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 ნაწლავებიდან ძალიან არის სწრაფად. თუ 1940-1960-იან წლებში. ნავთობის მწარმოებელი მთავარი რეგიონები იყო „მეორე ბაქო“ ვოლგასა და ცის-ურალებში, შემდეგ, 1970-იანი წლებიდან და დღემდე, დასავლეთ ციმბირი არის ასეთი ტერიტორია. მაგრამ აქაც კი წიაღისეული ნახშირწყალბადების წარმოების მნიშვნელოვანი შემცირებაა. „მშრალი“ ცენომანური გაზის ეპოქა მიდის. ფართო წარმოების განვითარების ყოფილი ეტაპი ბუნებრივი აირიდასრულდა. მისი მოპოვება ისეთი გიგანტური საბადოებიდან, როგორიცაა მედვეჟიე, ურენგოისკოე და იამბურგსკოე, შეადგენდა შესაბამისად 84, 65 და 50%-ს. დროთა განმავლობაში ასევე მცირდება განვითარებისთვის ხელსაყრელი ნავთობის მარაგების წილი.

ნახშირწყალბადის საწვავის აქტიური მოხმარების გამო მნიშვნელოვნად შემცირდა ნავთობისა და ბუნებრივი აირის ხმელეთზე მარაგი. ახლა მათი ძირითადი რეზერვები კონცენტრირებულია კონტინენტურ შელფზე. და თუმცა ნედლეულის ბაზანავთობისა და გაზის მრეწველობა ჯერ კიდევ საკმარისია რუსეთში ნავთობისა და გაზის წარმოებისთვის საჭირო მოცულობით, უახლოეს მომავალში ის მიეწოდება ყველას. მეტირთული სამთო-გეოლოგიური პირობების მქონე საბადოების განვითარების გამო. ამავე დროს, გაიზრდება ნახშირწყალბადების წარმოების ღირებულება.

წიაღიდან მოპოვებული არაგანახლებადი რესურსების უმეტესი ნაწილი გამოიყენება საწვავად ელექტროსადგურები. 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, აგრეთვე მოძველებული და მოძველებული ატომური ელექტროსადგურების უსაფრთხო და ძვირადღირებული დეკომისიაცია. 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

გაიზარდა ბოლო ათწლეულებისმსოფლიოში ალტერნატიული განახლებადი ენერგიის წყაროების (RES) ინტერესი გამოწვეულია არა მხოლოდ ნახშირწყალბადების საწვავის მარაგების ამოწურვით, არამედ გადაჭრის აუცილებლობით. გარემოსდაცვითი საკითხები. ობიექტური ფაქტორები (წიაღისეული საწვავი და ურანის მარაგი, აგრეთვე ცვლილებები გარემოასოცირდება ტრადიციული ცეცხლისა და ბირთვული ენერგიის გამოყენებასთან) და ენერგეტიკის განვითარების ტენდენციები ვარაუდობს, 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 (HPU) გამოყენება, 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), აგრეთვე გათბობის ბილიკებისთვის ზამთრის დროწლები, ყინულის პრევენცია, მინდვრის გათბობა ღია სტადიონებზე და ა.შ. ინგლისურენოვან ტექნიკურ ლიტერატურაში სისტემებს, რომლებიც იყენებენ დედამიწის სითბოს გათბობისა და კონდიცირების სისტემებში, მოიხსენიება როგორც GHP - "geothermal heat pumps" (geothermal heat pumps). ). ცენტრალური და ცენტრალური ქვეყნების კლიმატური მახასიათებლები ჩრდილოეთ ევროპა, რომლებიც აშშ-სა და კანადასთან ერთად დედამიწის დაბალი ხარისხის სითბოს გამოყენების ძირითად ზონებს წარმოადგენენ, ამას ძირითადად გათბობის მიზნით განსაზღვრავენ; ჰაერის გაგრილება, თუნდაც ზაფხულში, შედარებით იშვიათად არის საჭირო. 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. ).

მინუსები ღია სისტემებიარის ის, რომ ჭები მოვლას საჭიროებს. 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 შემადგენლობა მიწისქვეშა წყალი(მაგ. რკინის დაბალი შემცველობა) მილის 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 ჰორიზონტალური მიწის სითბოს გადამცვლელებიროგორც წესი, ისინი ცალკეული მილებია, რომლებიც შედარებით მჭიდროდ არის განლაგებული და ერთმანეთთან დაკავშირებულია სერიულად ან პარალელურად (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.

