დედამიწის თერმული ენერგიის ძირითადი წყაროები. გეოთერმული ენერგია და მისი წარმოების მეთოდები

ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი ᲖᲔ. ვფიცავ, პროფესორო,
აკადემიკოსი რუსეთის აკადემიატექნოლოგიური მეცნიერებები, მოსკოვი

AT ბოლო ათწლეულებისმსოფლიოში განიხილება მიმართულება უფრო ეფექტური გამოყენებადედამიწის ღრმა სითბოს ენერგია ბუნებრივი აირის, ნავთობის, ნახშირის ნაწილობრივი ჩანაცვლების მიზნით. ეს შესაძლებელი გახდება არა მხოლოდ მაღალი გეოთერმული პარამეტრების მქონე რაიონებში, არამედ ნებისმიერ რაიონში. გლობუსისაინექციო და საწარმოო ჭების ბურღვისა და მათ შორის ცირკულაციის სისტემების შექმნისას.

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მსოფლიოში ალტერნატიული ენერგიის წყაროებისადმი გაზრდილი ინტერესი გამოწვეულია ნახშირწყალბადების საწვავის მარაგების ამოწურვით და რიგი პრობლემების გადაჭრის აუცილებლობით. გარემოსდაცვითი საკითხები. ობიექტური ფაქტორები (წიაღისეული საწვავის და ურანის რეზერვები, ასევე ტრადიციული ხანძრისა და ატომური ენერგიით გამოწვეული გარემოს ცვლილებები) საშუალებას გვაძლევს ვამტკიცოთ, რომ ენერგიის წარმოების ახალ მეთოდებსა და ფორმებზე გადასვლა გარდაუვალია.

მსოფლიო ეკონომიკა ამჟამად მიდის ტრადიციული და ახალი ენერგიის წყაროების რაციონალურ კომბინაციაზე გადასვლაზე. დედამიწის სიცხე მათ შორის ერთ-ერთ პირველ ადგილს იკავებს.

გეოთერმული ენერგიის რესურსები იყოფა ჰიდროგეოლოგიურ და პეტროგეოთერმულად. მათგან პირველი წარმოდგენილია სითბოს მატარებლებით (შეადგენს მთლიანი გეოთერმული ენერგიის რესურსების მხოლოდ 1%-ს) - მიწისქვეშა წყლები, ორთქლი და ორთქლი-წყლის ნარევები. ეს უკანასკნელი არის გეოთერმული ენერგია, რომელიც შეიცავს ინკანდესენტს კლდეებიოჰ.

შადრევანი ტექნოლოგია (თვითგამოშვება), რომელიც გამოიყენება ჩვენს ქვეყანაში და მის ფარგლებს გარეთ ბუნებრივი ორთქლისა და გეომოპოვებისთვის თერმული წყლებიმარტივი, მაგრამ არაეფექტური. თვითნაკადის ჭაბურღილების დაბალი დინების სიჩქარით, მათი სითბოს წარმოებას შეუძლია ბურღვის ხარჯების ანაზღაურება მხოლოდ გეოთერმული რეზერვუარების არაღრმა სიღრმეზე მაღალი ტემპერატურით თერმული ანომალიების ადგილებში. ბევრ ქვეყანაში ასეთი ჭაბურღილების მომსახურების ვადა 10 წელსაც კი არ აღწევს.

ამავდროულად, გამოცდილება ადასტურებს, რომ ბუნებრივი ორთქლის ზედაპირული კოლექტორების არსებობის პირობებში, გეოთერმული ელექტროსადგურის მშენებლობა გეოთერმული ენერგიის გამოყენების ყველაზე მომგებიანი ვარიანტია. ასეთი გეოტესების ფუნქციონირებამ აჩვენა მათი კონკურენტუნარიანობა სხვა ტიპის ელექტროსადგურებთან შედარებით. ამიტომ, გეოთერმული წყლებისა და ორთქლის ჰიდროთერმების რეზერვების გამოყენება ჩვენს ქვეყანაში კამჩატკის ნახევარკუნძულზე და კურილის ჯაჭვის კუნძულებზე, ჩრდილოეთ კავკასიის რეგიონებში და ასევე, შესაძლოა, სხვა რაიონებშიც მიზანშეწონილი და დროულია. მაგრამ ორთქლის საბადოები იშვიათობაა, მისი ცნობილი და პროგნოზირებული მარაგი მცირეა. სითბოს და ელექტროენერგიის წყლის ბევრად უფრო გავრცელებული საბადოები ყოველთვის არ არის საკმარისად ახლოს მომხმარებელთან - სითბოს მიწოდების ობიექტთან. ეს გამორიცხავს მათი ეფექტური გამოყენების დიდი მასშტაბის შესაძლებლობას.

ხშირად შიგნით რთული პრობლემააჭარბებს მარილიანობის წინააღმდეგ ბრძოლის საკითხებს. გეოთერმული, როგორც წესი, მინერალიზებული წყაროების სითბოს მატარებლად გამოყენება იწვევს ჭაბურღილის ზონების გადაჭარბებულ ზრდას რკინის ოქსიდით, კალციუმის კარბონატით და სილიკატური წარმონაქმნებით. გარდა ამისა, ეროზია-კოროზიის და სკალირების პრობლემები უარყოფითად მოქმედებს აღჭურვილობის მუშაობაზე. პრობლემა, ასევე, არის მინერალიზებული და ტოქსიკური მინარევების შემცველი ჩამდინარე წყლების ჩაშვება. აქედან გამომდინარე, უმარტივესი შადრევანი ტექნოლოგია არ შეიძლება გახდეს გეოთერმული რესურსების ფართო განვითარების საფუძველი.

ავტორი წინასწარი შეფასებებიტერიტორიაზე რუსეთის ფედერაციათერმული წყლების პროგნოზირებული მარაგი 40-250 °C ტემპერატურით, 35-200 გ/ლ მარილიანობით და 3000 მ-მდე სიღრმით არის 21-22 მილიონი მ3/დღეში, რაც უდრის 30-40 მილიონი ტონას დაწვას. ექვივალენტური საწვავი. წელს.

ორთქლის ჰაერის ნარევის სავარაუდო მარაგი 150-250 °C ტემპერატურაზე კამჩატკას ნახევარკუნძულზე და კურილის კუნძულებზე შეადგენს 500 ათასი მ3/დღეში. და თერმული წყლების მარაგი 40-100 ° C ტემპერატურაზე - 150 ათასი მ3 / დღეში.

განვითარების უმთავრეს პრიორიტეტად ითვლება თერმული წყლების მარაგი, რომელთა ხარჯი დაახლოებით 8 მილიონი მ3/დღეშია, 10 გ/ლ-მდე მარილიანობით და 50 °C-ზე მაღალი ტემპერატურით.

მომავლის ენერგიისთვის გაცილებით დიდი მნიშვნელობა აქვს თერმული ენერგიის, პრაქტიკულად ამოუწურავი პეტროგეოთერმული რესურსების მოპოვებას. ეს გეოთერმული ენერგია, რომელიც ჩასმულია მყარ ცხელ ქანებში, არის მიწისქვეშა თერმული ენერგიის მთლიანი რესურსების 99%. 4-6 კმ-მდე სიღრმეზე 300-400 °C ტემპერატურით მასივები გვხვდება მხოლოდ ზოგიერთი ვულკანის შუალედური კამერების მახლობლად, მაგრამ ცხელი ქანები 100-150 °C ტემპერატურის მქონე თითქმის ყველგანაა გავრცელებული. ამ სიღრმეებში და 180-200 °C ტემპერატურით რუსეთის ტერიტორიის საკმაოდ მნიშვნელოვან ნაწილში.

მილიარდობით წლის განმავლობაში, ბირთვული, გრავიტაციული და სხვა პროცესები დედამიწის შიგნით წარმოქმნიდნენ და აგრძელებენ თერმული ენერგიის გამომუშავებას. მისი ნაწილი ასხივებს გარე სივრცეში, სიცხე კი სიღრმეში გროვდება, ე.ი. მყარი, თხევადი და აირისებრი ფაზების სითბოს შემცველობა ხმელეთის მატერიადა ეწოდება გეოთერმული ენერგია.

მიწისქვეშა სითბოს უწყვეტი გამომუშავება ანაზღაურებს მას გარე დანაკარგები, ემსახურება გეოთერმული ენერგიის დაგროვების წყაროს და განსაზღვრავს მისი რესურსების განახლებად ნაწილს. წიაღის მთლიანი სითბოს მოცილება მდე დედამიწის ზედაპირისამჯერ აღემატება მსოფლიოში ელექტროსადგურების ამჟამინდელ სიმძლავრეს და შეფასებულია 30 ტვ.

თუმცა, ცხადია, რომ განახლებადობა მნიშვნელოვანია მხოლოდ შეზღუდული ბუნებრივი რესურსები, ა საერთო პოტენციალიგეოთერმული ენერგია პრაქტიკულად ამოუწურავია, რადგან ის უნდა განისაზღვროს როგორც სულდედამიწისთვის ხელმისაწვდომი სითბო.

შემთხვევითი არ არის, რომ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, მსოფლიო განიხილავს დედამიწის ღრმა სითბოს ენერგიის უფრო ეფექტურად გამოყენების მიმართულებას, რათა ნაწილობრივ შეცვალოს ბუნებრივი აირი, ნავთობი და ქვანახშირი. ეს შესაძლებელი გახდება არა მხოლოდ მაღალი გეოთერმული პარამეტრების მქონე რაიონებში, არამედ მსოფლიოს ნებისმიერ რაიონში საინექციო და წარმოების ჭაბურღილების ბურღვისა და მათ შორის ცირკულაციის სისტემების შექმნისას.

რა თქმა უნდა, ქანების დაბალი თბოგამტარობით, ცირკულაციის სისტემების ეფექტური მუშაობისთვის, აუცილებელია სითბოს ამოღების ზონაში საკმარისად განვითარებული სითბოს გაცვლის ზედაპირის არსებობა ან შექმნა. ასეთი ზედაპირი ხშირად გვხვდება ფოროვან წარმონაქმნებში და ბუნებრივი მოტეხილობის წინააღმდეგობის ზონებში, რომლებიც ხშირად გვხვდება ზემოთ მოცემულ სიღრმეებში, რომელთა გამტარიანობა შესაძლებელს ხდის გამაგრილებლის იძულებითი ფილტრაციის ორგანიზებას კლდის ენერგიის ეფექტური მოპოვებით, აგრეთვე ჰიდრავლიკური მოტეხილობით დაბალგამტარ ფოროვან მასივებში ვრცელი თბოგამცვლელი ზედაპირის ხელოვნურად შექმნა (იხ. სურათი).

ამჟამად გამოიყენება ჰიდრავლიკური მოტეხილობა ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაროგორც რეზერვუარის გამტარიანობის გაზრდის გზა ნავთობის მოპოვების გასაძლიერებლად ნავთობის საბადოების განვითარებაში. თანამედროვე ტექნოლოგია შესაძლებელს ხდის შექმნას ვიწრო, მაგრამ გრძელი ბზარი, ან მოკლე, მაგრამ ფართო. ცნობილია ჰიდრავლიკური მოტეხილობების მაგალითები 2-3 კმ-მდე სიგრძის მოტეხილობებით.

მყარ ქანებში შემავალი ძირითადი გეოთერმული რესურსების მოპოვების შიდა იდეა ჯერ კიდევ 1914 წელს გამოითქვა კ.ე. ობრუჩევი.

1963 წელს, პირველი GCC შეიქმნა პარიზში, რომელიც გამოიმუშავებდა სითბოს ფოროვანი წარმონაქმნის ქანებიდან გათბობისა და კონდიცირების მიზნით მაუწყებლობის ქაოსის კომპლექსის შენობებში. 1985 წელს საფრანგეთში უკვე ფუნქციონირებდა 64 GCC, რომელთა ჯამური თერმული სიმძლავრე იყო 450 მეგავატი, წლიური დანაზოგით დაახლოებით 150,000 ტონა ნავთობი. იმავე წელს პირველი ასეთი GCC შეიქმნა სსრკ-ში ხანკალას ხეობაში ქალაქ გროზნოს მახლობლად.

1977 წელს, აშშ-ს ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიის პროექტის ფარგლებში, ექსპერიმენტული GCC-ის ტესტები თითქმის გაუვალი მასივის ჰიდრავლიკური მოტეხილობით დაიწყო ნიუ-მექსიკოს შტატში, ფენტონ ჰილზე. ჭაბურღილიდან (ინექციით) შეყვანილი ცივი მტკნარი წყალი თბებოდა კლდის მასით (185 OC) თბოგაცვლის გამო 8000 მ2 ფართობის ვერტიკალურ ნაპრალში, რომელიც წარმოიქმნა ჰიდრავლიკური ნაპრალის შედეგად 2,7 კმ სიღრმეზე. სხვა ჭაბურღილში (წარმოებაში), ასევე ამ ნაპრალის გადაკვეთისას, ზედმეტად გახურებული წყალი ორთქლის ჭავლის სახით ამოვიდა ზედაპირზე. წნევის ქვეშ დახურულ წრეში ცირკულირებისას ზედაპირზე ზედმეტად გაცხელებული წყლის ტემპერატურა 160-180 °C-ს აღწევდა, ხოლო სისტემის თერმული სიმძლავრე 4-5 მეგავატს. გამაგრილებლის გაჟონვამ მიმდებარე მასივში შეადგინა მთლიანი ნაკადის დაახლოებით 1%. მექანიკური და ქიმიური მინარევების კონცენტრაცია (0,2 გ/ლ-მდე) შეესაბამებოდა მტკნარი წყლის პირობებს. წყლის დალევა. ჰიდრავლიკური მოტეხილობა არ საჭიროებდა ფიქსაციას და ღიად ინახებოდა სითხის ჰიდროსტატიკური წნევით. მასში განვითარებული თავისუფალი კონვექცია უზრუნველყოფდა ეფექტურ მონაწილეობას ცხელი კლდის მასის გამონაბოლქვის თითქმის მთელი ზედაპირის სითბოს გაცვლაში.

