रदान करने का एक निरंतर, विश्वसनीय स्रोत बन सकती है। यह इस समय विशेष रूप से सच है

जीवाश्म ऊर्जा कच्चे माल के सीमित संसाधन

औद्योगीकृत में जैविक ऊर्जा कच्चे माल की मांग अधिक है और विकासशील देश(संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, संयुक्त यूरोप के राज्य, चीन, भारत, आदि)। साथ ही, इन देशों में उनके अपने हाइड्रोकार्बन संसाधन या तो अपर्याप्त या आरक्षित हैं, और एक देश, उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका, विदेशों में ऊर्जा कच्चे माल खरीदता है या अन्य देशों में जमा विकसित करता है।

रूस में, ऊर्जा संसाधनों के मामले में सबसे अमीर देशों में से एक, ऊर्जा की आर्थिक जरूरतें अभी भी प्राकृतिक संसाधनों के उपयोग की संभावनाओं से संतुष्ट हैं। हालांकि, आंतों से जीवाश्म हाइड्रोकार्बन का निष्कर्षण बहुत है तेज़ी से. अगर 1940-1960 के दशक में। मुख्य तेल उत्पादक क्षेत्र वोल्गा और सिस-उरल्स में "दूसरा बाकू" थे, फिर, 1970 के दशक से शुरू होकर, और वर्तमान में, पश्चिमी साइबेरिया एक ऐसा क्षेत्र रहा है। लेकिन यहां भी जीवाश्म हाइड्रोकार्बन के उत्पादन में उल्लेखनीय गिरावट आई है। "सूखी" Cenomanian गैस का युग बीत रहा है। व्यापक उत्पादन विकास का पूर्व चरण प्राकृतिक गैससमाप्त हो गया। Medvezhye, Urengoyskoye और Yamburgskoye जैसे विशाल भंडार से इसकी निकासी क्रमशः 84, 65 और 50% थी। विकास के लिए अनुकूल तेल भंडार का अनुपात भी समय के साथ घटता जाता है।

हाइड्रोकार्बन ईंधन की सक्रिय खपत के कारण, तेल और प्राकृतिक गैस के तटवर्ती भंडार में काफी कमी आई है। अब उनका मुख्य भंडार महाद्वीपीय शेल्फ पर केंद्रित है। और हालांकि कच्चे माल का आधारतेल और गैस उद्योग अभी भी रूस में आवश्यक मात्रा में तेल और गैस के उत्पादन के लिए पर्याप्त है, निकट भविष्य में यह सभी को प्रदान किया जाएगा। अधिकजटिल खनन और भूवैज्ञानिक स्थितियों के साथ जमा के विकास के कारण। साथ ही हाइड्रोकार्बन उत्पादन की लागत बढ़ेगी।

उप-भूमि से निकाले गए अधिकांश गैर-नवीकरणीय संसाधनों का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है बिजली संयंत्रों. सबसे पहले, यह ईंधन संरचना में 64% की हिस्सेदारी है।

रूस में, थर्मल पावर प्लांटों में 70% बिजली उत्पन्न होती है। देश के ऊर्जा उद्यम सालाना लगभग 500 मिलियन टन ई. टन बिजली और गर्मी पैदा करने के उद्देश्य से, जबकि गर्मी के उत्पादन में बिजली के उत्पादन की तुलना में 3-4 गुना अधिक हाइड्रोकार्बन ईंधन की खपत होती है।

हाइड्रोकार्बन कच्चे माल के इन संस्करणों के दहन से प्राप्त गर्मी की मात्रा सैकड़ों टन परमाणु ईंधन के उपयोग के बराबर है - अंतर बहुत बड़ा है। हालांकि परमाणु ऊर्जापर्यावरणीय सुरक्षा सुनिश्चित करने (चेरनोबिल की पुनरावृत्ति को रोकने के लिए) और इसे संभावित आतंकवादी कृत्यों से बचाने के साथ-साथ अप्रचलित और पुरानी परमाणु ऊर्जा इकाइयों की सुरक्षित और महंगी डीकमिशनिंग की आवश्यकता है। दुनिया में यूरेनियम के सिद्ध वसूली योग्य भंडार लगभग 3 मिलियन 400 हजार टन हैं। पिछली पूरी अवधि (2007 तक) के लिए, लगभग 2 मिलियन टन का खनन किया गया था।

वैश्विक ऊर्जा के भविष्य के रूप में आरईएस

उठाया गया हाल के दशकदुनिया में, वैकल्पिक अक्षय ऊर्जा स्रोतों (आरईएस) में रुचि न केवल हाइड्रोकार्बन ईंधन भंडार में कमी के कारण होती है, बल्कि इसे हल करने की आवश्यकता के कारण भी होती है। पर्यावरण के मुद्दें. उद्देश्य कारक (जीवाश्म ईंधन और यूरेनियम भंडार, साथ ही में परिवर्तन वातावरणपारंपरिक आग और परमाणु ऊर्जा के उपयोग से जुड़े) और ऊर्जा विकास के रुझान बताते हैं कि ऊर्जा उत्पादन के नए तरीकों और रूपों में संक्रमण अपरिहार्य है। पहले से ही XXI सदी की पहली छमाही में। गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के लिए एक पूर्ण या लगभग पूर्ण संक्रमण होगा।

इस दिशा में जितनी जल्दी सफलता मिलेगी, पूरे समाज के लिए उतना ही कम दुखदायी होगा और उस देश के लिए ज्यादा फायदेमंद होगा। निर्णायक कदमसंकेतित दिशा में।

विश्व अर्थव्यवस्था ने पारंपरिक और नए ऊर्जा स्रोतों के तर्कसंगत संयोजन के लिए संक्रमण के लिए पहले से ही एक पाठ्यक्रम निर्धारित किया है। 2000 तक दुनिया में ऊर्जा की खपत 18 बिलियन टन से अधिक ईंधन के बराबर थी। टन, और 2025 तक ऊर्जा की खपत 30-38 बिलियन टन ईंधन के बराबर हो सकती है। टन, पूर्वानुमान के आंकड़ों के अनुसार, 2050 तक 60 अरब टन ईंधन के बराबर के स्तर पर खपत संभव है। टी. समीक्षाधीन अवधि में विश्व अर्थव्यवस्था के विकास में एक विशिष्ट प्रवृत्ति जीवाश्म ईंधन की खपत में एक व्यवस्थित कमी और गैर-पारंपरिक के उपयोग में इसी वृद्धि है ऊर्जा संसाधन. पृथ्वी की तापीय ऊर्जा उनमें से पहले स्थान पर है।

वर्तमान में, रूसी संघ के ऊर्जा मंत्रालय ने एक विकास कार्यक्रम अपनाया है गैर-पारंपरिक ऊर्जा, 30 . सहित प्रमुख परियोजनाहीट पंप इंस्टॉलेशन (HPU) का उपयोग, जिसके संचालन का सिद्धांत पृथ्वी की कम-क्षमता वाली तापीय ऊर्जा की खपत पर आधारित है।

पृथ्वी के ताप और ऊष्मा पम्पों की निम्न-क्षमता ऊर्जा

पृथ्वी की निम्न-क्षमता वाली ऊष्मा ऊर्जा के स्रोत सौर विकिरण हैं और ऊष्मीय विकिरणहमारे ग्रह के गर्म आंत्र। वर्तमान में, ऐसी ऊर्जा का उपयोग अक्षय ऊर्जा स्रोतों पर आधारित ऊर्जा के सबसे गतिशील रूप से विकासशील क्षेत्रों में से एक है।