უძველესი დროიდან ადამიანებმა იცოდნენ სიღრმეში ჩამალული გიგანტური ენერგიის ელემენტარული გამოვლინების შესახებ გლობუსი. კაცობრიობის მეხსიერება ინახავს ლეგენდებს ვულკანური კატასტროფული ამოფრქვევის შესახებ, რომელმაც მილიონობით ადამიანი შეიწირა ადამიანის სიცოცხლე, ამოუცნობად შეცვალა სახე დედამიწის ბევრ ადგილას. შედარებით პატარა ვულკანის ამოფრქვევის ძალაც კი კოლოსალურია, ის ბევრჯერ აღემატება ადამიანის ხელით შექმნილი უდიდესი ელექტროსადგურების ძალას. სიმართლე ენერგიის პირდაპირი გამოყენების შესახებ ვულკანის ამოფრქვევაზედმეტია იმის თქმა, რომ ადამიანებს ჯერ არ აქვთ შესაძლებლობა, შეაჩერონ ეს თავხედური ელემენტი და, საბედნიეროდ, ეს ამოფრქვევები საკმაოდ იშვიათი მოვლენაა. მაგრამ ეს არის დედამიწის ნაწლავებში ჩამალული ენერგიის გამოვლინებები, როდესაც ამ ამოუწურავი ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილი პოულობს გამოსავალს ვულკანების ცეცხლმოკიდებული ხვრელებით.

Პატარა ევროპული ქვეყანაისლანდია ("ყინულის ქვეყანა" ქ ლიტერატურული თარგმანი) სრულიად თვითკმარი პომიდორში, ვაშლში და ბანანშიც კი! მრავალი ისლანდიური სათბური იკვებება დედამიწის სითბო, სხვები ადგილობრივი წყაროებიისლანდიაში ენერგია პრაქტიკულად არ არის. მაგრამ ეს ქვეყანა ძალიან მდიდარია ცხელი წყაროები და ცნობილი გეიზერები - ცხელი წყლის შადრევნები,მიწიდან გამოქცეული ქრონომეტრის სიზუსტით. და მიუხედავად იმისა, რომ ისლანდიელებს არ აქვთ პრიორიტეტი მიწისქვეშა წყაროების სითბოს გამოყენებაში (ძველ რომაელებსაც კი მიჰქონდათ წყალი მიწის ქვეშიდან ცნობილ აბანოებში - კარაკალას აბანოებში), ამ პატარას მაცხოვრებლები ჩრდილოეთის ქვეყანა მიწისქვეშა ქვაბის სახლი ძალიან ინტენსიურად მუშაობს. დედაქალაქი რეიკიავიკი, სადაც ქვეყნის მოსახლეობის ნახევარი ცხოვრობს, მხოლოდ მიწისქვეშა წყაროებით თბება. რეიკიავიკი იდეალურია ამოსავალი წერტილიისლანდიის გასაცნობად: აქედან შეგიძლიათ იმოგზაუროთ ყველაზე საინტერესო და მრავალფეროვანი ექსკურსიებით ამ უნიკალური ქვეყნის ნებისმიერ კუთხეში: გეიზერები, ვულკანები, ჩანჩქერები, რიოლიტის მთები, ფიორდები... ყველგან რეიკიავიკში იგრძნობთ სუფთა ენერგიას - თერმულს. მიწიდან ამოფრქვეული გეიზერების ენერგია, იდეალურად მწვანე ქალაქის სიწმინდისა და სივრცის ენერგია, მხიარული და ცეცხლგამჩენი ენერგია. ღამის ცხოვრებარეიკიავიკი მთელი წლის განმავლობაში.