მიწისქვეშა თერმული ენერგიის მოპოვება ცხელი წყალგაუმტარი ქანებიდან, დახრილი ბურღვისა და ჰიდრავლიკური მოტეხილობის მეთოდებზე დაყრდნობით, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში იყო ათვისებული და პრაქტიკაში ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში, არ იწვევდა სეისმურ აქტივობას და არც სხვა. მტკივნეული ეფექტებიგარემოზე.

1983 წელს ბრიტანელმა მეცნიერებმა გაიმეორეს ამერიკული გამოცდილება კარნველში გრანიტების ჰიდრავლიკური გატეხვით ექსპერიმენტული GCC შექმნით. მსგავსი სამუშაოებიგერმანიაში, შვედეთში გაიმართა. აშშ-ში 224-ზე მეტი გეოთერმული გათბობის პროექტი განხორციელდა. თუმცა, ვარაუდობენ, რომ გეოთერმულ რესურსებს შეუძლიათ უზრუნველყონ შეერთებული შტატების მომავალი არაელექტრული თერმული ენერგიის მოთხოვნილების ძირითადი ნაწილი. იაპონიაში GeoTPP-ის სიმძლავრემ 2000 წელს მიაღწია დაახლოებით 50 GW-ს.

ამჟამად გეოთერმული რესურსების კვლევა-ძიება მიმდინარეობს 65 ქვეყანაში. მსოფლიოში, გეოთერმული ენერგიის საფუძველზე, შეიქმნა სადგურები, რომელთა საერთო სიმძლავრეა დაახლოებით 10 გვტ. გაერთიანებული ერების ორგანიზაცია აქტიურად უჭერს მხარს გეოთერმული ენერგიის განვითარებას.

გეოთერმული გამაგრილებლების გამოყენებისას მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაში დაგროვილი გამოცდილება აჩვენებს, რომ ქ ხელსაყრელი პირობებიისინი 2-5-ჯერ უფრო მომგებიანი აღმოჩნდებიან ვიდრე თბო და ატომური ელექტროსადგურები. გამოთვლები აჩვენებს, რომ ერთ გეოთერმულ ჭას შეუძლია წელიწადში 158 ათასი ტონა ნახშირის ჩანაცვლება.

ამრიგად, დედამიწის სითბო, ალბათ, ერთადერთი ძირითადი განახლებადი ენერგიის რესურსია, რომლის რაციონალური განვითარება გვპირდება ენერგიის ღირებულების შემცირებას თანამედროვე საწვავის ენერგიასთან შედარებით. თანაბრად ამოუწურავი ენერგეტიკული პოტენციალით, მზის და თერმობირთვული დანადგარებისამწუხაროდ, უფრო ძვირი იქნება, ვიდრე არსებული საწვავი.

დედამიწის სითბოს განვითარების ძალიან გრძელი ისტორიის მიუხედავად, დღეს გეოთერმული ტექნოლოგია ჯერ არ მიუღწევია თავისას მაღალი განვითარება. დედამიწის თერმული ენერგიის განვითარება მშენებლობაში დიდ სირთულეებს განიცდის ღრმა ჭაბურღილები, რომლებიც წარმოადგენს გამაგრილებლის ზედაპირზე გამოტანის არხს. ფსკერის მაღალი ტემპერატურის გამო (200-250 °C), ტრადიციული კლდის საჭრელი ხელსაწყოები უვარგისია ასეთ პირობებში სამუშაოდ, არსებობს სპეციალური მოთხოვნები საბურღი და გარსაცმის მილების, ცემენტის ნამცხვრების, ბურღვის ტექნოლოგიის, ჭაბურღილის გარსაცმისა და დასრულების შერჩევისთვის. საყოფაცხოვრებო საზომი მოწყობილობა, სერიული ოპერაციული ფიტინგები და აღჭურვილობა იწარმოება ისეთი დიზაინით, რომელიც საშუალებას იძლევა ტემპერატურა არ აღემატებოდეს 150-200 ° C. ჭაბურღილების ტრადიციული ღრმა მექანიკური ბურღვა ხანდახან დაგვიანებულია წლების განმავლობაში და მოითხოვს მნიშვნელოვან ფინანსურ ხარჯებს. ძირითად საწარმოო აქტივებში ჭაბურღილების ღირებულება 70-დან 90%-მდეა. ეს პრობლემა შეიძლება და უნდა მოგვარდეს მხოლოდ გეოთერმული რესურსების ძირითადი ნაწილის განვითარების პროგრესული ტექნოლოგიის შექმნით, ე.ი. ენერგიის მოპოვება ცხელი ქანებიდან.

ჩვენი რუსი მეცნიერებისა და სპეციალისტების ჯგუფი ერთ წელზე მეტია, რაც რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე დედამიწის ცხელი ქანების ამოუწურავი, განახლებადი ღრმა თერმული ენერგიის მოპოვებისა და გამოყენების პრობლემას ეხება. სამუშაოს მიზანია შექმნა საშინაო, მაღალი ტექნოლოგიების საფუძველზე ტექნიკური საშუალებებიდედამიწის ქერქის ნაწლავებში ღრმა შეღწევისთვის. ამჟამად შემუშავებულია საბურღი ხელსაწყოების (BS) რამდენიმე ვარიანტი, რომლებსაც მსოფლიო პრაქტიკაში ანალოგი არ გააჩნიათ.

BS-ის პირველი ვერსიის მუშაობა დაკავშირებულია მიმდინარეობასთან ტრადიციული ტექნოლოგიაჭაბურღილის ბურღვა. მყარი ქანების ბურღვის სიჩქარე ( საშუალო სიმკვრივე 2500-3300 კგ/მ3) 30 მ/სთ-მდე, ჭაბურღილის დიამეტრი 200-500 მმ. BS-ის მეორე ვარიანტი ახორციელებს ჭაბურღილების ბურღვას ავტონომიურ და ავტომატურ რეჟიმში. გაშვება ხორციელდება სპეციალური გაშვებისა და მიღების პლატფორმიდან, საიდანაც კონტროლდება მისი მოძრაობა. მყარ კლდეებში ათასი მეტრი BS-ის გავლა რამდენიმე საათში შეძლებს. ჭაბურღილის დიამეტრი 500-დან 1000 მმ-მდე. მრავალჯერადი გამოყენების BS ვარიანტებს აქვთ დიდი ეკონომიკური ეფექტურობა და უზარმაზარი პოტენციური ღირებულება. BS-ის წარმოებაში დანერგვა გაიხსნება ახალი ეტაპიჭაბურღილების მშენებლობაში და უზრუნველყოს დედამიწის თერმული ენერგიის ამოუწურავი წყაროების ხელმისაწვდომობა.

თბომომარაგების საჭიროებისთვის ჭაბურღილების საჭირო სიღრმე მთელი ქვეყნის მასშტაბით არის 3-4,5 ათასი მეტრის დიაპაზონში და არ აღემატება 5-6 ათას მეტრს. საბინაო და კომუნალური სითბოს მიწოდებისთვის სითბოს გადამზიდველის ტემპერატურა დგას. არ გადააჭარბოს 150 °C-ს. სამრეწველო ობიექტებისთვის ტემპერატურა, როგორც წესი, არ აღემატება 180-200 °C-ს.

GCC-ის შექმნის მიზანია უზრუნველყოს მუდმივი, ხელმისაწვდომი, იაფი სითბო რუსეთის ფედერაციის შორეულ, ძნელად მისადგომ და განუვითარებელ რეგიონებში. GCS-ის მუშაობის ხანგრძლივობაა 25-30 წელი ან მეტი. სადგურების ანაზღაურებადი პერიოდი (ბურღვის უახლესი ტექნოლოგიების გათვალისწინებით) 3-4 წელია.

მომავალი წლების განმავლობაში რუსეთის ფედერაციაში გეოთერმული ენერგიის არაელექტრული საჭიროებისთვის გამოსაყენებლად შესაბამისი სიმძლავრეების შექმნა ჩაანაცვლებს დაახლოებით 600 მილიონი ტონა ექვივალენტურ საწვავს. დანაზოგი შეიძლება იყოს 2 ტრილიონ რუბლამდე.

2030 წლამდე შესაძლებელი ხდება ენერგეტიკული სიმძლავრეების შექმნა ცეცხლოვანი ენერგიის 30%-მდე ჩანაცვლებისთვის, ხოლო 2040 წლამდე ორგანული ნედლეულის, როგორც საწვავის, თითქმის მთლიანად აღმოფხვრა რუსეთის ფედერაციის ენერგეტიკული ბალანსიდან.

ლიტერატურა

1. გონჩაროვი ს.ა. თერმოდინამიკა. მოსკოვი: MGTUim. ნ.ე. Bauman, 2002. 440 გვ.

2. დიადკინი იუ.დ. და ა.შ.გეოთერმული თერმული ფიზიკა. პეტერბურგი: ნაუკა, 1993. 255 გვ.

3. მინერალური რესურსების ბაზარუსეთის საწვავი-ენერგეტიკული კომპლექსი. სტატუსი და პროგნოზი / V.K. Branchhugov, E.A. გავრილოვი, ვ.ს. ლიტვინენკო და სხვები. ვ.ზ. გარიპოვა, ე.ა. კოზლოვსკი. M. 2004. 548 გვ.

4. Novikov G. P. და სხვები ჭაბურღილების ბურღვა თერმული წყლებისთვის. მ.: ნედრა, 1986. 229 გვ.

საზოგადოების განვითარებასთან და ჩამოყალიბებასთან ერთად კაცობრიობამ დაიწყო ენერგიის მოპოვების უფრო და უფრო თანამედროვე და ამავე დროს ეკონომიური გზების ძიება. ამისთვის დღეს შენდება სხვადასხვა სადგურები, მაგრამ ამავე დროს ფართოდ გამოიყენება დედამიწის წიაღში შემავალი ენერგია. Როგორ გამოიყურება? შევეცადოთ გავერკვეთ.

გეოთერმული ენერგია

უკვე სახელწოდებიდან ირკვევა, რომ იგი წარმოადგენს დედამიწის შინაგან სითბოს. დედამიწის ქერქის ქვეშ არის მაგმის ფენა, რომელიც წარმოადგენს ცეცხლოვან-თხევად სილიკატურ დნობას. კვლევის მონაცემებით, ამ სითბოს ენერგეტიკული პოტენციალი ბევრად აღემატება მსოფლიოს ბუნებრივი აირის მარაგების ენერგიას, ისევე როგორც ნავთობს. ზედაპირზე გამოდის მაგმა - ლავა. და ყველაზე აქტიურიდაფიქსირდა დედამიწის იმ ფენებში, რომლებზეც საზღვრები მდებარეობს ტექტონიკური ფილები, და ასევე იქ, სადაც დედამიწის ქერქი ხასიათდება სიმძიმით. გეოთერმული ენერგიადედამიწა შემდეგნაირად მიიღება: პლანეტის ლავა და წყლის რესურსები კონტაქტშია, რის შედეგადაც წყალი მკვეთრად თბება. ეს იწვევს გეიზერის ამოფრქვევას, ეგრეთ წოდებული ცხელი ტბების და მიწისქვეშა დინების წარმოქმნას. ანუ სწორედ ბუნების ის ფენომენები, რომელთა თვისებებიც აქტიურად გამოიყენება ენერგიებად.

ხელოვნური გეოთერმული წყაროები

დედამიწის ნაწლავებში არსებული ენერგია გონივრულად უნდა იქნას გამოყენებული. მაგალითად, არსებობს მიწისქვეშა ქვაბების შექმნის იდეა. ამისათვის თქვენ უნდა გაბურღოთ საკმარისი სიღრმის ორი ჭა, რომლებიც დაკავშირებული იქნება ბოლოში. ანუ, გამოდის, რომ გეოთერმული ენერგიის მიღება შესაძლებელია მიწის თითქმის ნებისმიერ კუთხეში ინდუსტრიულად: ცივი წყალი წყალსაცავში ერთი ჭაბურღილის მეშვეობით ჩაიტუმბება, ხოლო მეორის მეშვეობით ცხელი წყალი ან ორთქლი მოიპოვება. ხელოვნური სითბოს წყაროები იქნება მომგებიანი და რაციონალური, თუ მიღებული სითბო უზრუნველყოფს მეტ ენერგიას. ორთქლი შეიძლება გაიგზავნოს ტურბინის გენერატორებში, რომლებიც გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას.

რა თქმა უნდა, მოპოვებული სითბო მხოლოდ მცირე ნაწილია, რაც ხელმისაწვდომია მთლიან რეზერვებში. მაგრამ უნდა გვახსოვდეს, რომ ღრმა სითბო მუდმივად შეივსება ქანების შეკუმშვის, ნაწლავების სტრატიფიკაციის პროცესების გამო. ექსპერტების აზრით, დედამიწის ქერქი აგროვებს სითბოს, რომლის საერთო რაოდენობა 5000-ჯერ მეტია. კალორიული ღირებულებამთლიანობაში დედამიწის ყველა წიაღისეული რესურსი. გამოდის, რომ ასეთი ხელოვნურად შექმნილი გეოთერმული სადგურების მუშაობის დრო შეიძლება შეუზღუდავი იყოს.

წყაროს მახასიათებლები

წყაროები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის გეოთერმული ენერგიის მოპოვებას, თითქმის შეუძლებელია სრულად გამოყენება. ისინი არსებობენ მსოფლიოს 60-ზე მეტ ქვეყანაში, ყველაზე მეტი ხმელეთის ვულკანებით წყნარი ოკეანის ვულკანური ცეცხლის რგოლის ტერიტორიაზე. მაგრამ პრაქტიკაში ირკვევა, რომ გეოთერმული წყაროებია სხვადასხვა რეგიონებშისამყაროები სრულიად განსხვავდებიან თავიანთი თვისებებით, კერძოდ, საშუალო ტემპერატურა, მარილიანობა, აირის შემადგენლობა, მჟავიანობა და ა.შ.