पृथ्वी की गर्मी का उपयोग किया जा सकता है विभिन्न प्रकार केहीटिंग, गर्म पानी की आपूर्ति, एयर कंडीशनिंग (शीतलन), साथ ही साथ हीटिंग पथ के लिए इमारतों और संरचनाएं सर्दियों का समयवर्ष, आइसिंग की रोकथाम, खुले स्टेडियमों में खेतों को गर्म करना आदि। अंग्रेजी भाषा के तकनीकी साहित्य में, सिस्टम जो हीटिंग और एयर कंडीशनिंग सिस्टम में पृथ्वी की गर्मी का उपयोग करते हैं, उन्हें जीएचपी - "जियोथर्मल हीट पंप" (जियोथर्मल हीट पंप) कहा जाता है। ) मध्य और के देशों की जलवायु विशेषताएं उत्तरी यूरोप, जो, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा के साथ, पृथ्वी की निम्न-श्रेणी की गर्मी के उपयोग के लिए मुख्य क्षेत्र हैं, इसे मुख्य रूप से हीटिंग उद्देश्यों के लिए निर्धारित करते हैं; गर्मियों में भी हवा को ठंडा करने की अपेक्षाकृत कम ही आवश्यकता होती है। इसलिए, संयुक्त राज्य अमेरिका के विपरीत, यूरोपीय देशों में ताप पंप मुख्य रूप से हीटिंग मोड में काम करते हैं। अमेरिका में, वे वेंटिलेशन के साथ संयुक्त एयर हीटिंग सिस्टम में अधिक बार उपयोग किए जाते हैं, जो बाहरी हवा को गर्म करने और ठंडा करने दोनों की अनुमति देता है। यूरोपीय देशों में, ताप पंपों का उपयोग आमतौर पर जल तापन प्रणालियों में किया जाता है। चूंकि बाष्पीकरणकर्ता और कंडेनसर के बीच तापमान अंतर कम होने पर उनकी दक्षता बढ़ जाती है, फर्श हीटिंग सिस्टम का उपयोग अक्सर इमारतों को गर्म करने के लिए किया जाता है, जिसमें अपेक्षाकृत कम तापमान (35-40 डिग्री सेल्सियस) का शीतलक प्रसारित होता है।

पृथ्वी की ऊष्मा की निम्न-क्षमता ऊर्जा के उपयोग के लिए प्रणालियों के प्रकार

पर सामान्य मामलापृथ्वी की ऊष्मा की निम्न-क्षमता ऊर्जा का उपयोग करने के लिए दो प्रकार की प्रणालियाँ हैं:

- खुली प्रणाली: निम्न-श्रेणी की तापीय ऊर्जा के स्रोत के रूप में, भूजल का उपयोग किया जाता है, जिसे सीधे ताप पंपों को आपूर्ति की जाती है;

- बंद सिस्टम: हीट एक्सचेंजर्स मिट्टी के द्रव्यमान में स्थित होते हैं; जब जमीन से कम तापमान वाला शीतलक उनके माध्यम से घूमता है, तो तापीय ऊर्जा को जमीन से "उतार" लिया जाता है और ऊष्मा पंप बाष्पीकरणकर्ता में स्थानांतरित कर दिया जाता है (या जब जमीन के सापेक्ष उच्च तापमान वाले शीतलक का उपयोग किया जाता है, तो इसे ठंडा किया जाता है) )

माइनस खुली प्रणालीक्या कुओं को रखरखाव की आवश्यकता है। इसके अलावा, सभी क्षेत्रों में ऐसी प्रणालियों का उपयोग संभव नहीं है। मिट्टी और भूजल के लिए मुख्य आवश्यकताएं इस प्रकार हैं:

- मिट्टी की पर्याप्त जल पारगम्यता, जल भंडार की पुनःपूर्ति की अनुमति;

- अच्छी रासायनिक संरचना भूजल(जैसे कम लौह सामग्री) पाइप पैमाने और जंग की समस्याओं से बचने के लिए।

पृथ्वी की ऊष्मा की निम्न-क्षमता ऊर्जा के उपयोग के लिए बंद प्रणालियाँ

बंद प्रणालियाँ क्षैतिज और लंबवत हैं (चित्र 1)।

चावल। 1. भू-तापीय ताप पंप स्थापना की योजना: ए - क्षैतिज

और बी - ऊर्ध्वाधर जमीन हीट एक्सचेंजर्स।

क्षैतिज जमीन हीट एक्सचेंजर

पश्चिमी और मध्य यूरोप के देशों में, क्षैतिज ग्राउंड हीट एक्सचेंजर्सआमतौर पर वे अलग-अलग पाइप होते हैं जो अपेक्षाकृत कसकर रखे जाते हैं और श्रृंखला में या समानांतर में जुड़े होते हैं (चित्र 2)।

चावल। 2. क्षैतिज ग्राउंड हीट एक्सचेंजर्स के साथ: ए - अनुक्रमिक और

बी - समानांतर कनेक्शन।

उस साइट के क्षेत्र को बचाने के लिए जहां गर्मी हटा दी जाती है, बेहतर प्रकार के ताप विनिमायक विकसित किए गए हैं, उदाहरण के लिए, क्षैतिज या लंबवत स्थित सर्पिल (चित्र 3) के रूप में ताप विनिमायक। संयुक्त राज्य अमेरिका में हीट एक्सचेंजर्स का यह रूप आम है।

प्राचीन काल से, लोगों ने गहराई में छिपी विशाल ऊर्जा की तात्विक अभिव्यक्तियों के बारे में जाना है पृथ्वी. मानव जाति की स्मृति में विनाशकारी ज्वालामुखी विस्फोटों के बारे में किंवदंतियां हैं जिन्होंने लाखों का दावा किया मानव जीवन, अनजाने में पृथ्वी पर कई स्थानों का चेहरा बदल दिया। अपेक्षाकृत छोटे ज्वालामुखी के फटने की शक्ति भी बहुत बड़ी होती है, यह मानव हाथों द्वारा बनाए गए सबसे बड़े बिजली संयंत्रों की शक्ति से कई गुना अधिक होती है। ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग के बारे में सच्चाई ज्वालामुखी विस्फोटकहने की जरूरत नहीं है: लोगों के पास अभी तक इस अड़ियल तत्व पर अंकुश लगाने का अवसर नहीं है, और सौभाग्य से, ये विस्फोट काफी दुर्लभ घटनाएँ हैं। लेकिन ये पृथ्वी की आंतों में छिपी ऊर्जा की अभिव्यक्तियाँ हैं, जब इस अटूट ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश ज्वालामुखियों के अग्नि-श्वास छिद्रों से बाहर निकलने का रास्ता खोजता है।

छोटा यूरोपीय देशआइसलैंड ("बर्फ की भूमि" में) शाब्दिक अनुवाद) पूरी तरह से टमाटर, सेब और यहां तक ​​कि केले भी प्रदान करता है! कई आइसलैंडिक ग्रीनहाउस किसके द्वारा संचालित हैं पृथ्वी की गर्मी, अन्य स्थानीय स्रोतआइसलैंड में व्यावहारिक रूप से कोई ऊर्जा नहीं है। लेकिन यह देश बहुत अमीर है गर्म पानी के झरने और प्रसिद्ध गीजर - गर्म पानी के फव्वारे,जमीन से निकलने वाले क्रोनोमीटर की सटीकता के साथ। और यद्यपि आइसलैंडर्स को भूमिगत स्रोतों की गर्मी का उपयोग करने में प्राथमिकता नहीं है (यहां तक ​​​​कि प्राचीन रोमन भी जमीन के नीचे से प्रसिद्ध स्नानागार - काराकाल्ला के स्नान) में पानी लाते थे, इस छोटे से निवासी उत्तरी देश भूमिगत बॉयलर हाउस को बहुत गहनता से संचालित करें. रेकजाविक की राजधानी, जहां देश की आधी आबादी रहती है, केवल भूमिगत स्रोतों से गर्म होती है। रेकजाविक एकदम सही है प्रारंभिक बिंदुआइसलैंड को जानने के लिए: यहां से आप इस अनोखे देश के किसी भी कोने में सबसे दिलचस्प और विविध भ्रमण पर जा सकते हैं: गीजर, ज्वालामुखी, झरने, रयोलाइट पहाड़, fjords ... रेकजाविक में हर जगह आप शुद्ध ऊर्जा महसूस करेंगे - थर्मल गीजर की ऊर्जा जमीन से बाहर निकल रही है, पवित्रता की ऊर्जा और आदर्श रूप से हरित शहर की जगह, एक हंसमुख और आग लगाने वाली ऊर्जा की ऊर्जा नाइटलाइफ़पूरे साल रेकजाविक।