მაგრამ არა მხოლოდ გასათბობად ადამიანები იღებენ ენერგიას დედამიწის სიღრმიდან. მიწისქვეშა ცხელი წყაროების გამოყენებით ელექტროსადგურები უკვე დიდი ხანია ფუნქციონირებს.პირველი ასეთი ელექტროსადგური, ჯერ კიდევ ძალიან დაბალი სიმძლავრის, აშენდა 1904 წელს იტალიის პატარა ქალაქ ლარდერელოში, ფრანგი ინჟინრის ლარდერელის სახელით, რომელმაც ჯერ კიდევ 1827 წელს შეადგინა პროექტი ამ მხარეში მრავალი ცხელი წყაროს გამოყენებისთვის. თანდათანობით, ელექტროსადგურის სიმძლავრე გაიზარდა, უფრო და უფრო მეტი ახალი აგრეგატი შევიდა ექსპლუატაციაში, გამოიყენებოდა ცხელი წყლის ახალი წყაროები და დღეს სადგურის სიმძლავრემ უკვე მიაღწია შთამბეჭდავ მნიშვნელობას - 360 ათას კილოვატს. ახალ ზელანდიაში ასეთი ელექტროსადგური არის ვაირაკეის რეგიონში, მისი სიმძლავრე 160 000 კილოვატია. გეოთერმული ქარხანა, რომლის სიმძლავრეა 500 000 კილოვატი, აწარმოებს ელექტროენერგიას აშშ-ში, სან-ფრანცისკოდან 120 კილომეტრში.

გეოთერმული ენერგია

უძველესი დროიდან ადამიანებმა იცოდნენ გიგანტური ენერგიის სპონტანური გამოვლინებების შესახებ, რომლებიც იმალება დედამიწის ნაწლავებში. კაცობრიობის მეხსიერება ინახავს ლეგენდებს ვულკანური კატასტროფული ამოფრქვევების შესახებ, რომლებმაც მილიონობით ადამიანის სიცოცხლე შეიწირა, ამოუცნობად შეცვალა დედამიწის მრავალი ადგილის გარეგნობა. შედარებით პატარა ვულკანის ამოფრქვევის ძალაც კი კოლოსალურია, ის ბევრჯერ აღემატება ადამიანის ხელით შექმნილი უდიდესი ელექტროსადგურების ძალას. მართალია, ვულკანური ამოფრქვევის ენერგიის უშუალო გამოყენებაზე ლაპარაკი არ არის საჭირო - ჯერჯერობით ადამიანებს არ აქვთ შესაძლებლობა შეაჩერონ ეს თავდაუზოგავი ელემენტი და, საბედნიეროდ, ეს ამოფრქვევები საკმაოდ იშვიათი მოვლენაა. მაგრამ ეს არის დედამიწის ნაწლავებში ჩამალული ენერგიის გამოვლინებები, როდესაც ამ ამოუწურავი ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილი პოულობს გამოსავალს ვულკანების ცეცხლმოკიდებული ხვრელებით.

გეიზერი არის ცხელი წყარო, რომელიც აფრქვევს წყალს რეგულარულ ან არარეგულარულ სიმაღლეებამდე, როგორც შადრევანი. სახელწოდება მომდინარეობს ისლანდიური სიტყვიდან, რომელიც ნიშნავს "სხმას". გეიზერების გამოჩენა მოითხოვს გარკვეულ ხელსაყრელი გარემო, რომელიც შეიქმნა დედამიწის მხოლოდ რამდენიმე ადგილას, რაც იწვევს მათ საკმაოდ იშვიათ არსებობას. გეიზერების თითქმის 50% მდებარეობს Yellowstone National Park-ში (აშშ). გეიზერის აქტივობა შესაძლოა შეწყდეს ნაწლავებში ცვლილებების, მიწისძვრების და სხვა ფაქტორების გამო. გეიზერის მოქმედება გამოწვეულია წყლის მაგმასთან შეხებით, რის შემდეგაც წყალი სწრაფად თბება და გეოთერმული ენერგიის ზემოქმედებით, ძალით ისროლება ზევით. ამოფრქვევის შემდეგ გეიზერში წყალი თანდათან კლებულობს, უკან იღვრება მაგმაში და ისევ იღვრება. სხვადასხვა გეიზერების ამოფრქვევის სიხშირე რამდენიმე წუთიდან რამდენიმე საათამდე მერყეობს. გეიზერის მუშაობისთვის დიდი ენერგიის საჭიროება - მთავარი მიზეზიმათი იშვიათობა. ვულკანურ ადგილებში შეიძლება იყოს ცხელი წყაროები, ტალახის ვულკანები, ფუმაროლები, მაგრამ ძალიან ცოტაა ადგილი, სადაც გეიზერებია განთავსებული. ფაქტია, რომ მაშინაც კი, თუ ვულკანის აქტივობის ადგილზე გეიზერი ჩამოყალიბდა, შემდგომი ამოფრქვევები გაანადგურებს დედამიწის ზედაპირს და შეცვლის მის მდგომარეობას, რაც გამოიწვევს გეიზერის გაქრობას.