გეიზერები დედამიწაზე ენერგიის წყაროა, რომელთა თავისებურებანი ისაა, რომ ისინი გარკვეული ინტერვალებითდაასხით მდუღარე წყალი. ამოფრქვევის შემდეგ, აუზი თავისუფალი ხდება წყლისგან, მის ფსკერზე შეგიძლიათ იხილოთ არხი, რომელიც ღრმად ჩადის მიწაში. გეიზერები ენერგიის წყაროდ გამოიყენება ისეთ რეგიონებში, როგორიცაა კამჩატკა, ისლანდია, Ახალი ზელანდიადა ჩრდილოეთ ამერიკადა ცალკეული გეიზერები ასევე გვხვდება ზოგიერთ სხვა რაიონში.

საიდან მოდის ენერგია?

გაუციებელი მაგმა დედამიწის ზედაპირთან ძალიან ახლოს მდებარეობს. მისგან გამოიყოფა აირები და ორთქლები, რომლებიც ამოდის და გადის ბზარებში. მიწისქვეშა წყლებთან შერევით იწვევენ მათ გაცხელებას, თავად გადაიქცევიან ცხელ წყალში, რომელშიც იხსნება მრავალი ნივთიერება. ეს წყალი დედამიწის ზედაპირზე გამოიყოფა სახით გეოთერმული წყაროები: ცხელი წყაროები, მინერალური წყლები, გეიზერები და ა.შ. მეცნიერთა აზრით, დედამიწის ცხელი ნაწლავები არის გამოქვაბულები ან კამერები, რომლებიც დაკავშირებულია გადასასვლელებით, ბზარებითა და არხებით. ისინი უბრალოდ ივსება მიწისქვეშა წყლებით და მათთან ძალიან ახლოს არის მაგმა კამერები. ამ ბუნებრივი გზით წარმოიქმნება დედამიწის თერმული ენერგია.

დედამიწის ელექტრული ველი

ბუნებაში არის კიდევ ერთი ალტერნატიული ენერგიის წყარო, რომელიც განახლებადი, ეკოლოგიურად სუფთა და მარტივი გამოსაყენებელია. მართალია, ჯერჯერობით ეს წყარო მხოლოდ შესწავლილია და პრაქტიკაში არ გამოიყენება. ამრიგად, დედამიწის პოტენციური ენერგია დევს მის ელექტრულ ველში. ამ გზით შეგიძლიათ მიიღოთ ენერგია ელექტროსტატიკის ძირითადი კანონების და მახასიათებლების შესწავლის საფუძველზე ელექტრული ველიᲓედამიწა. სინამდვილეში, ჩვენი პლანეტა ელექტრული თვალსაზრისით არის სფერული კონდენსატორი, რომელიც დამუხტულია 300000 ვოლტამდე. მის შიდა სფეროს აქვს უარყოფითი მუხტი, ხოლო გარე - იონოსფერო - დადებითი. არის იზოლატორი. მისი მეშვეობით ხდება იონური და კონვექციური დენების მუდმივი ნაკადი, რომლებიც აღწევს ათასობით ამპერს. თუმცა, პოტენციური განსხვავება ფირფიტებს შორის ამ შემთხვევაში არ მცირდება.

ეს ვარაუდობს, რომ ბუნებაში არსებობს გენერატორი, რომლის როლი არის მუდმივად შეავსოს მუხტების გაჟონვა კონდენსატორის ფირფიტებიდან. დედამიწის მაგნიტური ველი მოქმედებს როგორც ასეთი გენერატორი, რომელიც ბრუნავს ჩვენს პლანეტასთან ერთად ნაკადში მზის ქარი. დედამიწის მაგნიტური ველის ენერგიის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ენერგიის მომხმარებლის ამ გენერატორთან შეერთებით. ამისათვის თქვენ უნდა დააყენოთ საიმედო საფუძველი.

განახლებადი წყაროები

ვინაიდან ჩვენი პლანეტის მოსახლეობა სტაბილურად იზრდება, ჩვენ გვჭირდება უფრო და უფრო მეტი ენერგია მოსახლეობის უზრუნველსაყოფად. დედამიწის ნაწლავებში შემავალი ენერგია შეიძლება ძალიან განსხვავებული იყოს. მაგალითად, არსებობს განახლებადი წყაროები: ქარი, მზის და წყლის ენერგია. ისინი ეკოლოგიურად სუფთაა და ამიტომ შეგიძლიათ მათი გამოყენება გარემოს ზიანის მიყენების შიშის გარეშე.

წყლის ენერგია

ეს მეთოდი გამოიყენება მრავალი საუკუნის განმავლობაში. დღეს აშენდა დიდი რაოდენობით კაშხლები და რეზერვუარები, რომლებშიც წყალი გამოიყენება ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. ამ მექანიზმის არსი მარტივია: მდინარის დინების გავლენით ბრუნავს ტურბინების ბორბლები, შესაბამისად, წყლის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად.

დღეს არის დიდი რიცხვიჰიდროელექტროსადგურები, რომლებიც გარდაქმნიან წყლის ნაკადის ენერგიას ელექტროენერგიად. ამ მეთოდის თავისებურება ის არის, რომ ის განახლებადია, შესაბამისად, ასეთ დიზაინებს დაბალი ღირებულება აქვს. სწორედ ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ ჰიდროელექტროსადგურების მშენებლობას საკმაოდ დიდი დრო სჭირდება და თავად პროცესი ძალიან ძვირი ჯდება, მიუხედავად ამისა, ეს ობიექტები მნიშვნელოვნად აჯობებს ელექტროინტენსიურ ინდუსტრიებს.

მზის ენერგია: თანამედროვე და პერსპექტიული

მზის ენერგია მიიღება გამოყენებით მზის პანელები, მაგრამ თანამედროვე ტექნოლოგიებიამისთვის ახალი მეთოდების გამოყენების საშუალებას იძლევა. მსოფლიოში ყველაზე დიდი სისტემა კალიფორნიის უდაბნოშია აგებული. ის სრულად უზრუნველყოფს ენერგიით 2000 სახლს. დიზაინი მუშაობს შემდეგნაირად: სარკეები ასახავს მზის სხივები, რომლებიც იგზავნება ცენტრალური წყლის ქვაბში. ადუღდება და იქცევა ორთქლად, რომელიც აქცევს ტურბინას. ის, თავის მხრივ, დაკავშირებულია ელექტრო გენერატორთან. ქარი ასევე შეიძლება გამოვიყენოთ როგორც ენერგია, რომელსაც დედამიწა გვაძლევს. ქარი აფრქვევს იალქნებს, აქცევს ქარის წისქვილებს. ახლა კი მისი დახმარებით შეგიძლიათ შექმნათ მოწყობილობები, რომლებიც გამოიმუშავებენ ელექტრო ენერგიას. ქარის წისქვილის პირების ბრუნვით ის ამოძრავებს ტურბინის ლილვს, რომელიც, თავის მხრივ, დაკავშირებულია ელექტრო გენერატორთან.

დედამიწის შიდა ენერგია

ის გაჩნდა რამდენიმე პროცესის შედეგად, რომელთაგან მთავარია აკრეცია და რადიოაქტიურობა. მეცნიერთა აზრით, დედამიწისა და მისი მასის ფორმირება მოხდა რამდენიმე მილიონი წლის განმავლობაში და ეს მოხდა პლანეტების წარმოქმნის გამო. ისინი ერთმანეთს ეწეოდნენ, შესაბამისად, დედამიწის მასა სულ უფრო და უფრო გაიზარდა. მას შემდეგ, რაც ჩვენმა პლანეტამ დაიწყო თანამედროვე მასა, მაგრამ ჯერ კიდევ მოკლებული იყო ატმოსფეროსგან, მასზე მეტეორიული და ასტეროიდების სხეულები დაუბრკოლებლად დაეცა. ამ პროცესს უბრალოდ აკრეცია ჰქვია და ამან გამოიწვია ის, რომ გამოვიდა მნიშვნელოვანი გრავიტაციული ენერგია. და უფრო დიდი სხეულები მოხვდნენ პლანეტაზე მეტიგამოუშვა დედამიწის ნაწლავებში არსებული ენერგია.

ამ გრავიტაციულმა დიფერენციაციამ გამოიწვია ის ფაქტი, რომ ნივთიერებებმა დაიწყეს გამოყოფა: მძიმე ნივთიერებები უბრალოდ ჩაიძირა, ხოლო მსუბუქი და აქროლადი ნივთიერებები ცურავდა. დიფერენციაცია ასევე იმოქმედა გრავიტაციული ენერგიის დამატებით გამოყოფაზე.

ატომური ენერგია

დედამიწის ენერგიის გამოყენება შეიძლება სხვადასხვა გზით მოხდეს. მაგალითად, ატომური ელექტროსადგურების მშენებლობის დახმარებით, როდესაც თერმული ენერგია გამოიყოფა დაშლის გამო ყველაზე პატარა ნაწილაკებიატომების მატერია. ძირითადი საწვავი არის ურანი, რომელიც შეიცავს დედამიწის ქერქში. ბევრს მიაჩნია, რომ ენერგიის მოპოვების ეს მეთოდი ყველაზე პერსპექტიულია, მაგრამ მისი გამოყენება უამრავ პრობლემასთან არის დაკავშირებული. პირველი, ურანი ასხივებს რადიაციას, რომელიც კლავს ყველა ცოცხალ ორგანიზმს. გარდა ამისა, თუ ეს ნივთიერება მოხვდება ნიადაგში ან ატმოსფეროში, მაშინ მოხდება ნამდვილი ადამიანის მიერ შექმნილი კატასტროფა. სამწუხარო შედეგებიჩერნობილის ატომურ ელექტროსადგურზე მომხდარ ავარიას დღემდე განვიცდით. საშიშროება მდგომარეობს იმაში, რომ რადიოაქტიური ნარჩენები შეიძლება ძალიან, ძალიან დაემუქროს ყველა ცოცხალ არსებას. დიდი დროათასწლეულების განმავლობაში.

ახალი დრო - ახალი იდეები

რა თქმა უნდა, ხალხი ამით არ ჩერდება და ყოველწლიურად სულ უფრო მეტი მცდელობა ხდება ენერგიის მისაღებად ახალი გზების პოვნა. თუ დედამიწის სითბოს ენერგია მიიღება საკმაოდ მარტივად, მაშინ ზოგიერთი მეთოდი არც ისე მარტივია. მაგალითად, როგორც ენერგიის წყარო, სავსებით შესაძლებელია ბიოლოგიური გაზის გამოყენება, რომელიც მიიღება ნარჩენების გახრწნის დროს. მისი გამოყენება შესაძლებელია სახლების და წყლის გასათბობად.

ისინი სულ უფრო და უფრო ხშირად შენდება, როდესაც წყალსაცავის პირებზე დამონტაჟებულია კაშხლები და ტურბინები, რომლებიც ამოძრავებს ადიდებულმა და დინებამ, შესაბამისად, მიიღება ელექტროენერგია.

ნაგვის წვა, ენერგიას ვიღებთ

კიდევ ერთი მეთოდი, რომელიც უკვე გამოიყენება იაპონიაში, არის შექმნა ნარჩენების ინსინერატორები. დღეს ისინი შენდება ინგლისში, იტალიაში, დანიაში, გერმანიაში, საფრანგეთში, ნიდერლანდებსა და აშშ-ში, მაგრამ მხოლოდ იაპონიაში დაიწყეს ამ საწარმოების გამოყენება არა მხოლოდ მათი დანიშნულებისამებრ, არამედ ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. ადგილობრივ ქარხნებში მთელი ნაგვის 2/3 იწვება, ხოლო ქარხნები აღჭურვილია ორთქლის ტურბინებით. შესაბამისად, ისინი სითბოს და ელექტროენერგიას აწვდიან მიმდებარე ტერიტორიებს. ამასთან, ხარჯების მხრივ, ასეთი საწარმოს აშენება გაცილებით მომგებიანია, ვიდრე თბოელექტროსადგურის აშენება.

უფრო მაცდურია დედამიწის სითბოს გამოყენების პერსპექტივა, სადაც კონცენტრირებულია ვულკანები. ამ შემთხვევაში არ იქნება საჭირო დედამიწის ზედმეტად ღრმად გაბურღვა, ვინაიდან უკვე 300-500 მეტრის სიღრმეზე ტემპერატურა წყლის დუღილის ტემპერატურაზე ორჯერ მაინც მაღალი იქნება.

არსებობს ელექტროენერგიის გამომუშავების ისეთი გზაც, რადგან წყალბადი - უმარტივესი და მსუბუქი ქიმიური ელემენტი - შეიძლება ჩაითვალოს იდეალურ საწვავად, რადგან სწორედ იქ არის წყალი. თუ წყალბადს დაწვავთ, შეგიძლიათ მიიღოთ წყალი, რომელიც იშლება ჟანგბადად და წყალბადად. წყალბადის ალი თავისთავად უვნებელია, ანუ გარემოსთვის ზიანი არ იქნება. ამ ელემენტის თავისებურება ის არის, რომ მას აქვს მაღალი კალორიული ღირებულება.

რა არის მომავალში?

რა თქმა უნდა, დედამიწის მაგნიტური ველის ენერგია ან ის, რაც მიიღება ატომურ ელექტროსადგურებში, სრულად ვერ დააკმაყოფილებს კაცობრიობის ყველა საჭიროებას, რომელიც ყოველწლიურად იზრდება. თუმცა, ექსპერტები ამბობენ, რომ შეშფოთების საფუძველი არ არსებობს, რადგან პლანეტის საწვავის რესურსები ჯერ კიდევ საკმარისია. უფრო მეტიც, სულ უფრო მეტი ახალი წყარო გამოიყენება, ეკოლოგიურად სუფთა და განახლებადი.

დაბინძურების პრობლემა რჩება გარემოდა ის ექსპონენტურად სწრაფად იზრდება. მავნე გამონაბოლქვის რაოდენობა სცილდება მასშტაბებს, შესაბამისად, ჰაერი, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ, მავნეა, წყალს აქვს საშიში მინარევები და ნიადაგი თანდათანობით იშლება. სწორედ ამიტომ, ძალზე მნიშვნელოვანია ისეთი ფენომენის დროული შესწავლა, როგორიცაა ენერგია დედამიწის ნაწლავებში, რათა მოძებნოთ გზები წიაღისეული საწვავის საჭიროების შესამცირებლად და არატრადიციული ენერგიის წყაროების უფრო აქტიური გამოყენებისთვის.