लेकिन न केवल गर्म करने के लिए लोग पृथ्वी की गहराई से ऊर्जा खींचते हैं। गर्म भूमिगत झरनों का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्र लंबे समय से काम कर रहे हैं।पहला ऐसा बिजली संयंत्र, जो अभी भी बहुत कम शक्ति वाला है, 1904 में छोटे इतालवी शहर लार्डेरेलो में बनाया गया था, जिसका नाम फ्रांसीसी इंजीनियर लार्डरेली के नाम पर रखा गया था, जिसने 1827 में इस क्षेत्र में कई हॉट स्प्रिंग्स के उपयोग के लिए एक परियोजना तैयार की थी। धीरे-धीरे, बिजली संयंत्र की क्षमता में वृद्धि हुई, अधिक से अधिक नई इकाइयां चालू हुईं, गर्म पानी के नए स्रोतों का उपयोग किया गया, और आज स्टेशन की शक्ति पहले से ही प्रभावशाली मूल्य - 360 हजार किलोवाट तक पहुंच गई है। न्यूजीलैंड में, वैराकेई क्षेत्र में एक ऐसा बिजली संयंत्र है, इसकी क्षमता 160,000 किलोवाट है। 500,000 किलोवाट की क्षमता वाला एक भूतापीय संयंत्र संयुक्त राज्य अमेरिका में सैन फ्रांसिस्को से 120 किमी बिजली का उत्पादन करता है।

भू - तापीय ऊर्जा

प्राचीन काल से, लोगों ने विश्व के आंतों में छिपी विशाल ऊर्जा की सहज अभिव्यक्तियों के बारे में जाना है। मानव जाति की स्मृति में विनाशकारी ज्वालामुखी विस्फोटों के बारे में किंवदंतियां हैं जिन्होंने लाखों मानव जीवन का दावा किया, अनजाने में पृथ्वी पर कई स्थानों की उपस्थिति को बदल दिया। अपेक्षाकृत छोटे ज्वालामुखी के फटने की शक्ति भी बहुत बड़ी होती है, यह मानव हाथों द्वारा बनाए गए सबसे बड़े बिजली संयंत्रों की शक्ति से कई गुना अधिक होती है। सच है, ज्वालामुखी विस्फोटों की ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है - अभी तक लोगों के पास इस अड़ियल तत्व पर अंकुश लगाने का अवसर नहीं है, और सौभाग्य से, ये विस्फोट काफी दुर्लभ घटनाएँ हैं। लेकिन ये पृथ्वी की आंतों में छिपी ऊर्जा की अभिव्यक्तियाँ हैं, जब इस अटूट ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश ज्वालामुखियों के अग्नि-श्वास छिद्रों से बाहर निकलने का रास्ता खोजता है।

गीजर है गर्म पानी का झरना, जो अपने पानी को एक फव्वारे की तरह नियमित या अनियमित ऊंचाइयों तक ले जाता है। यह नाम आइसलैंडिक शब्द "डालने" के लिए आया है। गीजर की उपस्थिति के लिए एक निश्चित आवश्यकता होती है अनुकूल वातावरण, जो केवल पृथ्वी पर कुछ ही स्थानों में बनाया गया था, जो उनकी दुर्लभ उपस्थिति की ओर जाता है। लगभग 50% गीजर येलोस्टोन नेशनल पार्क (यूएसए) में स्थित हैं। आंतों में बदलाव, भूकंप और अन्य कारकों के कारण गीजर की गतिविधि रुक ​​सकती है। गीजर की क्रिया मैग्मा के साथ पानी के संपर्क के कारण होती है, जिसके बाद पानी जल्दी गर्म हो जाता है और भूतापीय ऊर्जा के प्रभाव में बल के साथ ऊपर की ओर फेंका जाता है। विस्फोट के बाद, गीजर में पानी धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, वापस मैग्मा में रिस जाता है, और फिर से बह जाता है। विभिन्न गीजर के फटने की आवृत्ति कई मिनटों से लेकर कई घंटों तक भिन्न होती है। गीजर के संचालन के लिए बड़ी ऊर्जा की आवश्यकता - मुख्य कारणउनकी दुर्लभता। ज्वालामुखीय क्षेत्रों में गर्म झरने हो सकते हैं, मिट्टी के ज्वालामुखी, फ्यूमरोल, लेकिन बहुत कम स्थान हैं जहां गीजर स्थित हैं। तथ्य यह है कि यदि ज्वालामुखी गतिविधि के स्थल पर एक गीजर बनता है, तो उसके बाद के विस्फोटों से पृथ्वी की सतह नष्ट हो जाएगी और उसकी स्थिति बदल जाएगी, जिससे गीजर गायब हो जाएगा।

पृथ्वी की ऊर्जा (भूतापीय ऊर्जा) उपयोग पर आधारित है प्राकृतिक गर्मीधरती। पृथ्वी की आंतें ऊर्जा के विशाल, लगभग अटूट स्रोत से भरी हुई हैं। हमारे ग्रह पर आंतरिक ऊष्मा का वार्षिक विकिरण 2.8 * 1014 बिलियन kWh है। पृथ्वी की पपड़ी में कुछ समस्थानिकों के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा इसकी लगातार भरपाई की जाती है।

भूतापीय ऊर्जा स्रोत दो प्रकार के हो सकते हैं। पहला प्रकार प्राकृतिक ताप वाहकों के भूमिगत पूल हैं - गर्म पानी (हाइड्रोथर्मल स्प्रिंग्स), या भाप (भाप थर्मल स्प्रिंग्स), या भाप-पानी का मिश्रण। संक्षेप में, ये सीधे उपयोग के लिए तैयार "भूमिगत बॉयलर" हैं जहां से साधारण बोरहोल का उपयोग करके पानी या भाप निकाला जा सकता है। दूसरा प्रकार गर्म चट्टानों की गर्मी है। ऐसे क्षितिजों में पानी पंप करके, कोई भी ऊर्जा उद्देश्यों के लिए आगे उपयोग के लिए भाप या अत्यधिक गरम पानी प्राप्त कर सकता है।

लेकिन दोनों उपयोग के मामलों में मुख्य नुकसानशायद, भूतापीय ऊर्जा की बहुत कमजोर सांद्रता में निहित है। हालांकि, अजीबोगरीब भू-तापीय विसंगतियों के गठन के स्थानों में, जहां गर्म झरने या चट्टानें सतह के अपेक्षाकृत करीब आती हैं और जहां हर 100 मीटर के लिए तापमान 30-40 डिग्री सेल्सियस बढ़ जाता है, भू-तापीय ऊर्जा की सांद्रता इसके आर्थिक उपयोग के लिए स्थितियां पैदा कर सकती है। पानी, भाप या भाप-पानी के मिश्रण के तापमान के आधार पर भूतापीय स्प्रिंग्सनिम्न और मध्यम तापमान (130 - 150 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के साथ) और उच्च तापमान (150 डिग्री सेल्सियस से अधिक) में विभाजित हैं। उनके उपयोग की प्रकृति काफी हद तक तापमान पर निर्भर करती है।

यह तर्क दिया जा सकता है कि भूतापीय ऊर्जा में चार लाभकारी विशेषताएं हैं।

सबसे पहले, इसके भंडार व्यावहारिक रूप से अटूट हैं। 70 के दशक के उत्तरार्ध के अनुमानों के अनुसार, 10 किमी की गहराई तक, उनका मान भंडार से 3.5 हजार गुना अधिक है। पारंपरिक प्रकारखनिज ईंधन।

दूसरे, भूतापीय ऊर्जा काफी व्यापक है। इसकी एकाग्रता मुख्य रूप से सक्रिय भूकंपीय और ज्वालामुखी गतिविधि के बेल्ट से जुड़ी हुई है, जो पृथ्वी के 1/10 क्षेत्र पर कब्जा करती है। इन बेल्टों के भीतर, कुछ सबसे आशाजनक "भू-तापीय क्षेत्रों" को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जिनमें से उदाहरण संयुक्त राज्य अमेरिका में कैलिफ़ोर्निया, न्यूजीलैंड, जापान, आइसलैंड, कामचटका और रूस में उत्तरी काकेशस हैं। में केवल पूर्व यूएसएसआर 1990 के दशक की शुरुआत तक, गर्म पानी और भाप के लगभग 50 भूमिगत पूल खोले जा चुके थे।