დედამიწის ენერგია (გეოთერმული ენერგია) ეფუძნება გამოყენებას ბუნებრივი სითბოᲓედამიწა. დედამიწის ნაწლავები სავსეა ენერგიის კოლოსალური, თითქმის ამოუწურავი წყაროებით. ჩვენს პლანეტაზე შიდა სითბოს წლიური გამოსხივება არის 2,8 * 1014 მილიარდი კვტ.სთ. ის მუდმივად კომპენსირდება დედამიწის ქერქში ზოგიერთი იზოტოპის რადიოაქტიური დაშლით.

გეოთერმული ენერგიის წყაროები შეიძლება იყოს ორი ტიპის. პირველი ტიპია ბუნებრივი სითბოს მატარებლების მიწისქვეშა აუზები - ცხელი წყალი (ჰიდროთერმული წყაროები), ან ორთქლი (ორთქლის თერმული წყაროები), ან ორთქლის წყლის ნარევი. არსებითად, ეს არის უშუალოდ გამოსაყენებლად მზა "მიწისქვეშა ქვაბები", საიდანაც შესაძლებელია წყლის ან ორთქლის ამოღება ჩვეულებრივი ჭაბურღილების გამოყენებით. მეორე ტიპი არის ცხელი ქანების სიცხე. ასეთ ჰორიზონტებში წყლის გადატუმბვით, ასევე შესაძლებელია ორთქლის ან ზედმეტად გაცხელებული წყლის მიღება ენერგეტიკული მიზნებისთვის შემდგომი გამოყენებისთვის.

მაგრამ გამოყენების ორივე შემთხვევაში მთავარი მინუსიმდგომარეობს, ალბათ, გეოთერმული ენერგიის ძალიან სუსტ კონცენტრაციაში. თუმცა, თავისებური გეოთერმული ანომალიების ფორმირების ადგილებში, სადაც ცხელი წყაროები ან ქანები შედარებით ახლოსაა ზედაპირთან და სადაც ტემპერატურა 30-40 °C-ით იზრდება ყოველ 100 მ-ზე, გეოთერმული ენერგიის კონცენტრაციამ შეიძლება შექმნას პირობები მისი ეკონომიკური გამოყენებისთვის. წყლის ტემპერატურის მიხედვით, ორთქლი ან ორთქლი-წყლის ნარევი გეოთერმული წყაროებიიყოფა დაბალ და საშუალო ტემპერატურად (130 - 150 ° C-მდე ტემპერატურით) და მაღალ ტემპერატურად (150 ° C-ზე მეტი). მათი გამოყენების ბუნება დიდწილად დამოკიდებულია ტემპერატურაზე.

შეიძლება ითქვას, რომ გეოთერმულ ენერგიას ოთხი სასარგებლო თვისება აქვს.

ჯერ ერთი, მისი რეზერვები პრაქტიკულად ამოუწურავია. 70-იანი წლების ბოლოს შეფასებით, 10 კმ სიღრმეზე, ისინი შეადგენენ ღირებულებას, რომელიც 3,5 ათასჯერ აღემატება რეზერვებს. ტრადიციული ტიპებიმინერალური საწვავი.

მეორეც, გეოთერმული ენერგია საკმაოდ გავრცელებულია. მისი კონცენტრაცია ძირითადად დაკავშირებულია აქტიური სეისმური და ვულკანური აქტივობის სარტყლებთან, რომლებსაც უჭირავთ დედამიწის ფართობის 1/10. ამ სარტყლებში შეიძლება გამოირჩეოდეს რამდენიმე ყველაზე პერსპექტიული „გეოთერმული რეგიონი“, რომელთა მაგალითებია კალიფორნია აშშ-ში, ახალი ზელანდია, იაპონია, ისლანდია, კამჩატკა და ჩრდილოეთ კავკასია რუსეთში. მხოლოდ შიგნით ყოფილი სსრკ 1990-იანი წლების დასაწყისისთვის გაიხსნა 50-მდე ცხელი წყლისა და ორთქლის მიწისქვეშა აუზი.