ჩვენს ქვეყანაში, ნახშირწყალბადებით მდიდარ ქვეყანაში, გეოთერმული ენერგია არის ერთგვარი ეგზოტიკური რესურსი, რომელიც არსებული მდგომარეობის პირობებში, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კონკურენციას გაუწევს ნავთობსა და გაზს. თუმცა, ეს ალტერნატიული ხედიენერგიის გამოყენება შესაძლებელია თითქმის ყველგან და საკმაოდ ეფექტურად.

გეოთერმული ენერგია არის დედამიწის ინტერიერის სითბო. იგი წარმოიქმნება სიღრმეში და დედამიწის ზედაპირზე გამოდის სხვადასხვა ფორმით და ინტენსივობით.

ნიადაგის ზედა ფენების ტემპერატურა ძირითადად დამოკიდებულია გარე (ეგზოგენურ) ფაქტორებზე - მზის შუქზე და ჰაერის ტემპერატურაზე. ზაფხულში და დღის განმავლობაში ნიადაგი გარკვეულ სიღრმეებამდე თბება, ხოლო ზამთარში და ღამით ცივდება ჰაერის ტემპერატურის ცვლილების შემდეგ და გარკვეული დაგვიანებით, სიღრმის მატებასთან ერთად. ჰაერის ტემპერატურის ყოველდღიური რყევების გავლენა მთავრდება რამდენიმე ათეულ სანტიმეტრამდე სიღრმეზე. სეზონური რყევები იჭერს ნიადაგის უფრო ღრმა ფენებს - ათეულ მეტრამდე.

გარკვეულ სიღრმეზე - ათეულიდან ასეულ მეტრამდე - ნიადაგის ტემპერატურა უცვლელია, დედამიწის ზედაპირზე ჰაერის საშუალო წლიური ტემპერატურის ტოლფასი. ამის გადამოწმება ადვილია საკმაოდ ღრმა გამოქვაბულში ჩასვლით.

როდესაც ჰაერის საშუალო წლიური ტემპერატურა მოცემულ ტერიტორიაზე ნულის ქვემოთაა, ეს ვლინდება როგორც მუდმივი ყინვა (უფრო ზუსტად, მუდმივი ყინვა). AT აღმოსავლეთ ციმბირიმთელი წლის განმავლობაში გაყინული ნიადაგების სისქე, ანუ სისქე ადგილებზე 200–300 მ აღწევს.

გარკვეული სიღრმიდან (მისი რუქაზე თითოეული წერტილისთვის) მზისა და ატმოსფეროს მოქმედება იმდენად სუსტდება, რომ პირველ რიგში მოდის ენდოგენური (შიდა) ფაქტორები და დედამიწის შიდა ნაწილი შიგნიდან თბება, რის გამოც ტემპერატურა იწყება. აწევა სიღრმესთან ერთად.

დედამიწის ღრმა ფენების გათბობა ძირითადად დაკავშირებულია იქ მდებარე რადიოაქტიური ელემენტების გაფუჭებასთან, თუმცა სითბოს სხვა წყაროებსაც უწოდებენ, მაგალითად, ფიზიკურ-ქიმიურ, ტექტონიკურ პროცესებს დედამიწის ქერქისა და მანტიის ღრმა ფენებში. მაგრამ რაც არ უნდა იყოს მიზეზი, ქანების და მასთან დაკავშირებული თხევადი და აირისებრი ნივთიერებების ტემპერატურა იზრდება სიღრმესთან ერთად. მაღაროელები ამ ფენომენის წინაშე დგანან - ღრმა მაღაროებში ყოველთვის ცხელა. 1 კმ სიღრმეზე ოცდაათი გრადუსი სიცხე ნორმალურია, უფრო ღრმად კი ტემპერატურა კიდევ უფრო მაღალია.

დედამიწის ინტერიერის სითბოს ნაკადი, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირს, მცირეა - საშუალოდ, მისი სიმძლავრეა 0,03–0,05 ვტ/მ 2, ანუ დაახლოებით 350 ვტ/მ 2 წელიწადში. მზის სითბოს ნაკადის და მისგან გაცხელებული ჰაერის ფონზე, ეს შეუმჩნეველი მნიშვნელობაა: მზე ყველას აძლევს. კვადრატული მეტრისდედამიწის ზედაპირი ყოველწლიურად დაახლოებით 4000 კვტ/სთ-ია, ანუ 10000-ჯერ მეტი (რა თქმა უნდა, ეს არის საშუალოდ, უზარმაზარი გავრცელებით პოლარულ და ეკვატორულ განედებს შორის და დამოკიდებულია სხვა კლიმატურ და ამინდის ფაქტორებზე).

პლანეტის უმეტეს ნაწილში სიღრმიდან ზედაპირისკენ სითბოს ნაკადის უმნიშვნელოობა დაკავშირებულია ქანების დაბალ თბოგამტარობასთან და გეოლოგიური სტრუქტურის თავისებურებებთან. მაგრამ არის გამონაკლისები - ადგილები, სადაც სითბოს ნაკადი მაღალია. ეს არის, უპირველეს ყოვლისა, ტექტონიკური ხარვეზების ზონები, გაზრდილი სეისმური აქტივობა და ვულკანიზმი, სადაც გამოსავალს პოულობს დედამიწის შინაგანი ენერგია. ასეთ ზონებს ახასიათებს ლითოსფეროს თერმული ანომალიები, აქ დედამიწის ზედაპირამდე მიმავალი სითბოს ნაკადი შეიძლება იყოს მრავალჯერ და მასშტაბების რიგითობით უფრო ძლიერი ვიდრე "ჩვეულებრივი". ვულკანური ამოფრქვევებითა და წყლის ცხელი წყაროებით ზედაპირზე ამოდის უზარმაზარი სითბო.

სწორედ ეს უბნებია ყველაზე ხელსაყრელი გეოთერმული ენერგიის განვითარებისთვის. რუსეთის ტერიტორიაზე ეს არის, პირველ რიგში, კამჩატკა, კურილის კუნძულები და კავკასია.

ამავდროულად, გეოთერმული ენერგიის განვითარება შესაძლებელია თითქმის ყველგან, რადგან სიღრმისეულად ტემპერატურის მატება საყოველთაო ფენომენია და ამოცანაა ნაწლავებიდან სითბოს „ამოღება“, ისევე როგორც იქიდან მინერალური ნედლეულის მოპოვება.

საშუალოდ ტემპერატურა იზრდება სიღრმესთან ერთად 2,5–3°C-ით ყოველ 100 მ-ზე.სხვადასხვა სიღრმეზე მდებარე ორ წერტილს შორის ტემპერატურული სხვაობის თანაფარდობას მათ შორის სიღრმის განსხვავებასთან გეოთერმული გრადიენტი ეწოდება.

ორმხრივი არის გეოთერმული საფეხური, ან სიღრმის ინტერვალი, რომლის დროსაც ტემპერატურა იზრდება 1°C-ით.

რაც უფრო მაღალია გრადიენტი და, შესაბამისად, რაც უფრო დაბალია ნაბიჯი, მით უფრო ახლოს სითბოდედამიწის სიღრმე უახლოვდება ზედაპირს და ტერიტორია უფრო პერსპექტიულია გეოთერმული ენერგიის განვითარებისთვის.

AT სხვადასხვა სფეროებში, გეოლოგიური აგებულებისა და სხვა რეგიონალური და ადგილობრივი პირობებიტემპერატურული ზრდის ტემპი სიღრმესთან ერთად შეიძლება მკვეთრად განსხვავდებოდეს. დედამიწის მასშტაბით, გეოთერმული გრადიენტებისა და საფეხურების მნიშვნელობების რყევები 25-ჯერ აღწევს. მაგალითად, ორეგონის შტატში (აშშ) გრადიენტი არის 150°C 1კმ-ზე, ხოლო სამხრეთ აფრიკაში 6°C 1კმ-ზე.

საკითხავია, როგორია ტემპერატურა დიდ სიღრმეზე - 5, 10 კმ თუ მეტი? თუ ტენდენცია გაგრძელდება, ტემპერატურა 10 კმ სიღრმეზე უნდა იყოს საშუალოდ 250-300°C. ამას მეტ-ნაკლებად ადასტურებს ულტრაღრმა ჭაბურღილების პირდაპირი დაკვირვებები, თუმცა სურათი გაცილებით რთულია, ვიდრე ტემპერატურის ხაზოვანი ზრდა.

მაგალითად, ბალტიისპირეთში გაბურღულ კოლას სუპერღრმა ჭაში ბროლის ფარიტემპერატურა 3 კმ სიღრმეზე იცვლება 10°C/1კმ სიჩქარით, შემდეგ კი გეოთერმული გრადიენტი 2–2,5-ჯერ დიდი ხდება. 7 კმ სიღრმეზე უკვე დაფიქსირდა ტემპერატურა 120°C, 10 კმ-ზე - 180°C, ხოლო 12 კმ-ზე - 220°C.

კიდევ ერთი მაგალითია ჩრდილოეთ კასპიაში გაშენებული ჭა, სადაც 500 მ სიღრმეზე დაფიქსირდა ტემპერატურა 42°C, 1,5 კმ - 70°C, 2 კმ - 80°C, 3 კმ - 108°C.

ვარაუდობენ, რომ გეოთერმული გრადიენტი მცირდება 20-30 კმ სიღრმიდან დაწყებული: 100 კმ სიღრმეზე სავარაუდო ტემპერატურაა დაახლოებით 1300-1500°C, 400 კმ სიღრმეზე - 1600°C, დედამიწაზე. ბირთვი (6000 კმ-ზე მეტი სიღრმე) - 4000–5000°C.

10-12 კმ-მდე სიღრმეზე ტემპერატურა იზომება გაბურღული ჭაბურღილების მეშვეობით; სადაც ისინი არ არსებობენ, იგი განისაზღვრება არაპირდაპირი ნიშნებით ისევე, როგორც უფრო დიდ სიღრმეებში. ასეთი არაპირდაპირი ნიშნები შეიძლება იყოს გავლის ბუნება სეისმური ტალღებიან ამოფრქვეული ლავის ტემპერატურა.

თუმცა, გეოთერმული ენერგიის მიზნებისათვის, მონაცემები 10 კმ-ზე მეტ სიღრმეზე ტემპერატურებზე ჯერ არ არის პრაქტიკული ინტერესი.

რამდენიმე კილომეტრის სიღრმეზე ბევრი სითბოა, მაგრამ როგორ ავიმაღლოთ იგი? ზოგჯერ ბუნება თავად გვიგვარებს ამ პრობლემას ბუნებრივი გამაგრილებლის - გაცხელებული თერმული წყლების დახმარებით, რომლებიც ზედაპირზე ამოდიან ან ჩვენთვის ხელმისაწვდომ სიღრმეზე დევს. ზოგიერთ შემთხვევაში, სიღრმეში წყალი თბება ორთქლის მდგომარეობამდე.

„თერმული წყლების“ ცნების მკაცრი განმარტება არ არსებობს. როგორც წესი, ისინი გულისხმობენ ცხელ მიწისქვეშა წყლებს თხევად მდგომარეობაში ან ორთქლის სახით, მათ შორის, რომლებიც დედამიწის ზედაპირზე მოდის 20 ° C-ზე მაღალი ტემპერატურით, ანუ, როგორც წესი, ჰაერის ტემპერატურაზე მაღალია.

მიწისქვეშა წყლების, ორთქლის, ორთქლის წყლის ნარევების სითბო არის ჰიდროთერმული ენერგია. შესაბამისად, მის გამოყენებაზე დაფუძნებულ ენერგიას ჰიდროთერმული ეწოდება.

სიტუაცია უფრო რთულია სითბოს წარმოებით პირდაპირ მშრალი ქანებიდან - ნავთობთერმული ენერგია, მით უმეტეს, რომ საკმარისად მაღალი ტემპერატურა, როგორც წესი, იწყება რამდენიმე კილომეტრის სიღრმიდან.

რუსეთის ტერიტორიაზე ნავთობთერმული ენერგიის პოტენციალი ასჯერ აღემატება ჰიდროთერმული ენერგიის პოტენციალს - შესაბამისად 3500 და 35 ტრილიონი ტონა სტანდარტული საწვავი. ეს სავსებით ბუნებრივია – დედამიწის სიღრმის სითბო ყველგანაა და ადგილობრივად გვხვდება თერმული წყლები. თუმცა, აშკარა ტექნიკური სირთულეების გამო, თერმული წყლების უმეტესი ნაწილი ამჟამად გამოიყენება სითბოს და ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად.

წყლის ტემპერატურა 20-30-დან 100°C-მდე ვარგისია გასათბობად, 150°C-დან და ზემოთ - და გეოთერმული ელექტროსადგურებში ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის.

ზოგადად, გეოთერმული რესურსები რუსეთის ტერიტორიაზე, ტონა სტანდარტული საწვავის ან ენერგიის სხვა საზომი ერთეულის მიხედვით, დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება წიაღისეული საწვავის მარაგს.

თეორიულად, მხოლოდ გეოთერმულ ენერგიას შეუძლია სრულად დააკმაყოფილოს ქვეყნის ენერგეტიკული საჭიროებები. პრაქტიკულად ჩართულია ამ მომენტშიმისი ტერიტორიის უმეტესობაში ეს შეუძლებელია ტექნიკური და ეკონომიკური მიზეზების გამო.

მსოფლიოში გეოთერმული ენერგიის გამოყენება ყველაზე ხშირად ისლანდიასთან არის დაკავშირებული - ქვეყანა, რომელიც მდებარეობს შუა ატლანტიკური ქედის ჩრდილოეთ ბოლოში, უკიდურესად აქტიურ ტექტონიკურ და ვულკანურ ზონაში. ალბათ ყველას ახსოვს ვულკანის Eyyafyatlayokudl-ის ძლიერი ამოფრქვევა ( ეიაფჯალაჯოკული) 2010 წელს.