तीसरा, भूतापीय ऊर्जा के उपयोग के लिए उच्च लागत की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि। में ये मामला हम बात कर रहे हेपहले से ही प्रकृति द्वारा निर्मित ऊर्जा के "रेडी-टू-यूज़" स्रोतों के बारे में।

अंत में, चौथा, भूतापीय ऊर्जा पर्यावरण की दृष्टि से पूरी तरह से हानिरहित है और पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करती है।

मनुष्य लंबे समय से पृथ्वी की आंतरिक गर्मी की ऊर्जा का उपयोग कर रहा है (आइए हम प्रसिद्ध रोमन स्नान को याद करें), लेकिन इसका व्यावसायिक उपयोग हमारी सदी के 20 के दशक में इटली में पहले भू-विद्युत ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के साथ शुरू हुआ, और फिर अन्य देशों में। 1980 के दशक की शुरुआत तक, दुनिया में ऐसे लगभग 20 स्टेशन चल रहे थे जिनकी कुल क्षमता 1.5 मिलियन kW थी। उनमें से सबसे बड़ा यूएसए (500 हजार किलोवाट) में गीजर स्टेशन है।

भूतापीय ऊर्जा का उपयोग बिजली, ताप गृह, ग्रीनहाउस आदि उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। शुष्क भाप, अत्यधिक गरम पानी या कम क्वथनांक (अमोनिया, फ़्रीऑन, आदि) वाले किसी भी ऊष्मा वाहक का उपयोग ऊष्मा वाहक के रूप में किया जाता है।

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर पर। मैं कसम खाता हूँ, प्रोफेसर,
अकदमीशियन रूसी अकादमीतकनीकी विज्ञान, मास्को

हाल के दशकों में, दुनिया अधिक की दिशा पर विचार कर रही है प्रभावी उपयोगप्राकृतिक गैस, तेल, कोयले के आंशिक प्रतिस्थापन के उद्देश्य से पृथ्वी की गहरी गर्मी की ऊर्जा। यह न केवल उच्च भू-तापीय मापदंडों वाले क्षेत्रों में, बल्कि दुनिया के किसी भी क्षेत्र में भी संभव हो जाएगा जब इंजेक्शन और उत्पादन कुओं की ड्रिलिंग और उनके बीच परिसंचरण प्रणाली बनाना।

हाल के दशकों में बढ़ती रुचि वैकल्पिक स्रोतऊर्जा हाइड्रोकार्बन ईंधन भंडार की कमी और कई पर्यावरणीय समस्याओं को हल करने की आवश्यकता के कारण होती है। उद्देश्य कारक (जीवाश्म ईंधन और यूरेनियम के भंडार, साथ ही पारंपरिक आग और परमाणु ऊर्जा के कारण पर्यावरण में परिवर्तन) हमें यह दावा करने की अनुमति देते हैं कि ऊर्जा उत्पादन के नए तरीकों और रूपों में संक्रमण अपरिहार्य है।

विश्व अर्थव्यवस्था वर्तमान में पारंपरिक और नए ऊर्जा स्रोतों के तर्कसंगत संयोजन के लिए संक्रमण की ओर बढ़ रही है। पृथ्वी की ऊष्मा उनमें से पहले स्थान पर है।

भूतापीय ऊर्जा संसाधनों को हाइड्रोजियोलॉजिकल और पेट्रोजियोथर्मल में विभाजित किया गया है। उनमें से पहले को शीतलक द्वारा दर्शाया जाता है (वे केवल 1% . का निर्माण करते हैं) सामान्य संसाधनभूतापीय ऊर्जा) - भूजल, भाप और भाप-पानी का मिश्रण। दूसरी भूतापीय ऊर्जा है जो गर्म चट्टानों में निहित है।

प्राकृतिक भाप और भूतापीय जल के निष्कर्षण के लिए हमारे देश और विदेश में उपयोग की जाने वाली फव्वारा तकनीक (स्व-स्पिल) सरल, लेकिन अक्षम है। स्व-बहने वाले कुओं की कम प्रवाह दर के साथ, उनका ताप उत्पादन केवल भूतापीय जलाशयों की एक छोटी गहराई पर ड्रिलिंग की लागत की भरपाई कर सकता है उच्च तापमानथर्मल विसंगतियों के क्षेत्रों में। कई देशों में ऐसे कुओं की सेवा का जीवन 10 साल तक भी नहीं पहुंचता है।

साथ ही, अनुभव पुष्टि करता है कि प्राकृतिक भाप के उथले संग्राहकों की उपस्थिति में, भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए भू-तापीय ऊर्जा संयंत्र का निर्माण सबसे लाभदायक विकल्प है। ऐसे जियोटीपीपी के संचालन ने अन्य प्रकार के बिजली संयंत्रों की तुलना में अपनी प्रतिस्पर्धात्मकता दिखाई है। इसलिए, हमारे देश में कामचटका प्रायद्वीप और कुरील श्रृंखला के द्वीपों पर, क्षेत्रों में भूतापीय जल और भाप हाइड्रोथर्म के भंडार का उपयोग उत्तरी काकेशस, और संभवतः अन्य क्षेत्रों में भी शीघ्रता से और समयबद्ध तरीके से। लेकिन भाप जमा एक दुर्लभ वस्तु है, इसके ज्ञात और अनुमानित भंडार छोटे हैं। गर्मी और बिजली के पानी के बहुत अधिक सामान्य जमा हमेशा उपभोक्ता के करीब नहीं होते हैं - गर्मी आपूर्ति वस्तु। यह उनके प्रभावी उपयोग के बड़े पैमाने पर होने की संभावना को बाहर करता है।

अक्सर, स्केलिंग का मुकाबला करने के मुद्दे एक जटिल समस्या में विकसित हो जाते हैं। भूतापीय का उपयोग, एक नियम के रूप में, एक गर्मी वाहक के रूप में खनिजयुक्त स्रोतों से लोहे के ऑक्साइड, कैल्शियम कार्बोनेट और सिलिकेट संरचनाओं के साथ बोरहोल क्षेत्रों का अतिवृद्धि होता है। इसके अलावा, क्षरण-जंग और स्केलिंग की समस्याएं उपकरण के संचालन पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। समस्या, विषाक्त अशुद्धियों वाले खनिजयुक्त और अपशिष्ट जल का निर्वहन भी है। इसलिए, सबसे सरल फव्वारा प्रौद्योगिकी भू-तापीय संसाधनों के व्यापक विकास के आधार के रूप में काम नहीं कर सकती है।

क्षेत्र में प्रारंभिक अनुमानों के अनुसार रूसी संघ 40-250 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ थर्मल पानी के अनुमानित भंडार, 35-200 ग्राम / लीटर की लवणता और 3000 मीटर तक की गहराई 21-22 मिलियन एम 3 / दिन है, जो 30-40 मिलियन टन जलने के बराबर है। ईंधन के बराबर। साल में।

कामचटका प्रायद्वीप और कुरील द्वीप समूह में 150-250 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ भाप-वायु मिश्रण का अनुमानित भंडार 500 हजार एम 3 / दिन है। और 40-100 डिग्री सेल्सियस - 150 हजार एम 3 / दिन के तापमान के साथ थर्मल पानी का भंडार।

लगभग 8 मिलियन m3/दिन की प्रवाह दर वाले तापीय जल के भंडार, जिसमें 10 g/l तक की लवणता और 50 °C से ऊपर का तापमान होता है, को विकास के लिए सर्वोच्च प्राथमिकता माना जाता है।

अधिकता अधिक मूल्यभविष्य की ऊर्जा के लिए तापीय ऊर्जा का निष्कर्षण है, व्यावहारिक रूप से अटूट पेट्रोजियोथर्मल संसाधन। ठोस गर्म चट्टानों में घिरी यह भूतापीय ऊर्जा, भूमिगत तापीय ऊर्जा के कुल संसाधनों का 99% है। 4-6 किमी की गहराई पर, 300-400 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले द्रव्यमान केवल कुछ ज्वालामुखियों के मध्यवर्ती कक्षों के पास पाए जा सकते हैं, लेकिन 100-150 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ गर्म चट्टानें लगभग हर जगह वितरित की जाती हैं। ये गहराई, और रूस के काफी महत्वपूर्ण हिस्से में 180-200 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ।