მესამე, გეოთერმული ენერგიის გამოყენება არ საჭიროებს დიდ ხარჯებს, რადგან. in ამ საქმეს ჩვენ ვსაუბრობთთავად ბუნების მიერ შექმნილი ენერგიის უკვე „გამოყენებისთვის მზად“ წყაროების შესახებ.

და ბოლოს, მეოთხე, გეოთერმული ენერგია ეკოლოგიურად სრულიად უვნებელია და არ აბინძურებს გარემოს.

ადამიანი დიდი ხანია იყენებს დედამიწის შიდა სითბოს ენერგიას (გავიხსენოთ ცნობილი რომაული აბანოები), მაგრამ მისი კომერციული გამოყენება დაიწყო მხოლოდ ჩვენი საუკუნის 20-იან წლებში იტალიაში პირველი გეოელექტროსადგურების მშენებლობით, შემდეგ კი. სხვა ქვეყნებში. 1980-იანი წლების დასაწყისისთვის მსოფლიოში ფუნქციონირებდა დაახლოებით 20 ასეთი სადგური, რომელთა საერთო სიმძლავრე იყო 1,5 მილიონი კვტ. მათგან ყველაზე დიდი არის გეიზერის სადგური აშშ-ში (500 ათასი კვტ).

გეოთერმული ენერგია გამოიყენება ელექტროენერგიის, სახლების, სათბურების გასათბობად და ა.შ. სითბოს მატარებლად გამოიყენება მშრალი ორთქლი, ზედმეტად გაცხელებული წყალი ან ნებისმიერი სითბოს მატარებელი დაბალი დუღილის წერტილით (ამიაკი, ფრეონი და სხვ.).

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

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მსოფლიო უფრო მეტად განიხილავს მიმართულებას ეფექტური გამოყენებადედამიწის ღრმა სითბოს ენერგია ბუნებრივი აირის, ნავთობის, ნახშირის ნაწილობრივი ჩანაცვლების მიზნით. 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.

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მზარდი ინტერესი ალტერნატიული წყაროებიენერგია გამოწვეულია ნახშირწყალბადების საწვავის მარაგების ამოწურვით და მთელი რიგი ეკოლოგიური პრობლემების გადაჭრის აუცილებლობით. 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. პირველი მათგანი წარმოდგენილია გამაგრილებლებით (ისინი შეადგენენ მხოლოდ 1%-ს საერთო რესურსებიგეოთერმული ენერგია) - მიწისქვეშა წყლები, ორთქლი და ორთქლი-წყლის ნარევები. მეორე არის გეოთერმული ენერგია, რომელიც შეიცავს ცხელ ქანებს.

ჩვენს ქვეყანაში და მის ფარგლებს გარეთ ბუნებრივი ორთქლისა და გეოთერმული წყლების მოპოვებისთვის გამოყენებული შადრევანი (თვითდაღვრა) ტექნოლოგია მარტივია, მაგრამ არაეფექტური. თვითნაკადის ჭაბურღილების დაბალი დინების სიჩქარით, მათი სითბოს წარმოებას შეუძლია ბურღვის ხარჯების ანაზღაურება მხოლოდ გეოთერმული რეზერვუარების მცირე სიღრმეზე. მაღალი ტემპერატურათერმული 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. ამრიგად, გეოთერმული წყლების და ორთქლის ჰიდროთერმების რეზერვების გამოყენება ჩვენს ქვეყანაში კამჩატკას ნახევარკუნძულზე და კურილის ჯაჭვის კუნძულებზე, რეგიონებში. ჩრდილოეთ კავკასიადა ასევე შესაძლოა სხვა სფეროებშიც მიზანშეწონილად და დროულად. 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 სკალირების წინააღმდეგ ბრძოლის საკითხები კომპლექსურ პრობლემად გადაიქცევა. 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.