სწორედ ამ გეოლოგიური თავისებურების წყალობით, ისლანდიას აქვს გეოთერმული ენერგიის უზარმაზარი მარაგი, მათ შორის ცხელი წყაროები, რომლებიც დედამიწის ზედაპირზე ამოდიან და გეიზერების სახითაც კი იღვრება.

ისლანდიაში მოხმარებული ენერგიის 60%-ზე მეტი ამჟამად დედამიწიდან არის აღებული. მათ შორის, გეოთერმული წყაროებიდან გამომდინარე, უზრუნველყოფილია გათბობის 90% და ელექტროენერგიის გამომუშავების 30%. ჩვენ ვამატებთ, რომ ქვეყანაში დარჩენილი ელექტროენერგია იწარმოება ჰიდროელექტროსადგურების მიერ, ანუ ასევე განახლებადი ენერგიის წყაროს გამოყენებით, რომლის წყალობით ისლანდია ჰგავს ერთგვარ გლობალურ გარემოსდაცვით სტანდარტს.

გეოთერმული ენერგიის „მოთვინიერებამ“ მე-20 საუკუნეში ისლანდიას მნიშვნელოვნად დაეხმარა ეკონომიკურად. გასული საუკუნის შუა ხანებამდე იყო ძალიან ღარიბი ქვეყანა, ახლა მსოფლიოში პირველ ადგილზეა დადგმული სიმძლავრისა და გეოთერმული ენერგიის წარმოებით ერთ სულ მოსახლეზე და ათეულშია. აბსოლუტური მნიშვნელობაგეოთერმული ელექტროსადგურების დადგმული სიმძლავრე. თუმცა, მისი მოსახლეობა მხოლოდ 300 ათასი ადამიანია, რაც ამარტივებს ეკოლოგიურად კეთილდღეობაზე გადასვლის ამოცანას. სუფთა წყაროებიენერგია: მისი საჭიროება ზოგადად მცირეა.

ისლანდიის გარდა, გეოთერმული ენერგიის მაღალი წილი არსებობს ზოგადი ბალანსიელექტროენერგიის წარმოება უზრუნველყოფილია ახალ ზელანდიასა და კუნძულ ქვეყნებში Სამხრეთ - აღმოსავლეთი აზია(ფილიპინები და ინდონეზია), ცენტრალური ამერიკისა და აღმოსავლეთ აფრიკის ქვეყნები, რომელთა ტერიტორია ასევე ხასიათდება მაღალი სეისმური და ვულკანური აქტივობა. ამ ქვეყნებისთვის, მათი განვითარების და საჭიროებების ამჟამინდელ დონეზე, გეოთერმული ენერგია მნიშვნელოვან წვლილს შეაქვს სოციალურ-ეკონომიკურ განვითარებაში.

გეოთერმული ენერგიის გამოყენებას ძალიან დიდი ისტორია აქვს. ერთ-ერთი პირველი ცნობილი მაგალითები- იტალია, ადგილი ტოსკანის პროვინციაში, რომელსაც ახლა ლარდერელო ეძახიან, სადაც მე-19 საუკუნის დასაწყისში ადგილობრივი ცხელი თერმული წყლები, რომლებიც ბუნებრივად მიედინება ან არაღრმა ჭაბურღილებიდან ამოიღეს, გამოიყენებოდა ენერგეტიკული მიზნებისთვის.

ბორის მჟავას მისაღებად აქ იყენებდნენ მიწისქვეშა წყაროების წყალს, მდიდარი ბორით. თავდაპირველად, ეს მჟავა მიიღება აორთქლების შედეგად რკინის ქვაბებში და ჩვეულებრივ შეშას საწვავად იღებდნენ ახლომდებარე ტყეებიდან, მაგრამ 1827 წელს ფრანჩესკო ლარდერელმა შექმნა სისტემა, რომელიც მუშაობდა თავად წყლების სიცხეზე. ამავდროულად, ბუნებრივი წყლის ორთქლის ენერგიის გამოყენება დაიწყო საბურღი დანადგარების მუშაობისთვის, ხოლო მე-20 საუკუნის დასაწყისში ადგილობრივი სახლებისა და სათბურების გასათბობად. იმავე ადგილას, ლარდერელოში, 1904 წელს, თერმული წყლის ორთქლი გაჩნდა ენერგიის წყაროელექტროენერგიის მისაღებად.

მე-19 საუკუნის ბოლოსა და მე-20 საუკუნის დასაწყისში იტალიის მაგალითი სხვა ქვეყნებმაც მოჰყვა. მაგალითად, 1892 წელს თერმული წყლები პირველად ადგილობრივი გასათბობად გამოიყენეს შეერთებულ შტატებში (Boise, აიდაჰო), 1919 წელს - იაპონიაში, 1928 წელს - ისლანდიაში.

შეერთებულ შტატებში პირველი ჰიდროთერმული ელექტროსადგური გამოჩნდა კალიფორნიაში 1930-იანი წლების დასაწყისში, ახალ ზელანდიაში - 1958 წელს, მექსიკაში - 1959 წელს, რუსეთში (მსოფლიოში პირველი ბინარული GeoPP) - 1965 წელს.

ძველი პრინციპი ახალ წყაროზე

ელექტროენერგიის გამომუშავებას სჭირდება წყლის უფრო მაღალი ტემპერატურა, ვიდრე გათბობა, 150°C-ზე მეტი. გეოთერმული ელექტროსადგურის (GeoES) ფუნქციონირების პრინციპი მსგავსია ჩვეულებრივი თბოელექტროსადგურის (TPP) მუშაობის პრინციპის. სინამდვილეში, გეოთერმული ელექტროსადგური არის თბოელექტროსადგურის ტიპი.

თბოელექტროსადგურებში, როგორც წესი, ქვანახშირი, გაზი ან მაზუთი მოქმედებს, როგორც ენერგიის ძირითადი წყარო, ხოლო წყლის ორთქლი არის სამუშაო სითხე. საწვავი, იწვის, ათბობს წყალს ორთქლის მდგომარეობაში, რომელიც აბრუნებს ორთქლის ტურბინას და გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას.

GeoPP-ს შორის განსხვავება იმაში მდგომარეობს, რომ ენერგიის ძირითადი წყარო აქ არის დედამიწის ინტერიერის სითბო და სამუშაო ორგანოორთქლის სახით ელექტრული გენერატორის ტურბინის პირებში შედის "მზა" სახით პირდაპირ საწარმოო ჭიდან.

GeoPP-ის მუშაობის სამი ძირითადი სქემაა: პირდაპირი, მშრალი (გეოთერმული) ორთქლის გამოყენებით; არაპირდაპირი, ჰიდროთერმული წყლის საფუძველზე და შერეული ან ორობითი.

ამა თუ იმ სქემის გამოყენება დამოკიდებულია აგრეგაციის მდგომარეობაზე და ენერგიის გადამზიდველის ტემპერატურაზე.

უმარტივესი და, შესაბამისად, ათვისებული სქემებიდან პირველი არის პირდაპირი, რომლის დროსაც ჭაბურღილიდან გამომავალი ორთქლი პირდაპირ ტურბინაში გადის. მსოფლიოში პირველი GeoPP ლარდერელოში 1904 წელს ასევე მუშაობდა მშრალ ორთქლზე.

GeoPP-ით არაპირდაპირი სქემასამუშაო დღეებში ყველაზე გავრცელებულია. ისინი იყენებენ ცხელ მიწისქვეშა წყალი, რომელიც მაღალი წნევის ქვეშ შეჰყავთ აორთქლებაში, სადაც მისი ნაწილი აორთქლდება და მიღებული ორთქლი ბრუნავს ტურბინას. ზოგიერთ შემთხვევაში, აგრესიული ნაერთებისგან გეოთერმული წყლისა და ორთქლის გასაწმენდად საჭიროა დამატებითი მოწყობილობები და სქემები.

გამონაბოლქვი ორთქლი შედის საინექციო კარგად ან გამოიყენება სივრცის გასათბობად - ამ შემთხვევაში პრინციპი იგივეა, რაც CHP-ის მუშაობის დროს.

ბინარულ GeoPP-ებში ცხელი თერმული წყალი ურთიერთქმედებს სხვა სითხესთან, რომელიც მოქმედებს როგორც სამუშაო სითხე დაბალი დუღილის წერტილით. ორივე სითხე გადადის სითბოს გადამცვლელში, სადაც თერმული წყალი აორთქლდება სამუშაო სითხეში, რომლის ორთქლები ატრიალებენ ტურბინას.

ეს სისტემა დახურულია, რაც ხსნის ატმოსფეროში გამონაბოლქვის პრობლემას. გარდა ამისა, შედარებით დაბალი დუღილის მქონე სამუშაო სითხეები შესაძლებელს ხდის ენერგიის პირველად წყაროდ არც თუ ისე ცხელი თერმული წყლების გამოყენებას.

სამივე სქემა იყენებს ჰიდროთერმული წყაროს, მაგრამ ნავთობთერმული ენერგიის გამოყენება შესაძლებელია ელექტროენერგიის წარმოებისთვისაც.

მიკროსქემის დიაგრამა ამ შემთხვევაში ასევე საკმაოდ მარტივია. აუცილებელია ორი ურთიერთდაკავშირებული ჭაბურღილის გაბურღვა - ინექცია და წარმოება. წყალი ჩაედინება საინექციო ჭაბურღილში. სიღრმეში თბება, შემდეგ გაცხელებული წყალი ან ძლიერი გაცხელების შედეგად წარმოქმნილი ორთქლი ზედაპირზე მიეწოდება საწარმოო ჭაბურღილის მეშვეობით. გარდა ამისა, ეს ყველაფერი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ გამოიყენება ნავთობთერმული ენერგია - გათბობისთვის თუ ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. დახურული ციკლი შესაძლებელია გამონაბოლქვი ორთქლისა და წყლის უკან საინექციო ჭაბურღილში გადატუმბვით ან განადგურების სხვა მეთოდით.

ასეთი სისტემის მინუსი აშკარაა: სამუშაო სითხის საკმარისად მაღალი ტემპერატურის მისაღებად აუცილებელია ჭაბურღილების გაბურღვა დიდ სიღრმეზე. და ეს არის სერიოზული ღირებულება და მნიშვნელოვანი სითბოს დაკარგვის რისკი, როდესაც სითხე მაღლა მოძრაობს. აქედან გამომდინარე, ნავთობთერმული სისტემები ჯერ კიდევ ნაკლებად გავრცელებულია, ვიდრე ჰიდროთერმული, თუმცა ნავთობთერმული ენერგიის პოტენციალი მასშტაბებით მაღალია.

ამჟამად, ეგრეთ წოდებული ნავთობთერმული ცირკულაციის სისტემების (PCS) შექმნის ლიდერი ავსტრალიაა. გარდა ამისა, გეოთერმული ენერგიის ეს მიმართულება აქტიურად ვითარდება აშშ-ში, შვეიცარიაში, დიდ ბრიტანეთში და იაპონიაში.

საჩუქარი ლორდ კელვინისგან

სითბოს ტუმბოს გამოგონებამ 1852 წელს ფიზიკოსმა უილიამ ტომპსონმა (იგივე ლორდ კელვინი) მისცა კაცობრიობას გამოყენების რეალური შესაძლებლობა. დაბალი ხარისხის სითბონიადაგის ზედა ფენები. სითბოს ტუმბოს სისტემა ან სითბოს მულტიპლიკატორი, როგორც მას ტომპსონმა უწოდა, ეფუძნება სითბოს გარემოდან გამაგრილებელში გადაცემის ფიზიკურ პროცესს. ფაქტობრივად, ის იყენებს იმავე პრინციპს, როგორც ნავთობთერმული სისტემებში. განსხვავება სითბოს წყაროშია, რასთან დაკავშირებითაც შეიძლება გაჩნდეს ტერმინოლოგიური კითხვა: რამდენად შეიძლება ჩაითვალოს სითბოს ტუმბო გეოთერმულ სისტემად? ფაქტია, რომ ზედა ფენებში, ათეულობით ან ასეულობით მეტრის სიღრმეზე, ქანები და მათში შემავალი სითხეები თბება არა დედამიწის ღრმა სიცხეებით, არამედ მზისგან. ამრიგად, ამ შემთხვევაში სწორედ მზეა სითბოს ძირითადი წყარო, თუმცა იგი, როგორც გეოთერმული სისტემებში, მიიღება დედამიწიდან.

სითბოს ტუმბოს მოქმედება ეფუძნება ნიადაგის გაცხელებისა და გაგრილების შეფერხებას ატმოსფეროსთან შედარებით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ტემპერატურული გრადიენტი ზედაპირულ და ღრმა ფენებს შორის, რომლებიც ინარჩუნებენ სითბოს ზამთარშიც კი, მსგავსი რა ხდება წყალსაცავებში. სითბოს ტუმბოების მთავარი დანიშნულება არის სივრცის გათბობა. სინამდვილეში, ეს არის "მაცივარი საპირისპირო". სითბოს ტუმბოც და მაცივარიც ურთიერთქმედებენ სამ კომპონენტთან: შიდა გარემო (პირველ შემთხვევაში - გაცხელებული ოთახი, მეორეში - გაციებული მაცივრის კამერა), გარე გარემო - ენერგიის წყარო და მაცივარი (მაცივარი), რომელიც ასევე არის გამაგრილებელი, რომელიც უზრუნველყოფს სითბოს გადაცემას ან სიცივეს.

დაბალი დუღილის წერტილის მქონე ნივთიერება მოქმედებს როგორც გამაგრილებელი, რაც საშუალებას აძლევს მას მიიღოს სითბო წყაროდან, რომელსაც აქვს თუნდაც შედარებით დაბალი ტემპერატურა.

მაცივარში თხევადი მაცივარი აორთქლებაში შემოდის დროსელის (წნევის რეგულატორის) მეშვეობით, სადაც წნევის მკვეთრი შემცირების გამო სითხე ორთქლდება. აორთქლება არის ენდოთერმული პროცესი, რომელიც მოითხოვს სითბოს გარედან შთანთქმას. შედეგად, სითბო მიიღება აორთქლების შიდა კედლებიდან, რაც უზრუნველყოფს გაგრილების ეფექტს მაცივრის კამერაში. აორთქლების შემდგომ, მაცივარი იწოვება კომპრესორში, სადაც ის უბრუნდება აგრეგაციის თხევად მდგომარეობას. ეს არის საპირისპირო პროცესი, რომელიც იწვევს მოპოვებული სითბოს გამოყოფას გარე გარემო. როგორც წესი ოთახში ყრიან, მაცივრის უკანა კედელი კი შედარებით თბილია.