अरबों वर्षों से, पृथ्वी के अंदर परमाणु, गुरुत्वाकर्षण और अन्य प्रक्रियाओं ने तापीय ऊर्जा उत्पन्न की है और जारी है। इसमें से कुछ उत्सर्जित होता है अंतरिक्ष, और गर्मी आंतों में जमा हो जाती है, अर्थात। ठोस, तरल और की गर्मी सामग्री गैसीय चरण स्थलीय पदार्थऔर भूतापीय ऊर्जा कहलाती है।

अंतर्गर्भाशयी गर्मी की निरंतर पीढ़ी अपने बाहरी नुकसान की भरपाई करती है, भूतापीय ऊर्जा के संचय के स्रोत के रूप में कार्य करती है और इसके संसाधनों के नवीकरणीय हिस्से को निर्धारित करती है। उप-मृदा की कुल गर्मी हटाने के लिए पृथ्वी की सतहदुनिया में बिजली संयंत्रों की वर्तमान क्षमता का तीन गुना और 30 TW होने का अनुमान है।

हालांकि, यह स्पष्ट है कि नवीकरणीयता केवल सीमित प्राकृतिक संसाधनों के लिए मायने रखती है, और भू-तापीय ऊर्जा की कुल क्षमता व्यावहारिक रूप से अटूट है, क्योंकि इसे पृथ्वी के लिए उपलब्ध गर्मी की कुल मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाना चाहिए।

यह कोई संयोग नहीं है कि हाल के दशकों में, दुनिया प्राकृतिक गैस, तेल और कोयले को आंशिक रूप से बदलने के लिए पृथ्वी की गहरी गर्मी की ऊर्जा के अधिक कुशल उपयोग की दिशा पर विचार कर रही है। यह न केवल उच्च भू-तापीय मापदंडों वाले क्षेत्रों में, बल्कि दुनिया के किसी भी क्षेत्र में भी संभव हो जाएगा जब इंजेक्शन और उत्पादन कुओं की ड्रिलिंग और उनके बीच परिसंचरण प्रणाली बनाना।

बेशक, चट्टानों की कम तापीय चालकता के साथ प्रभावी कार्यपरिसंचारी प्रणाली, गर्मी निष्कर्षण क्षेत्र में पर्याप्त रूप से विकसित ताप विनिमय सतह होना या बनाना आवश्यक है। इस तरह की सतह झरझरा परतों और प्राकृतिक फ्रैक्चर प्रतिरोध के क्षेत्रों के पास होती है, जो अक्सर उपरोक्त गहराई पर पाए जाते हैं, जिसकी पारगम्यता शीतलक के जबरन निस्पंदन को रॉक ऊर्जा के कुशल निष्कर्षण के साथ व्यवस्थित करना संभव बनाती है, साथ ही साथ कृत्रिम निर्माणहाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग द्वारा कम पारगम्य झरझरा द्रव्यमान में व्यापक ताप विनिमय सतह (आंकड़ा देखें)।

वर्तमान में, हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग का उपयोग किया जाता है तेल व गैस उद्योगविकास के दौरान तेल की वसूली बढ़ाने के लिए जलाशय की पारगम्यता बढ़ाने के तरीके के रूप में तैल का खेत. आधुनिक तकनीक एक संकीर्ण लेकिन लंबी दरार, या एक छोटी लेकिन चौड़ी दरार बनाना संभव बनाती है। 2-3 किमी तक के फ्रैक्चर वाले हाइड्रोलिक फ्रैक्चर के उदाहरण ज्ञात हैं।

ठोस चट्टानों में निहित मुख्य भू-तापीय संसाधनों को निकालने का घरेलू विचार 1914 की शुरुआत में के.ई. ओब्रुचेव।

1963 में, ब्रॉडकास्टिंग कैओस कॉम्प्लेक्स के परिसर में हीटिंग और एयर कंडीशनिंग के लिए झरझरा गठन चट्टानों से गर्मी निकालने के लिए पेरिस में पहला जीसीसी बनाया गया था। 1985 में, लगभग 150,000 टन तेल की वार्षिक बचत के साथ, 450 मेगावाट की कुल तापीय क्षमता के साथ 64 जीसीसी पहले से ही फ्रांस में काम कर रहे थे। उसी वर्ष, यूएसएसआर में ग्रोज़्नी शहर के पास खानकला घाटी में इस तरह का पहला जीसीसी बनाया गया था।

1977 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी की परियोजना के अनुसार, न्यू मैक्सिको राज्य में फेंटन हिल साइट पर लगभग अभेद्य द्रव्यमान के हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के साथ एक प्रायोगिक जीसीसी का परीक्षण शुरू हुआ। कुएं के माध्यम से इंजेक्शन (इंजेक्शन) ठंड ताजा पानी 2.7 किमी की गहराई पर हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग द्वारा गठित 8000 m2 के क्षेत्र के साथ एक ऊर्ध्वाधर फ्रैक्चर में रॉक मास (185 डिग्री सेल्सियस) के साथ हीट एक्सचेंज के कारण गर्म किया गया था। एक अन्य कुएं (उत्पादन) में भी, इस दरार को पार करते हुए, भाप जेट के रूप में सतह पर अत्यधिक गरम पानी आ गया। दबाव में एक बंद सर्किट में घूमते समय, सतह पर अत्यधिक गर्म पानी का तापमान 160-180 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया, और सिस्टम की तापीय शक्ति - 4-5 मेगावाट। आसपास के द्रव्यमान में शीतलक का रिसाव कुल प्रवाह का लगभग 1% था। यांत्रिक और रासायनिक अशुद्धियों की सांद्रता (0.2 g/l तक) ताजे पानी की स्थितियों के अनुरूप होती है पेय जल. हाइड्रोलिक फ्रैक्चर को फिक्सिंग की आवश्यकता नहीं थी और इसे खुला रखा गया था द्रव - स्थैतिक दबावतरल पदार्थ। इसमें विकसित होने वाला मुक्त संवहन प्रदान किया गया प्रभावी भागीदारीएक गर्म चट्टान द्रव्यमान के बहिर्वाह की लगभग पूरी सतह के ताप विनिमय में।

लंबे समय से तेल और गैस उद्योग में महारत हासिल करने और अभ्यास करने वाले इच्छुक ड्रिलिंग और हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के तरीकों के आधार पर गर्म अभेद्य चट्टानों से भूमिगत तापीय ऊर्जा की निकासी का कारण नहीं था। भूकंपीय गतिविधि, या पर्यावरण पर कोई अन्य हानिकारक प्रभाव।

1983 में, ब्रिटिश वैज्ञानिकों ने कार्नवेल में ग्रेनाइट के हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग के साथ एक प्रायोगिक जीसीसी बनाकर अमेरिकी अनुभव को दोहराया। इसी तरह के कार्यजर्मनी, स्वीडन में आयोजित किया गया। संयुक्त राज्य अमेरिका में 224 से अधिक भू-तापीय तापन परियोजनाएं लागू की गई हैं। हालांकि, यह माना जाता है कि भू-तापीय संसाधन अमेरिका की भविष्य की गैर-विद्युत तापीय ऊर्जा जरूरतों का बड़ा हिस्सा प्रदान कर सकते हैं। जापान में, 2000 में जियोटीपीपी की क्षमता लगभग 50 गीगावॉट तक पहुंच गई।

वर्तमान में, भूतापीय संसाधनों का अनुसंधान और अन्वेषण 65 देशों में किया जाता है। विश्व में भूतापीय ऊर्जा के आधार पर लगभग 10 गीगावाट की कुल क्षमता वाले स्टेशन बनाए गए हैं। संयुक्त राष्ट्र भूतापीय ऊर्जा के विकास में सक्रिय रूप से सहयोग कर रहा है।

भूतापीय शीतलक के उपयोग में दुनिया के कई देशों में संचित अनुभव से पता चलता है कि अनुकूल परिस्थितियों में वे थर्मल और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में 2-5 गुना अधिक लाभदायक हैं। गणना से पता चलता है कि एक भू-तापीय कुआं प्रति वर्ष 158 हजार टन कोयले की जगह ले सकता है।

इस प्रकार, पृथ्वी की गर्मी, शायद, एकमात्र प्रमुख नवीकरणीय ऊर्जा संसाधन है, जिसका तर्कसंगत विकास आधुनिक ईंधन ऊर्जा की तुलना में ऊर्जा की लागत को कम करने का वादा करता है। समान रूप से अटूट ऊर्जा क्षमता के साथ, सौर और थर्मोन्यूक्लियर इंस्टॉलेशनदुर्भाग्य से, मौजूदा ईंधन की तुलना में अधिक महंगा होगा।

पृथ्वी की ऊष्मा के विकास के बहुत लंबे इतिहास के बावजूद, आज भूतापीय प्रौद्योगिकी अभी तक अपने उच्च विकास तक नहीं पहुंच पाई है। पृथ्वी की तापीय ऊर्जा का विकास अनुभव कर रहा है बड़ी मुश्किलेंगहरे कुओं के निर्माण के दौरान, जो शीतलक को सतह पर लाने के लिए एक चैनल हैं। उच्च बॉटमहोल तापमान (200-250 डिग्री सेल्सियस) के कारण, पारंपरिक रॉक काटने के उपकरण ऐसी परिस्थितियों में काम करने के लिए अनुपयुक्त हैं, ड्रिल और केसिंग पाइप, सीमेंट स्लरी, ड्रिलिंग तकनीक, अच्छी तरह से आवरण और पूर्णता के चयन के लिए विशेष आवश्यकताएं हैं। घरेलू माप उपकरण, सीरियल ऑपरेशनल फिटिंग और उपकरण एक ऐसे डिज़ाइन में निर्मित होते हैं जो तापमान को 150-200 ° C से अधिक नहीं होने देता है। कुओं की पारंपरिक गहरी यांत्रिक ड्रिलिंग में कभी-कभी वर्षों की देरी होती है और इसके लिए महत्वपूर्ण वित्तीय लागतों की आवश्यकता होती है। मुख्य उत्पादन परिसंपत्तियों में, कुओं की लागत 70 से 90% तक है। भू-तापीय संसाधनों के मुख्य भाग के विकास के लिए एक प्रगतिशील तकनीक बनाकर ही इस समस्या को हल किया जा सकता है और इसे हल किया जाना चाहिए। गर्म चट्टानों से ऊर्जा का निष्कर्षण।

रूसी वैज्ञानिकों और विशेषज्ञों का हमारा समूह एक वर्ष से अधिक समय से रूसी संघ के क्षेत्र में पृथ्वी की गर्म चट्टानों की अटूट, नवीकरणीय गहरी तापीय ऊर्जा को निकालने और उपयोग करने की समस्या से निपट रहा है। काम का उद्देश्य घरेलू के आधार पर बनाना है, उच्च प्रौद्योगिकीपृथ्वी की पपड़ी की आंतों में गहरी पैठ के लिए तकनीकी साधन। वर्तमान में, ड्रिलिंग टूल (बीएस) के कई प्रकार विकसित किए गए हैं, जिनका विश्व अभ्यास में कोई एनालॉग नहीं है।

बीएस के पहले संस्करण का काम करंट से जुड़ा है पारंपरिक तकनीकअच्छी तरह से ड्रिलिंग। हार्ड रॉक ड्रिलिंग गति ( औसत घनत्व 2500-3300 किग्रा/एम3) 30 मीटर/घंटा तक, कुएं का व्यास 200-500 मिमी। बीएस का दूसरा संस्करण एक स्वायत्त और स्वचालित मोड में कुओं की ड्रिलिंग करता है। प्रक्षेपण एक विशेष प्रक्षेपण और स्वीकृति मंच से किया जाता है, जहां से इसके आंदोलन को नियंत्रित किया जाता है। कठोर चट्टानों में एक हजार मीटर बीएस कुछ ही घंटों में गुजर सकेगा। कुएं का व्यास 500 से 1000 मिमी तक। पुन: प्रयोज्य बीएस विकल्पों में एक बड़ा है आर्थिक दक्षताऔर विशाल संभावित मूल्य। उत्पादन में बीएस की शुरूआत कुओं के निर्माण में एक नया चरण खोलेगी और पृथ्वी की तापीय ऊर्जा के अटूट स्रोतों तक पहुंच प्रदान करेगी।

गर्मी की आपूर्ति की जरूरतों के लिए, देश भर में कुओं की आवश्यक गहराई 3-4.5 हजार मीटर तक होती है और 5-6 हजार मीटर से अधिक नहीं होती है। आवास और सांप्रदायिक गर्मी की आपूर्ति के लिए ताप वाहक का तापमान करता है 150 डिग्री सेल्सियस से आगे न जाएं। औद्योगिक सुविधाओं के लिए, तापमान, एक नियम के रूप में, 180-200 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होता है।

जीसीसी बनाने का उद्देश्य रूसी संघ के दूरस्थ, दुर्गम और अविकसित क्षेत्रों को निरंतर, सस्ती, सस्ती गर्मी प्रदान करना है। जीसीएस के संचालन की अवधि 25-30 वर्ष या उससे अधिक है। स्टेशनों की पेबैक अवधि (खाते में) नवीनतम तकनीकड्रिलिंग) - 3-4 साल।

आने वाले वर्षों में गैर-विद्युत जरूरतों के लिए भू-तापीय ऊर्जा के उपयोग के लिए उपयुक्त क्षमता के रूसी संघ में निर्माण लगभग 600 मिलियन टन समकक्ष ईंधन की जगह लेगा। बचत 2 ट्रिलियन रूबल तक हो सकती है।

2030 तक, अग्नि ऊर्जा को 30% तक बदलने के लिए ऊर्जा क्षमता बनाना संभव हो जाता है, और 2040 तक रूसी संघ के ऊर्जा संतुलन से ईंधन के रूप में जैविक कच्चे माल को लगभग पूरी तरह से समाप्त करना संभव हो जाता है।

साहित्य

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धरती की गर्मी। संभावित स्रोतआंतरिक गर्मी

जियोथर्मी- विज्ञान जो पृथ्वी के तापीय क्षेत्र का अध्ययन करता है। पृथ्वी की सतह का औसत तापमान है सामान्य प्रवृत्तिकमी करने के लिए। तीन अरब साल पहले पृथ्वी की सतह पर औसत तापमान 71 o था, अब यह 17 o है। ऊष्मा के स्रोत (थर्मल) ) पृथ्वी के क्षेत्र आंतरिक और बाहरी प्रक्रियाएं हैं। पृथ्वी की गर्मी सौर विकिरण के कारण होती है और ग्रह की आंतों में उत्पन्न होती है। दोनों स्रोतों से ऊष्मा प्रवाह के मूल्य मात्रात्मक रूप से अत्यंत भिन्न हैं और ग्रह के जीवन में उनकी भूमिकाएँ भिन्न हैं। पृथ्वी का सौर ताप इसकी सतह द्वारा प्राप्त कुल ऊष्मा का 99.5% है, और आंतरिक ताप 0.5% है। इसके अलावा, आंतरिक गर्मी का प्रवाह पृथ्वी पर बहुत असमान रूप से वितरित किया जाता है और मुख्य रूप से ज्वालामुखी के प्रकट होने के स्थानों में केंद्रित होता है।

वाह्य स्रोतसौर विकिरण है . सौर ऊर्जा का आधा हिस्सा पृथ्वी की पपड़ी की सतह, वनस्पति और निकट-सतह परत द्वारा अवशोषित किया जाता है। अन्य आधा विश्व अंतरिक्ष में परिलक्षित होता है। सौर विकिरणपृथ्वी की सतह के तापमान को लगभग 0 0 C के औसत पर बनाए रखता है। सूर्य पृथ्वी की सतह परत को 8 - 30 मीटर की औसत गहराई तक गर्म करता है, 25 मीटर की औसत गहराई के साथ, सौर ताप का प्रभाव समाप्त हो जाता है और तापमान स्थिर (तटस्थ परत) हो जाता है। यह गहराई समुद्री जलवायु वाले क्षेत्रों में न्यूनतम और उपध्रुवीय क्षेत्र में अधिकतम है। इस सीमा के नीचे क्षेत्र के औसत वार्षिक तापमान के अनुरूप स्थिर तापमान की एक पेटी होती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, मास्को में कृषि के क्षेत्र में। अकादमी तिमिरयाज़ेव, 20 मीटर की गहराई पर, 1882 से तापमान हमेशा 4.2 o C के बराबर बना हुआ है। पेरिस में, 28 मीटर की गहराई पर, एक थर्मामीटर ने 100 से अधिक वर्षों के लिए लगातार 11.83 o C दिखाया है। एक के साथ परत स्थिर तापमान सबसे गहरा होता है जहां बारहमासी ( पर्माफ्रॉस्ट। निरंतर तापमान के बेल्ट के नीचे भू-तापीय क्षेत्र होता है, जो कि पृथ्वी द्वारा ही उत्पन्न गर्मी की विशेषता है।