სითბოს ტუმბო თითქმის იგივენაირად მუშაობს, იმ განსხვავებით, რომ სითბოს იღებენ გარე გარემოდან და აორთქლების შიდა გარემოში შედის - ოთახის გათბობის სისტემით.

რეალურ სითბოს ტუმბოში წყალი თბება, გადის მიწაში ჩაყრილ გარე წრედში ან წყალსაცავში, შემდეგ შედის აორთქლებაში.

აორთქლებაში სითბო გადადის შიდა წრედში, რომელიც სავსეა მაცივრით დაბალი დუღილის წერტილით, რომელიც აორთქლებაში გავლისას თხევადი მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში გადადის, იღებს სითბოს.

შემდეგი, აირისებრი მაცივარი შედის კომპრესორში, სადაც ის შეკუმშულია მაღალი წნევადა ტემპერატურა, და შედის კონდენსატორში, სადაც სითბოს გაცვლა ხდება ცხელ გაზსა და გათბობის სისტემიდან გამაგრილებელს შორის.

კომპრესორს სჭირდება ელექტროენერგია სამუშაოდ, თუმცა ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი (მოხმარებული და გამომუშავებული ენერგიის თანაფარდობა) თანამედროვე სისტემებისაკმარისად მაღალი რომ იყოს ეფექტური.

ამჟამად სითბოს ტუმბოები ფართოდ გამოიყენება სივრცის გასათბობად, ძირითადად ეკონომიკურად განვითარებულ ქვეყნებში.

ეკო-კორექტული ენერგია

გეოთერმული ენერგია ითვლება ეკოლოგიურად, რაც ზოგადად მართალია. უპირველეს ყოვლისა, ის იყენებს განახლებად და პრაქტიკულად ამოუწურავ რესურსს. გეოთერმული ენერგია არ საჭიროებს დიდი ტერიტორიები, განსხვავებით დიდი ჰიდროელექტროსადგურებიან ქარის ელექტროსადგურები და არ აბინძურებს ატმოსფეროს, ნახშირწყალბადების ენერგიისგან განსხვავებით. GeoPP საშუალოდ იკავებს 400 მ 2 გამომუშავებული ელექტროენერგიის 1 გიგავატით. იგივე მაჩვენებელი ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურისთვის, მაგალითად, არის 3600 მ 2. GeoPP-ების ეკოლოგიურ სარგებელს ასევე მიეკუთვნება წყლის დაბალი მოხმარება - 20 ლიტრი სუფთა წყალი 1 კვტ-ზე, ხოლო თბოელექტროსადგურებსა და ატომურ ელექტროსადგურებს დაახლოებით 1000 ლიტრი სჭირდებათ. გაითვალისწინეთ, რომ ეს არის "საშუალო" GeoPP-ის ეკოლოგიური მაჩვენებლები.

მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს უარყოფითი გვერდითი მოვლენები. მათ შორის ყველაზე ხშირად გამოირჩევა ხმაური, თერმული დაბინძურებაატმოსფერო და ქიმიური - წყალი და ნიადაგი, ასევე მყარი ნარჩენების წარმოქმნა.

გარემოს ქიმიური დაბინძურების ძირითადი წყაროა თავად თერმული წყალი (მაღალი ტემპერატურით და მინერალიზაციით), რომელიც ხშირად შეიცავს დიდი რაოდენობით ტოქსიკურ ნაერთებს და, შესაბამისად, ჩნდება ჩამდინარე წყლებისა და საშიში ნივთიერებების განადგურების პრობლემა.

გეოთერმული ენერგიის ნეგატიური ზემოქმედება შეიძლება გამოვლინდეს რამდენიმე ეტაპად, ჭაბურღილების ბურღვით დაწყებული. აქ ისეთივე საფრთხეები ჩნდება, როგორც ნებისმიერი ჭაბურღილის ბურღვისას: ნიადაგისა და მცენარეული საფარის განადგურება, ნიადაგისა და მიწისქვეშა წყლების დაბინძურება.

GeoPP-ის ფუნქციონირების ეტაპზე რჩება გარემოს დაბინძურების პრობლემები. თერმული სითხეები - წყალი და ორთქლი - ჩვეულებრივ შეიცავს ნახშირორჟანგს (CO 2), გოგირდის გოგირდს (H 2 S), ამიაკს (NH 3), მეთანს (CH 4), სუფრის მარილი(NaCl), ბორი (B), დარიშხანი (As), ვერცხლისწყალი (Hg). გარემოში მოხვედრისას ისინი დაბინძურების წყაროები ხდებიან. გარდა ამისა, აგრესიულმა ქიმიურმა გარემომ შეიძლება გამოიწვიოს GeoTPP სტრუქტურების კოროზიული დაზიანება.

ამავდროულად, GeoPP-ებში დამაბინძურებლების ემისიები საშუალოდ დაბალია, ვიდრე თბოსადგურებზე. მაგალითად, ნახშირორჟანგის ემისიები გამომუშავებულ ელექტროენერგიაზე 380 გ-მდეა GeoPP-ებზე, 1042 გ-მდე ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებზე, 906 გ-მდე საწვავზე და 453 გ-მდე გაზზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებზე.

ჩნდება კითხვა: რა ვუყოთ ჩამდინარე წყალს? დაბალი მარილიანობით, გაციების შემდეგ, შესაძლებელია მისი ჩაშვება ზედაპირულ წყლებში. სხვა გზა არის მისი უკან გადატუმბვა წყალშემცველ ფენაში საინექციო ჭაბურღილის მეშვეობით, რაც ამჟამად სასურველი და უპირატესი პრაქტიკაა.

წყალსაცავებიდან თერმული წყლის მოპოვებამ (ისევე როგორც ჩვეულებრივი წყლის ამოტუმბვა) შეიძლება გამოიწვიოს ჩაძირვა და გრუნტის მოძრაობა, გეოლოგიური ფენების სხვა დეფორმაციები და მიკრო მიწისძვრები. ასეთი ფენომენების ალბათობა, როგორც წესი, დაბალია, თუმცა დაფიქსირდა ცალკეული შემთხვევები (მაგალითად, GeoPP-ში შტაუფენ იმ ბრაისგაუს გერმანიაში).

ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ უმეტესობა GeoPP მდებარეობს შედარებით იშვიათად დასახლებულ რაიონებში და მესამე სამყაროს ქვეყნებში, სადაც გარემოსდაცვითი მოთხოვნები ნაკლებად მკაცრია, ვიდრე განვითარებულ ქვეყნებში. გარდა ამისა, ამ დროისთვის GeoPP-ების რაოდენობა და მათი სიმძლავრე შედარებით მცირეა. გეოთერმული ენერგიის უფრო დიდი განვითარებით გარემოსდაცვითი რისკებიშეუძლია გაიზარდოს და გამრავლდეს.

რამდენია დედამიწის ენერგია?

გეოთერმული სისტემების მშენებლობის საინვესტიციო ხარჯები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ფართო არჩევანი- 200-დან 5000 დოლარამდე 1 კვტ დადგმულ სიმძლავრეზე, ანუ ყველაზე იაფი ვარიანტები შედარებულია თბოელექტროსადგურის მშენებლობის ღირებულებასთან. ისინი, პირველ რიგში, დამოკიდებულია თერმული წყლების წარმოქმნის პირობებზე, მათ შემადგენლობაზე და სისტემის დიზაინზე. დიდ სიღრმეზე ბურღვა, დახურული სისტემის შექმნა ორი ჭაბურღილით, წყლის დამუშავების საჭიროებამ შეიძლება გაამრავლოს ღირებულება.

მაგალითად, ნავთობთერმული ცირკულაციის სისტემის (PTS) შექმნაზე ინვესტიციები შეფასებულია 1,6-4 ათასი დოლარად 1 კვტ დადგმულ სიმძლავრეზე, რაც აღემატება ატომური ელექტროსადგურის მშენებლობის ხარჯებს და შედარებულია ქარისა და მშენებლობის ხარჯებთან. მზის ელექტროსადგურები.

GeoTPP-ის აშკარა ეკონომიკური უპირატესობა არის უფასო ენერგიის გადამზიდავი. შედარებისთვის, მოქმედი თბოელექტროსადგურის ან ატომური ელექტროსადგურის ხარჯების სტრუქტურაში საწვავი შეადგენს 50-80%-ს ან უფრო მეტს, რაც დამოკიდებულია ენერგიის მიმდინარე ფასებზე. აქედან გამომდინარე, გეოთერმული სისტემის კიდევ ერთი უპირატესობა: საოპერაციო ხარჯები უფრო სტაბილური და პროგნოზირებადია, რადგან ისინი არ არის დამოკიდებული ენერგიის ფასების გარე კონიუნქტურაზე. ზოგადად, GeoTPP-ის საოპერაციო ხარჯები შეფასებულია 2–10 ცენტად (60 კაპიკი–3 რუბლი) გამომუშავებული სიმძლავრის 1 კვტ/სთ-ზე.

მეორე უდიდესი (და ძალიან მნიშვნელოვანი) ხარჯების პუნქტი ენერგოგადამზიდველის შემდეგ, როგორც წესი, არის სადგურის პერსონალის ხელფასი, რომელიც შეიძლება მკვეთრად განსხვავდებოდეს ქვეყნისა და რეგიონის მიხედვით.

საშუალოდ, 1 კვტ/სთ გეოთერმული ენერგიის ღირებულება შედარებულია თბოელექტროსადგურების ღირებულებასთან (რუსულ პირობებში - დაახლოებით 1 რუბლი / 1 კვტ/სთ) და ათჯერ აღემატება ჰიდროელექტროსადგურებში ელექტროენერგიის წარმოების ღირებულებას (5-10 კაპიკი). / 1 კვტ.სთ).

მაღალი ღირებულების მიზეზი არის ის, რომ თბო და ჰიდრავლიკური ელექტროსადგურებისგან განსხვავებით, GeoTPP-ს შედარებით მცირე სიმძლავრე აქვს. გარდა ამისა, აუცილებელია იმავე რეგიონში და მსგავს პირობებში მდებარე სისტემების შედარება. ასე, მაგალითად, კამჩატკაში, ექსპერტების აზრით, 1 კვტ/სთ გეოთერმული ელექტროენერგია 2-3-ჯერ იაფი ღირს, ვიდრე ადგილობრივ თბოელექტროსადგურებში წარმოებული ელექტროენერგია.

ინდიკატორები ეკონომიკური ეფექტურობაგეოთერმული სისტემის მუშაობა დამოკიდებულია, მაგალითად, იმაზე, საჭიროა თუ არა ჩამდინარე წყლების განკარგვა და რა გზებით ხდება ეს, შესაძლებელია თუ არა რესურსის ერთობლივი გამოყენება. ასე რომ, თერმული წყლიდან ამოღებულ ქიმიურ ელემენტებს და ნაერთებს შეუძლიათ დამატებითი შემოსავალი. გავიხსენოთ ლარდერელოს მაგალითი: პირველადი ქიმიური წარმოება, ხოლო გეოთერმული ენერგიის გამოყენებას თავდაპირველად დამხმარე ხასიათი ჰქონდა.

გეოთერმული ენერგიის ფორვარდები

გეოთერმული ენერგია განსხვავებულად ვითარდება, ვიდრე ქარი და მზის. ამჟამად, ეს დიდწილად დამოკიდებულია თავად რესურსის ბუნებაზე, რომელიც მკვეთრად განსხვავდება რეგიონების მიხედვით, და ყველაზე მაღალი კონცენტრაციები უკავშირდება გეოთერმული ანომალიების ვიწრო ზონებს, რომლებიც ჩვეულებრივ ასოცირდება ტექტონიკური ხარვეზების ზონებთან და ვულკანიზმით.

გარდა ამისა, გეოთერმული ენერგია ტექნოლოგიურად ნაკლებად ტევადია ქართან შედარებით და მით უმეტეს მზის ენერგიასთან შედარებით: გეოთერმული სადგურების სისტემები საკმაოდ მარტივია.

მსოფლიო ელექტროენერგიის წარმოების მთლიან სტრუქტურაში გეოთერმული კომპონენტი 1%-ზე ნაკლებს შეადგენს, მაგრამ ზოგიერთ რეგიონსა და ქვეყანაში მისი წილი 25-30%-ს აღწევს. გეოლოგიურ პირობებთან კავშირის გამო გეოთერმული ენერგიის სიმძლავრეების მნიშვნელოვანი ნაწილი კონცენტრირებულია მესამე სამყაროს ქვეყნებში, სადაც გამოიყოფა სამი კლასტერი. უდიდესი განვითარებაინდუსტრიები - სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიის, ცენტრალური ამერიკისა და აღმოსავლეთ აფრიკის კუნძულები. პირველი ორი რეგიონი წყნარი ოკეანის „დედამიწის ცეცხლის სარტყლის“ ნაწილია, მესამე კი აღმოსავლეთ აფრიკის რიფთან არის მიბმული. დიდი ალბათობით, გეოთერმული ენერგია განაგრძობს განვითარებას ამ სარტყლებში. უფრო შორეული პერსპექტივაა ნავთობთერმული ენერგიის განვითარება, დედამიწის ფენების სითბოს გამოყენებით, რომელიც მდებარეობს რამდენიმე კილომეტრის სიღრმეზე. ეს თითქმის ყველგან გავრცელებული რესურსია, მაგრამ მისი მოპოვება დიდ ხარჯებს მოითხოვს, ამიტომ ნავთობთერმული ენერგია ძირითადად ვითარდება ეკონომიკურად და ტექნოლოგიურად ყველაზე ძლიერ ქვეყნებში.