आंतरिक स्रोत पृथ्वी की आंतें हैं। पृथ्वी अंतरिक्ष में विकीर्ण होती है अधिक गर्मीकी तुलना में यह सूर्य से प्राप्त करता है। आंतरिक स्रोतों में ग्रह के पिघलने के समय से अवशिष्ट ऊष्मा, ऊष्मा शामिल हैं थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएंपृथ्वी की आंतों में बहना, गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण संपीड़न की गर्मी, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं की गर्मी, आदि (जैसे ज्वारीय घर्षण)। आंतों से गर्मी मुख्य रूप से चलती क्षेत्रों से आती है। गहराई के साथ तापमान में वृद्धि अस्तित्व के साथ जुड़ी हुई है आंतरिक स्रोतगर्मी - क्षय रेडियोधर्मी समस्थानिक- यू, थ, के, पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण भेदभाव, ज्वारीय घर्षण, एक्ज़ोथिर्मिक रेडॉक्स रसायनिक प्रतिक्रिया, कायापलट और चरण संक्रमण. गहराई के साथ तापमान में वृद्धि की दर कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है - तापीय चालकता, चट्टानों की पारगम्यता, ज्वालामुखी कक्षों की निकटता आदि।

स्थिर तापमान के बेल्ट के नीचे तापमान में औसतन 1 o प्रति 33 मीटर की वृद्धि होती है ( भूतापीय चरण) या 3 o प्रत्येक 100 मीटर ( भूतापीय ढाल) ये मान पृथ्वी के तापीय क्षेत्र के संकेतक हैं। यह स्पष्ट है कि ये मान पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों या क्षेत्रों में औसत और परिमाण में भिन्न हैं। भूतापीय चरण पृथ्वी पर विभिन्न बिंदुओं पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, मॉस्को में - 38.4 मीटर, लेनिनग्राद में - 19.6, आर्कान्जेस्क में - 10. तो, ड्रिलिंग करते समय गहरा कुआंकोला प्रायद्वीप पर, 12 किमी की गहराई पर, 150 डिग्री का तापमान माना गया, वास्तव में यह लगभग 220 डिग्री निकला। उत्तरी कैस्पियन में 3000 मीटर की गहराई पर कुओं की ड्रिलिंग करते समय, तापमान 150 डिग्री माना जाता था, लेकिन यह 108 डिग्री निकला।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्षेत्र की जलवायु विशेषताएं और औसत वार्षिक तापमान भू-तापीय चरण के मूल्य में परिवर्तन को प्रभावित नहीं करते हैं, इसके कारण निम्नलिखित हैं:

1) एक विशेष क्षेत्र बनाने वाली चट्टानों की विभिन्न तापीय चालकता में। तापीय चालकता के माप के तहत 1 सेकंड में स्थानांतरित कैलोरी में गर्मी की मात्रा को समझा जाता है। 1 डिग्री सेल्सियस के तापमान ढाल के साथ 1 सेमी 2 के एक खंड के माध्यम से;

2) चट्टानों की रेडियोधर्मिता में, तापीय चालकता और रेडियोधर्मिता जितनी अधिक होगी, भूतापीय चरण उतना ही कम होगा;

3) चट्टानों की घटना और उनकी घटना की उम्र की विभिन्न स्थितियों में; टिप्पणियों से पता चला है कि सिलवटों में एकत्रित परतों में तापमान तेजी से बढ़ता है, उनमें अक्सर उल्लंघन (दरारें) होते हैं, जिसके माध्यम से गहराई से गर्मी की पहुंच की सुविधा होती है;

4) चरित्र भूजल: गर्म भूजल की धाराएँ गर्म चट्टानें, ठंडी - ठंडी;

5) समुद्र से दूरी: समुद्र के पास पानी के द्रव्यमान से चट्टानों के ठंडा होने के कारण, भू-तापीय चरण बड़ा होता है, और संपर्क में यह छोटा होता है।

भूतापीय चरण के विशिष्ट मूल्य को जानना बहुत व्यावहारिक महत्व का है।

1. खानों को डिजाइन करते समय यह महत्वपूर्ण है। कुछ मामलों में, गहरे कामकाज में तापमान को कृत्रिम रूप से कम करने के उपाय करना आवश्यक होगा (तापमान - शुष्क हवा में एक व्यक्ति के लिए 50 डिग्री सेल्सियस और गीली हवा में 40 डिग्री सेल्सियस की सीमा है); दूसरों में, बड़ी गहराई पर काम करना संभव होगा।

2. बहुत महत्वपहाड़ी क्षेत्रों में सुरंग खोदने के दौरान तापमान की स्थिति का आकलन है।

3. पृथ्वी के आंतरिक भाग की भू-तापीय स्थितियों के अध्ययन से पृथ्वी की सतह पर उभरने वाले भाप और गर्म झरनों का उपयोग करना संभव हो जाता है। भूमिगत गर्मी का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, इटली, आइसलैंड में; रूस में, कामचटका में प्राकृतिक ताप पर एक प्रायोगिक औद्योगिक बिजली संयंत्र बनाया गया था।

भूतापीय चरण के आकार पर डेटा का उपयोग करके, कोई पृथ्वी के गहरे क्षेत्रों की तापमान स्थितियों के बारे में कुछ अनुमान लगा सकता है। यदि हम भूतापीय चरण का औसत मान 33 मीटर लें और मान लें कि गहराई के साथ तापमान में वृद्धि समान रूप से होती है, तो 100 किमी की गहराई पर तापमान 3000 डिग्री सेल्सियस होगा। यह तापमान सभी के गलनांक से अधिक है। पृथ्वी पर ज्ञात पदार्थ, इसलिए इस गहराई पर पिघला हुआ द्रव्यमान होना चाहिए। लेकिन 31,000 एटीएम के भारी दबाव के कारण। अतितापित द्रव्यमानों में द्रवों के गुण नहीं होते, लेकिन वे ठोस पिंड की विशेषताओं से संपन्न होते हैं।

गहराई के साथ, भूतापीय कदम स्पष्ट रूप से उल्लेखनीय रूप से बढ़ना चाहिए। यदि हम मान लें कि गहराई के साथ कदम नहीं बदलता है, तो पृथ्वी के केंद्र में तापमान लगभग 200,000 डिग्री होना चाहिए, और गणना के अनुसार, यह 5000 - 10,000 डिग्री से अधिक नहीं हो सकता है।

यह ऊर्जा वैकल्पिक स्रोतों से संबंधित है। आजकल, वे अधिक से अधिक बार संसाधनों को प्राप्त करने की संभावनाओं का उल्लेख करते हैं जो ग्रह हमें देता है। हम कह सकते हैं कि हम अक्षय ऊर्जा के लिए फैशन के युग में रहते हैं। एक भीड़ बनाई जाती है तकनीकी समाधानइस क्षेत्र में , योजनाएं, सिद्धांत।

यह पृथ्वी की आंत में गहरा है और इसमें नवीकरण के गुण हैं, दूसरे शब्दों में यह अंतहीन है। वैज्ञानिकों के अनुसार शास्त्रीय संसाधन समाप्त होने लगे हैं, तेल, कोयला, गैस समाप्त हो जाएगी।

नेस्जावेलिर जियोथर्मल पावर प्लांट, आइसलैंड

इसलिए, व्यक्ति धीरे-धीरे ऊर्जा उत्पादन के नए वैकल्पिक तरीकों को अपनाने की तैयारी कर सकता है। नीचे पृथ्वी की पपड़ीएक शक्तिशाली कोर है। इसका तापमान 3000 से 6000 डिग्री के बीच होता है। लिथोस्फेरिक प्लेटों की गति इसकी जबरदस्त शक्ति को प्रदर्शित करती है। यह स्वयं को मैग्मा के ज्वालामुखीय स्लोशिंग के रूप में प्रकट करता है। गहराई में, रेडियोधर्मी क्षय होता है, कभी-कभी ऐसी प्राकृतिक आपदाओं को प्रेरित करता है।

आमतौर पर मैग्मा सतह से आगे बढ़े बिना उसे गर्म करता है। इस प्रकार गीजर या गर्म पानी के कुंड प्राप्त होते हैं। इस प्रकार, कोई उपयोग कर सकता है शारीरिक प्रक्रियाएंमें सही उद्देश्यमानवता के लिए।

भूतापीय ऊर्जा स्रोतों के प्रकार

इसे आमतौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: हाइड्रोथर्मल और पेट्रोथर्मल ऊर्जा। पहला द्वारा बनाया गया है गर्म झरने, और दूसरा प्रकार है सतह पर और पृथ्वी की गहराई में तापमान का अंतर। इसे आपके अपने शब्दों में कहें तो, एक हाइड्रोथर्मल स्प्रिंग भाप और गर्म पानी से बना होता है, जबकि एक पेट्रोथर्मल स्प्रिंग गहरे भूमिगत छिपा होता है।

विश्व में भूतापीय ऊर्जा की विकास क्षमता का मानचित्र

पेट्रोथर्मल ऊर्जा के लिए, दो कुओं को ड्रिल करना, एक को पानी से भरना आवश्यक है, जिसके बाद एक उड़ने वाली प्रक्रिया होगी, जो सतह पर आ जाएगी। भूतापीय क्षेत्रों के तीन वर्ग हैं:

• भूतापीय - महाद्वीपीय प्लेटों के पास स्थित है। 80C/किमी से अधिक तापमान प्रवणता। एक उदाहरण के रूप में, लार्डेरेलो का इतालवी कम्यून। एक बिजली संयंत्र है
• सेमी-थर्मल - तापमान 40 - 80 सी / किमी। ये प्राकृतिक जलभृत हैं, जिनमें कुचल चट्टानें हैं। फ्रांस में कुछ जगहों पर इस तरह से इमारतों को गर्म किया जाता है।
• सामान्य - 40 सी/किमी से कम ढाल। ऐसे क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व सबसे आम है

वे उपभोग के लिए एक उत्कृष्ट स्रोत हैं। वे अंदर हैं चट्टान, एक निश्चित गहराई पर। आइए वर्गीकरण पर करीब से नज़र डालें:

• एपिथर्मल - तापमान 50 से 90 s . तक
• मेसोथर्मल - 100 - 120 s
• हाइपोथर्मल - 200 s . से अधिक

ये प्रजातियां से बनी हैं रासायनिक संरचना. इसके आधार पर, पानी का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बिजली के उत्पादन में, गर्मी की आपूर्ति (थर्मल मार्ग), कच्चे माल का आधार।

वीडियो: भूतापीय ऊर्जा

गर्मी आपूर्ति प्रक्रिया

पानी का तापमान 50 -60 डिग्री है, जो आवासीय क्षेत्र के हीटिंग और गर्म आपूर्ति के लिए इष्टतम है। हीटिंग सिस्टम की आवश्यकता निर्भर करती है भौगोलिक स्थितितथा वातावरण की परिस्थितियाँ. और लोगों को लगातार गर्म पानी की आपूर्ति की जरूरत है। इस प्रक्रिया के लिए जीटीएस (जियोथर्मल थर्मल स्टेशन) बनाए जा रहे हैं।

यदि तापीय ऊर्जा के शास्त्रीय उत्पादन के लिए एक बॉयलर हाउस का उपयोग किया जाता है जो ठोस खपत करता है या गैस ईंधन, तो इस उत्पादन में एक गीजर स्रोत का उपयोग किया जाता है। तकनीकी प्रक्रियाबहुत ही सरल, समान संचार, थर्मल लाइन और उपकरण। यह एक अच्छी तरह से ड्रिल करने के लिए पर्याप्त है, इसे गैसों से साफ करें, फिर इसे बॉयलर रूम में पंपों के साथ भेजें, जहां तापमान अनुसूची बनाए रखी जाएगी, और फिर यह हीटिंग मुख्य में प्रवेश करेगी।

मुख्य अंतर यह है कि ईंधन बॉयलर का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है। यह थर्मल ऊर्जा की लागत को काफी कम करता है। सर्दियों में, ग्राहकों को गर्मी और गर्म पानी की आपूर्ति होती है, और गर्मियों में केवल गर्म पानी की आपूर्ति होती है।

विद्युत उत्पादन

बिजली के उत्पादन में हॉट स्प्रिंग्स, गीजर मुख्य घटक हैं। इसके लिए कई योजनाओं का उपयोग किया जाता है, विशेष बिजली संयंत्र बनाए जा रहे हैं। जीटीएस डिवाइस:

• डीएचडब्ल्यू टैंक
• पंप
• गैस विभाजक
• भाप विभाजक
• टर्बाइन उत्पन्न करना
• संधारित्र
• बूस्टर पंप
• टैंक - कूलर

जैसा कि आप देख सकते हैं, सर्किट का मुख्य तत्व भाप कनवर्टर है। इससे शुद्ध भाप प्राप्त करना संभव हो जाता है, क्योंकि इसमें एसिड होता है जो टरबाइन उपकरण को नष्ट कर देता है। तकनीकी चक्र में मिश्रित योजना का उपयोग करना संभव है, अर्थात प्रक्रिया में पानी और भाप शामिल हैं। तरल गैसों, साथ ही भाप से शुद्धिकरण के पूरे चरण से गुजरता है।

बाइनरी स्रोत के साथ सर्किट

काम करने वाला घटक कम क्वथनांक वाला तरल है। थर्मल पानीबिजली के उत्पादन में भी भाग लेता है और द्वितीयक कच्चे माल के रूप में कार्य करता है।

इसकी सहायता से कम क्वथनांक स्रोत भाप का निर्माण होता है। इस तरह के काम के चक्र के साथ जीटीएस पूरी तरह से स्वचालित हो सकता है और रखरखाव कर्मियों की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है। अधिक शक्तिशाली स्टेशन दो-सर्किट योजना का उपयोग करते हैं। इस प्रकार का बिजली संयंत्र 10 मेगावाट की क्षमता तक पहुंचने की अनुमति देता है। डबल सर्किट संरचना:

• स्टीम जनरेटर
• टर्बाइन
• संधारित्र
• बेदखलदार
• शाखा पंप
• गरम करनेवाला
• बाष्पीकरण करनेवाला

प्रायोगिक उपयोग

स्रोतों का विशाल भंडार वार्षिक ऊर्जा खपत से कई गुना अधिक है। लेकिन मानव जाति द्वारा केवल एक छोटा सा अंश उपयोग किया जाता है। स्टेशनों का निर्माण 1916 का है। इटली में, 7.5 मेगावाट की क्षमता वाला पहला जियोटीपीपी बनाया गया था। उद्योग सक्रिय रूप से ऐसे देशों में विकसित हो रहा है जैसे: यूएसए, आइसलैंड, जापान, फिलीपींस, इटली।

संभावित स्थलों की सक्रिय खोज और निष्कर्षण के अधिक सुविधाजनक तरीके चल रहे हैं। उत्पादन क्षमता साल दर साल बढ़ रही है। यदि हम आर्थिक संकेतकों को ध्यान में रखते हैं, तो ऐसे उद्योग की लागत कोयले से चलने वाले ताप विद्युत संयंत्रों के बराबर होती है। आइसलैंड लगभग पूरी तरह से सांप्रदायिक और आवास स्टॉक को जीटी स्रोत के साथ कवर करता है। 80% घर उपयोग करते हैं गर्म पानीकुओं से। संयुक्त राज्य अमेरिका के विशेषज्ञों का दावा है कि, उचित विकास के साथ, जियोटीपीपी वार्षिक खपत से 30 गुना अधिक उत्पादन कर सकते हैं। अगर हम क्षमता की बात करें तो दुनिया के 39 देश अगर पृथ्वी की आंतों को 100 प्रतिशत तक इस्तेमाल कर लें तो खुद को पूरी तरह से बिजली मुहैया करा सकेंगे।