ზოგადად, გეოთერმული რესურსების ყოვლისმომცველი და გარემოსდაცვითი უსაფრთხოების მისაღები დონის გათვალისწინებით, არსებობს საფუძველი ვიფიქროთ, რომ გეოთერმული ენერგია კარგი პერსპექტივებიგანვითარება. განსაკუთრებით ტრადიციული ენერგომატარებლების დეფიციტის მზარდი საფრთხის და მათზე ფასების ზრდის გამო.

კამჩატკიდან კავკასიამდე

რუსეთში გეოთერმული ენერგიის განვითარებას საკმაოდ გრძელი ისტორია აქვს და რიგ პოზიციებში ჩვენ მსოფლიო ლიდერებს შორის ვართ, თუმცა გეოთერმული ენერგიის წილი უზარმაზარი ქვეყნის მთლიან ენერგეტიკულ ბალანსში ჯერ კიდევ უმნიშვნელოა.

რუსეთში გეოთერმული ენერგიის განვითარების პიონერები და ცენტრები იყო ორი რეგიონი - კამჩატკა და ჩრდილოეთ კავკასია, და თუ პირველ შემთხვევაში ვსაუბრობთ ელექტროენერგიის ინდუსტრიაზე, მაშინ მეორეში - თერმული ენერგიის გამოყენებაზე. თერმული წყალი.

ჩრდილოეთ კავკასიაში ქ კრასნოდარის ტერიტორია, ჩეჩნეთი, დაღესტანი - თერმული წყლების სითბოს ენერგეტიკული მიზნებისთვის იყენებდნენ ჯერ კიდევ დიდ სამამულო ომამდე. 1980-1990-იან წლებში გეოთერმული ენერგიის განვითარება რეგიონში, გასაგები მიზეზების გამო, შეჩერდა და ჯერ არ გამოსულა სტაგნაციის მდგომარეობიდან. მიუხედავად ამისა, გეოთერმული წყალმომარაგება ჩრდილოეთ კავკასიაში დაახლოებით 500 ათასი ადამიანის სითბოს უზრუნველყოფს და, მაგალითად, კრასნოდარის მხარეში მდებარე ქალაქი ლაბინსკი, სადაც 60 ათასი ადამიანი ცხოვრობს, მთლიანად თბება გეოთერმული წყლებით.

კამჩატკაში გეოთერმული ენერგიის ისტორია პირველ რიგში დაკავშირებულია GeoPP-ის მშენებლობასთან. პირველი მათგანი, რომელიც ჯერ კიდევ მუშაობს Pauzhetskaya და Paratunskaya სადგურებზე, აშენდა ჯერ კიდევ 1965-1967 წლებში, ხოლო Paratunskaya GeoPP 600 კვტ სიმძლავრის მქონე გახდა მსოფლიოში პირველი სადგური ორობითი ციკლით. ეს იყო საბჭოთა მეცნიერების ს. ეს ტექნოლოგია შემდგომში გახდა მსოფლიოში 400-ზე მეტი ბინარული GeoPP-ის პროტოტიპი.

Pauzhetskaya GeoPP-ის სიმძლავრე, რომელიც ექსპლუატაციაში შევიდა 1966 წელს, თავდაპირველად იყო 5 მეგავატი, შემდეგ კი გაიზარდა 12 მეგავატამდე. ამჟამად სადგურზე მიმდინარეობს ბინარული ბლოკის მშენებლობა, რომელიც მის სიმძლავრეს კიდევ 2,5 მეგავატით გაზრდის.

სსრკ-სა და რუსეთში გეოთერმული ენერგიის განვითარებას ხელს უშლიდა ენერგიის ტრადიციული წყაროების - ნავთობის, გაზის, ნახშირის ხელმისაწვდომობა, მაგრამ არასოდეს შეჩერებულა. ამ დროისთვის ყველაზე დიდი გეოთერმული ელექტროსადგური არის Verkhne-Mutnovskaya GeoPP საერთო სიმძლავრით 12 მგვტ სიმძლავრე, ექსპლუატაციაში შევიდა 1999 წელს და Mutnovskaya GeoPP სიმძლავრე 50 MW (2002).

Mutnovskaya და Verkhne-Mutnovskaya GeoPP უნიკალური ობიექტებია არა მხოლოდ რუსეთისთვის, არამედ გლობალური მასშტაბით. სადგურები განლაგებულია მუტნოვსკის ვულკანის ძირში, ზღვის დონიდან 800 მეტრის სიმაღლეზე და ფუნქციონირებს ექსტრემალურ კლიმატურ პირობებში, სადაც ზამთარია წელიწადში 9-10 თვე. Mutnovsky GeoPP-ების აღჭურვილობა, რომელიც ამჟამად ერთ-ერთი ყველაზე თანამედროვეა მსოფლიოში, მთლიანად შეიქმნა ენერგეტიკის შიდა საწარმოებში.

ამჟამად, მუტნოვსკის სადგურების წილი ცენტრალური კამჩატკას ენერგო კერის ენერგიის მოხმარების მთლიან სტრუქტურაში 40%-ია. მომავალი წლების განმავლობაში იგეგმება სიმძლავრის გაზრდა.

ცალკე უნდა ითქვას რუსული ნავთობთერმული მოვლენებზე. ჩვენ ჯერ არ გვაქვს დიდი PCS, მაგრამ არის მაღალტექნოლოგიურიბურღვა დიდ სიღრმეზე (დაახლოებით 10 კმ), რომელსაც ასევე არ აქვს ანალოგი მსოფლიოში. მათი შემდგომი განვითარება შესაძლებელს გახდის ნავთობთერმული სისტემების შექმნის ხარჯების მკვეთრად შემცირებას. ამ ტექნოლოგიებისა და პროექტების შემქმნელები არიან N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის გეოლოგიური ინსტიტუტი), A. S. Nekrasov (რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ეკონომიკური პროგნოზირების ინსტიტუტი) და კალუგას ტურბინის ქარხნის სპეციალისტები. ამჟამად, რუსეთში ნავთობთერმული ცირკულაციის სისტემის პროექტი საპილოტე ეტაპზეა.

რუსეთში გეოთერმული ენერგიის პერსპექტივები არსებობს, თუმცა ისინი შედარებით შორსაა: ამ დროისთვის პოტენციალი საკმაოდ დიდია და ტრადიციული ენერგიის პოზიცია ძლიერია. ამავდროულად, ქვეყნის რიგ შორეულ რეგიონებში გეოთერმული ენერგიის გამოყენება ეკონომიკურად მომგებიანია და მოთხოვნადია ახლაც. ეს არის მაღალი გეოენერგეტიკული პოტენციალის მქონე ტერიტორიები (ჩუკოტკა, კამჩატკა, კურილესი - რუსული ნაწილიწყნარი ოკეანის „დედამიწის ცეცხლოვანი სარტყელი“, სამხრეთ ციმბირის და კავკასიის მთები) და ამავე დროს მოშორებული და მოწყვეტილია ცენტრალიზებული ენერგიის მიწოდებისგან.

სავარაუდოა, რომ უახლოეს ათწლეულებში გეოთერმული ენერგია ჩვენს ქვეყანაში სწორედ ასეთ რეგიონებში განვითარდება.

რუსეთისთვის, დედამიწის სითბოს ენერგია შეიძლება გახდეს მუდმივი, საიმედო წყარო, რომელიც უზრუნველყოფს იაფი და ხელმისაწვდომ ელექტროენერგიას და სითბოს ახალი მაღალი, ეკოლოგიურად სუფთა ტექნოლოგიების გამოყენებით მისი მოპოვებისა და მომხმარებლისთვის მიწოდებისთვის. ეს განსაკუთრებით ეხება ამ მომენტში

წიაღისეული ენერგიის ნედლეულის შეზღუდული რესურსები

ორგანულ ენერგეტიკულ ნედლეულზე მოთხოვნა მაღალია ინდუსტრიულ და განვითარებადი ქვეყნები(აშშ, იაპონია, გაერთიანებული ევროპის სახელმწიფოები, ჩინეთი, ინდოეთი და სხვ.). ამავდროულად, ამ ქვეყნებში საკუთარი ნახშირწყალბადის რესურსები ან არასაკმარისია ან რეზერვირებულია და ისეთი ქვეყანა, როგორიცაა შეერთებული შტატები, ყიდულობს ენერგეტიკულ ნედლეულს საზღვარგარეთ ან ავითარებს საბადოებს სხვა ქვეყნებში.

რუსეთში, ენერგორესურსებით ერთ-ერთ უმდიდრეს ქვეყანაში, ენერგეტიკის ეკონომიკური მოთხოვნილებები კვლავ კმაყოფილდება ბუნებრივი რესურსების გამოყენების შესაძლებლობებით. თუმცა, წიაღისეული ნახშირწყალბადების მოპოვება წიაღიდან ძალიან სწრაფი ტემპით ხდება. თუ 1940-1960-იან წლებში. ნავთობის მწარმოებელი მთავარი რეგიონები იყო „მეორე ბაქო“ ვოლგასა და ცის-ურალებში, შემდეგ, 1970-იანი წლებიდან და დღემდე, ასეთი ტერიტორიაა. დასავლეთ ციმბირი. მაგრამ აქაც კი წიაღისეული ნახშირწყალბადების წარმოების მნიშვნელოვანი შემცირებაა. „მშრალი“ ცენომანური გაზის ეპოქა მიდის. ბუნებრივი აირის წარმოების ფართო განვითარების წინა ეტაპი დასრულდა. მისი მოპოვება ისეთი გიგანტური საბადოებიდან, როგორიცაა მედვეჟიე, ურენგოისკოე და იამბურგსკოე, შეადგენდა შესაბამისად 84, 65 და 50%-ს. სპეციფიკური სიმძიმეგანვითარებისთვის ხელსაყრელი ნავთობის მარაგებიც დროთა განმავლობაში მცირდება.

ნახშირწყალბადის საწვავის აქტიური მოხმარების გამო მნიშვნელოვნად შემცირდა ნავთობისა და ბუნებრივი აირის ხმელეთზე მარაგი. ახლა მათი ძირითადი რეზერვები კონცენტრირებულია კონტინენტურ შელფზე. და მიუხედავად იმისა, რომ ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიის ნედლეულის ბაზა ჯერ კიდევ საკმარისია რუსეთში ნავთობისა და გაზის მოპოვებისთვის საჭირო მოცულობებით, უახლოეს მომავალში იგი მზარდი მოცულობით იქნება უზრუნველყოფილი რთული სამთო და საბადოების განვითარებით. გეოლოგიური პირობები. ამავე დროს, გაიზრდება ნახშირწყალბადების წარმოების ღირებულება.

წიაღიდან მოპოვებული არაგანახლებადი რესურსების უმეტესობა გამოიყენება ელექტროსადგურების საწვავად. უპირველეს ყოვლისა, ეს არის წილი, რომლის წილი საწვავის სტრუქტურაში არის 64%.

რუსეთში ელექტროენერგიის 70% იწარმოება თბოელექტროსადგურებზე. ქვეყნის ენერგეტიკული საწარმოები წლიურად წვავენ დაახლოებით 500 მლნ ტონა კ. ტონა ელექტროენერგიის და სითბოს გამომუშავების მიზნით, ხოლო სითბოს წარმოება მოიხმარს 3-4-ჯერ მეტ ნახშირწყალბადის საწვავს, ვიდრე ელექტროენერგიის გამომუშავებას.

ნახშირწყალბადის ნედლეულის ამ მოცულობის წვის შედეგად მიღებული სითბოს რაოდენობა უდრის ასობით ტონა ბირთვული საწვავის გამოყენებას - განსხვავება უზარმაზარია. თუმცა ბირთვული ენერგიამოითხოვს გარემოსდაცვითი უსაფრთხოების უზრუნველყოფას (ჩერნობილის განმეორების თავიდან ასაცილებლად) და მის დაცვას შესაძლო ტერორისტული აქტებისაგან, ასევე მოძველებული და მოძველებული ატომური ელექტროსადგურების უსაფრთხო და ძვირადღირებული დეკომისაცია. ურანის აპრობირებული მარაგი მსოფლიოში დაახლოებით 3 მილიონ 400 ათასი ტონაა, მთელი წინა პერიოდისთვის (2007 წლამდე) დაახლოებით 2 მილიონი ტონა იყო მოპოვებული.

RES, როგორც გლობალური ენერგიის მომავალი

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მსოფლიოში გაზრდილი ინტერესი ალტერნატიული განახლებადი ენერგიის წყაროების (RES) მიმართ გამოწვეულია არა მხოლოდ ნახშირწყალბადების საწვავის მარაგების ამოწურვით, არამედ გარემოსდაცვითი პრობლემების გადაჭრის აუცილებლობით. ობიექტური ფაქტორები (წიაღისეული საწვავის და ურანის მარაგი, აგრეთვე ეკოლოგიური ცვლილებები, რომლებიც დაკავშირებულია ტრადიციული ხანძრისა და ბირთვული ენერგიის გამოყენებასთან) და ენერგეტიკის განვითარების ტენდენციები მიუთითებს იმაზე, რომ გარდაუვალია გადასვლა ენერგიის წარმოების ახალ მეთოდებსა და ფორმებზე. უკვე XXI საუკუნის პირველ ნახევარში. იქნება სრული ან თითქმის სრული გადასვლა ენერგიის არატრადიციულ წყაროებზე.

რაც უფრო მალე მოხდება გარღვევა ამ მიმართულებით, მით უფრო ნაკლებად მტკივნეული იქნება მთელი საზოგადოებისთვის და უფრო მომგებიანი იმ ქვეყნისთვის, სადაც გადამწყვეტი ნაბიჯებიმითითებული მიმართულებით.

მსოფლიო ეკონომიკამ უკვე დაადგინა ტრადიციული და ახალი ენერგიის წყაროების რაციონალურ კომბინაციაზე გადასვლის კურსი. 2000 წლისთვის მსოფლიოში ენერგიის მოხმარებამ შეადგინა 18 მილიარდ ტონაზე მეტი საწვავის ექვივალენტი. ტონა, ხოლო ენერგიის მოხმარება 2025 წლისთვის შეიძლება გაიზარდოს 30-38 მილიარდ ტონა საწვავის ექვივალენტამდე. ტონა, პროგნოზის მონაცემებით, 2050 წლისთვის შესაძლებელია 60 მილიარდი ტონა საწვავის ექვივალენტის მოხმარება. ტ. მსოფლიო ეკონომიკის განვითარების დამახასიათებელი ტენდენცია განსახილველ პერიოდში არის წიაღისეული საწვავის მოხმარების სისტემატური შემცირება და არატრადიციული საწვავის გამოყენების შესაბამისი ზრდა. ენერგეტიკული რესურსები. დედამიწის თერმული ენერგია მათ შორის ერთ-ერთ პირველ ადგილს იკავებს.

ამჟამად რუსეთის ფედერაციის ენერგეტიკის სამინისტრომ მიიღო განვითარების პროგრამა არატრადიციული ენერგიამათ შორის 30 მსხვილი პროექტებისითბოს ტუმბოს დანადგარების გამოყენება (HPU), რომლის მუშაობის პრინციპი ემყარება დედამიწის დაბალი პოტენციური თერმული ენერგიის მოხმარებას.

დედამიწის სითბოს და სითბოს ტუმბოების დაბალი პოტენციური ენერგია

დედამიწის დაბალი პოტენციური სითბოს ენერგიის წყაროებია მზის გამოსხივება და თერმული გამოსხივებაჩვენი პლანეტის გაცხელებული ნაწლავები. დღეისათვის, ასეთი ენერგიის გამოყენება ენერგიის ერთ-ერთი ყველაზე დინამიურად განვითარებადი სფეროა, რომელიც ეფუძნება განახლებადი ენერგიის წყაროებს.

დედამიწის სითბოს გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა სახისშენობები და ნაგებობები გათბობის, ცხელი წყლით მომარაგების, კონდიცირების (გაგრილების), ასევე ზამთრის სეზონზე ტრასების გასათბობად, ყინულის თავიდან ასაცილებლად, გარე სტადიონებზე მინდვრების გასათბობად და ა.შ. ტექნიკური ლიტერატურასისტემებს, რომლებიც იყენებენ დედამიწის სითბოს გათბობისა და კონდიცირების სისტემებში, მოიხსენიება როგორც GHP - "გეოთერმული სითბოს ტუმბოები" (გეოთერმული სითბოს ტუმბოები). კლიმატის მახასიათებლებიცენტრალური და ჩრდილოეთ ევროპის ქვეყნები, რომლებიც აშშ-თან და კანადასთან ერთად, დედამიწის დაბალი ხარისხის სითბოს გამოყენების ძირითად ზონებს წარმოადგენენ, ამას ძირითადად გათბობის მიზნით განსაზღვრავენ; ჰაერის გაგრილება თუნდაც შიგნით ზაფხულის პერიოდიშედარებით იშვიათად საჭიროა. ამიტომ, აშშ-სგან განსხვავებით, ევროპის ქვეყნებში სითბოს ტუმბოები ძირითადად გათბობის რეჟიმში მუშაობს. აშშ-ში მათ უფრო ხშირად იყენებენ ჰაერის გათბობის სისტემებში ვენტილაციასთან ერთად, რაც საშუალებას იძლევა გარე ჰაერის როგორც გათბობა, ასევე გაგრილება. ევროპის ქვეყნებში სითბოს ტუმბოები ჩვეულებრივ გამოიყენება წყლის გათბობის სისტემებში. ვინაიდან მათი ეფექტურობა იზრდება აორთქლებასა და კონდენსატორს შორის ტემპერატურის სხვაობის შემცირებით, იატაკის გათბობის სისტემები ხშირად გამოიყენება შენობების გასათბობად, რომლებშიც ცირკულირებს შედარებით დაბალი ტემპერატურის (35–40 ° C) გამაგრილებელი.

დედამიწის სითბოს დაბალი პოტენციური ენერგიის გამოყენების სისტემების ტიპები

AT ზოგადი შემთხვევადედამიწის სითბოს დაბალი პოტენციური ენერგიის გამოყენების ორი ტიპის სისტემა არსებობს:

- ღია სისტემები: დაბალი ხარისხის თერმული ენერგიის წყაროდ გამოიყენება მიწისქვეშა წყლები, რომლებიც მიეწოდება უშუალოდ სითბოს ტუმბოებს;

- დახურული სისტემები: სითბოს გადამცვლელები განლაგებულია ნიადაგის მასივში; როდესაც მიწაზე დაბალი ტემპერატურის მქონე გამაგრილებელი ცირკულირებს მათში, თერმული ენერგია "ამოღებულია" მიწიდან და გადადის სითბოს ტუმბოს აორთქლებაზე (ან როდესაც გამოიყენება გრუნტთან შედარებით მაღალი ტემპერატურის მქონე გამაგრილებელი, ის გაცივდება. ).

ღია სისტემების ნაკლოვანებები არის ის, რომ ჭაბურღილები საჭიროებენ შენარჩუნებას. გარდა ამისა, ასეთი სისტემების გამოყენება ყველა სფეროში შეუძლებელია. ნიადაგისა და მიწისქვეშა წყლების ძირითადი მოთხოვნები შემდეგია:

- ნიადაგის საკმარისი წყალგამტარობა, რაც იძლევა წყლის რეზერვების შევსების საშუალებას;

- კარგი ქიმიური შემადგენლობამიწისქვეშა წყლები (მაგ. რკინის დაბალი შემცველობა) მილების მასშტაბის და კოროზიის პრობლემების თავიდან ასაცილებლად.

დედამიწის სითბოს დაბალი პოტენციური ენერგიის გამოყენების დახურული სისტემები

დახურული სისტემები ჰორიზონტალური და ვერტიკალურია (სურათი 1).

ბრინჯი. 1. გეოთერმული თბოტუმბოს დამონტაჟების სქემა: ა - ჰორიზონტალური

და ბ - ვერტიკალური გრუნტის სითბოს გადამცვლელები.

ჰორიზონტალური გრუნტის სითბოს გადამცვლელი

დასავლეთ და ცენტრალური ევროპის ქვეყნებში, გრუნტის ჰორიზონტალური სითბოს გადამცვლელები, როგორც წესი, ცალკეული მილებია, რომლებიც შედარებით მჭიდროდ არის განლაგებული და ერთმანეთთან სერიულად ან პარალელურად დაკავშირებული (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. ჰორიზონტალური გრუნტის სითბოს გადამცვლელები: ა - თანმიმდევრული და

ბ - პარალელური კავშირი.

იმ ადგილის არეალის გადასარჩენად, სადაც სითბო ამოღებულია, შემუშავებულია სითბოს გადამცვლელების გაუმჯობესებული ტიპები, მაგალითად, სითბოს გადამცვლელები სპირალის სახით (ნახ. 3), რომელიც მდებარეობს ჰორიზონტალურად ან ვერტიკალურად. სითბოს გადამცვლელების ეს ფორმა გავრცელებულია აშშ-ში.

ჩვენს ქვეყანაში, ნახშირწყალბადებით მდიდარ ქვეყანაში, გეოთერმული ენერგია არის ერთგვარი ეგზოტიკური რესურსი, რომელიც არსებული მდგომარეობის პირობებში, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კონკურენციას გაუწევს ნავთობსა და გაზს. მიუხედავად ამისა, ენერგიის ამ ალტერნატიული ფორმის გამოყენება შესაძლებელია თითქმის ყველგან და საკმაოდ ეფექტურად.

როდესაც ჰაერის საშუალო წლიური ტემპერატურა მოცემულ ტერიტორიაზე ნულის ქვემოთაა, ეს ვლინდება როგორც მუდმივი ყინვა (უფრო ზუსტად, მუდმივი ყინვა). აღმოსავლეთ ციმბირში მთელი წლის განმავლობაში გაყინული ნიადაგების სისქე, ანუ სისქე ადგილებზე 200–300 მ აღწევს.

დედამიწის ინტერიერის სითბოს ნაკადი, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირს, მცირეა - საშუალოდ, მისი სიმძლავრეა 0,03–0,05 ვტ/მ 2, ანუ დაახლოებით 350 ვტ/მ 2 წელიწადში. მზიდან სითბოს ნაკადის და მისგან გაცხელებული ჰაერის ფონზე, ეს არის შეუმჩნეველი მნიშვნელობა: მზე ყოველწლიურად აძლევს დედამიწის ზედაპირის თითოეულ კვადრატულ მეტრს დაახლოებით 4000 კვტ/სთ, ანუ 10000-ჯერ მეტს (რა თქმა უნდა, ეს არის საშუალოდ, უზარმაზარი გავრცელებით პოლარულ და ეკვატორულ განედებს შორის და დამოკიდებულია სხვა კლიმატურ და ამინდის ფაქტორებზე).

რაც უფრო მაღალია გრადიენტი და, შესაბამისად, რაც უფრო დაბალია საფეხური, მით უფრო უახლოვდება დედამიწის სიღრმის სიცხე ზედაპირს და მით უფრო პერსპექტიულია ეს ტერიტორია გეოთერმული ენერგიის განვითარებისთვის.

სხვადასხვა რაიონში, გეოლოგიური სტრუქტურისა და სხვა რეგიონალური და ლოკალური პირობებიდან გამომდინარე, ტემპერატურის ზრდის ტემპი სიღრმესთან ერთად შეიძლება მკვეთრად განსხვავდებოდეს. დედამიწის მასშტაბით, გეოთერმული გრადიენტებისა და საფეხურების მნიშვნელობების რყევები 25-ჯერ აღწევს. მაგალითად, ორეგონის შტატში (აშშ) გრადიენტი არის 150°C 1კმ-ზე, ხოლო სამხრეთ აფრიკაში 6°C 1კმ-ზე.

მაგალითად, ბალტიის კრისტალურ ფარში გაბურღულ კოლას სუპერღრმა ჭაში, ტემპერატურა იცვლება 10°C/1 კმ სიჩქარით 3 კმ სიღრმემდე, შემდეგ კი გეოთერმული გრადიენტი 2-2,5-ჯერ მეტი ხდება. 7 კმ სიღრმეზე უკვე დაფიქსირდა ტემპერატურა 120°C, 10 კმ-ზე - 180°C, ხოლო 12 კმ-ზე - 220°C.

10-12 კმ-მდე სიღრმეზე ტემპერატურა იზომება გაბურღული ჭაბურღილების მეშვეობით; სადაც ისინი არ არსებობენ, იგი განისაზღვრება არაპირდაპირი ნიშნებით ისევე, როგორც უფრო დიდ სიღრმეებში. ასეთი არაპირდაპირი ნიშნები შეიძლება იყოს სეისმური ტალღების გავლის ბუნება ან ამოფრქვეული ლავის ტემპერატურა.

თეორიულად, მხოლოდ გეოთერმულ ენერგიას შეუძლია სრულად დააკმაყოფილოს ქვეყნის ენერგეტიკული საჭიროებები. პრაქტიკაში, ამ დროისთვის, მისი ტერიტორიის უმეტესობაში ეს შეუძლებელია ტექნიკური და ეკონომიკური მიზეზების გამო.

გეოთერმული ენერგიის „მოთვინიერებამ“ მე-20 საუკუნეში ისლანდიას მნიშვნელოვნად დაეხმარა ეკონომიკურად. გასული საუკუნის შუა ხანებამდე ის ძალიან ღარიბი ქვეყანა იყო, ახლა მსოფლიოში პირველ ადგილზეა დადგმული სიმძლავრისა და გეოთერმული ენერგიის წარმოებით ერთ სულ მოსახლეზე და ათეულშია გეოთერმული ენერგიის აბსოლუტური დადგმული სიმძლავრის მიხედვით. მცენარეები. თუმცა, მისი მოსახლეობა მხოლოდ 300 ათასი ადამიანია, რაც ამარტივებს ეკოლოგიურად სუფთა ენერგიის წყაროებზე გადასვლის ამოცანას: ამის საჭიროება ზოგადად მცირეა.

ისლანდიის გარდა, გეოთერმული ენერგიის მაღალი წილი ელექტროენერგიის წარმოების მთლიან ბალანსშია ახალ ზელანდიაში და სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიის კუნძულოვან სახელმწიფოებში (ფილიპინები და ინდონეზია), ცენტრალური ამერიკისა და აღმოსავლეთ აფრიკის ქვეყნები, რომელთა ტერიტორია ასევე ხასიათდება. მაღალი სეისმური და ვულკანური აქტივობით. ამ ქვეყნებისთვის, მათი განვითარების და საჭიროებების ამჟამინდელ დონეზე, გეოთერმული ენერგია მნიშვნელოვან წვლილს შეაქვს სოციალურ-ეკონომიკურ განვითარებაში.

გეოთერმული ენერგიის გამოყენებას ძალიან დიდი ისტორია აქვს. ერთ-ერთი პირველი ცნობილი მაგალითია იტალია, ადგილი ტოსკანის პროვინციაში, რომელსაც ახლა ლარდერელო ეძახიან, სადაც ჯერ კიდევ მე-19 საუკუნის დასაწყისში ადგილობრივი ცხელი თერმული წყლები, რომლებიც ბუნებრივად მიედინება ან ზედაპირული ჭაბურღილებიდან მოიპოვებოდა, გამოიყენებოდა ენერგიისთვის. მიზნები.

ბორის მჟავას მისაღებად აქ იყენებდნენ მიწისქვეშა წყაროების წყალს, მდიდარი ბორით. თავდაპირველად, ეს მჟავა მიიღება აორთქლების შედეგად რკინის ქვაბებში და ჩვეულებრივ შეშას საწვავად იღებდნენ ახლომდებარე ტყეებიდან, მაგრამ 1827 წელს ფრანჩესკო ლარდერელმა შექმნა სისტემა, რომელიც მუშაობდა თავად წყლების სიცხეზე. ამავდროულად, ბუნებრივი წყლის ორთქლის ენერგიის გამოყენება დაიწყო საბურღი დანადგარების მუშაობისთვის, ხოლო მე-20 საუკუნის დასაწყისში ადგილობრივი სახლებისა და სათბურების გასათბობად. იმავე ადგილას, ლარდერელოში, 1904 წელს, თერმული წყლის ორთქლი გახდა ენერგიის წყარო ელექტროენერგიის წარმოებისთვის.