წინასწარი შეფასებით ტერიტორიაზე რუსეთის ფედერაციათერმული წყლების პროგნოზირებული მარაგი 40-250 °C ტემპერატურით, 35-200 გ/ლ მარილიანობით და 3000 მ-მდე სიღრმით არის 21-22 მლნ მ3/დღეში, რაც უდრის 30-40 მლნ. ტონა 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.

ბევრი უფრო დიდი ღირებულებამომავლის ენერგიისთვის არის თერმული ენერგიის, პრაქტიკულად ამოუწურავი პეტროგეოთერმული რესურსების მოპოვება. ეს გეოთერმული ენერგია, რომელიც ჩასმულია მყარ ცხელ ქანებში, არის მიწისქვეშა თერმული ენერგიის მთლიანი რესურსების 99%. 4-6 კმ სიღრმეზე 300-400 °C ტემპერატურით მასივები გვხვდება მხოლოდ ზოგიერთი ვულკანის შუალედური კამერების მახლობლად, მაგრამ ცხელი ქანები 100-150 °C ტემპერატურით გავრცელებულია თითქმის ყველგან. ამ სიღრმეებში და 180-200 °C ტემპერატურით რუსეთის ტერიტორიის საკმაოდ მნიშვნელოვან ნაწილში.

მილიარდობით წლის განმავლობაში, ბირთვული, გრავიტაციული და სხვა პროცესები დედამიწის შიგნით წარმოქმნიან და აგრძელებენ თერმული ენერგიის გამომუშავებას. მისი ნაწილი გამოიყოფა სივრცე, და სითბო გროვდება ნაწლავებში, ე.ი. სითბოს შემცველობა მყარი, თხევადი და აირისებრი ფაზები ხმელეთის მატერიადა ეწოდება გეოთერმული ენერგია.

მიწისქვეშა სითბოს უწყვეტი გამომუშავება ანაზღაურებს მის გარე დანაკარგებს, ემსახურება როგორც 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 განახლებადობას აქვს მნიშვნელობა მხოლოდ შეზღუდული ბუნებრივი რესურსებისთვის და გეოთერმული ენერგიის მთლიანი პოტენციალი პრაქტიკულად ამოუწურავია, რადგან ის უნდა განისაზღვროს, როგორც დედამიწისთვის ხელმისაწვდომი სითბოს მთლიანი რაოდენობა.

შემთხვევითი არ არის, რომ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, მსოფლიო განიხილავს დედამიწის ღრმა სითბოს ენერგიის უფრო ეფექტური 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 ეფექტური მუშაობაცირკულაციის სისტემები, აუცილებელია სითბოს მოპოვების ზონაში საკმარისად განვითარებული სითბოს გაცვლის ზედაპირის არსებობა ან შექმნა. ასეთი ზედაპირი ხშირად გვხვდება ფოროვან ფენებში და ბუნებრივი მოტეხილობის წინააღმდეგობის ზონებში, რომლებიც ხშირად გვხვდება ზემოთ მოცემულ სიღრმეებში, რომელთა გამტარიანობა შესაძლებელს ხდის გამაგრილებლის იძულებითი ფილტრაციის ორგანიზებას კლდის ენერგიის ეფექტური მოპოვებით, აგრეთვე ხელოვნური შემოქმედებასითბოს გადამცვლელი ფართო ზედაპირი დაბალ გამტარ ფოროვან მასებში ჰიდრავლიკური მოტეხილობით (იხ. სურათი).

ამჟამად გამოიყენება ჰიდრავლიკური მოტეხილობა ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაროგორც წყალსაცავის გამტარიანობის გაზრდის საშუალება, ნავთობის აღდგენის გასაძლიერებლად განვითარების დროს ნავთობის საბადოები. 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, პარიზში შეიქმნა პირველი GCC, რომელიც გამოიმუშავებდა სითბოს ფოროვანი ფორმირების ქანებიდან გათბობისა და კონდიცირების მიზნით, მაუწყებლობის ქაოსის კომპლექსის შენობებში. 1985 წელს საფრანგეთში უკვე ფუნქციონირებდა 64 GCC, რომელთა საერთო თერმული სიმძლავრე იყო 450 მეგავატი, წლიური დაზოგვით 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. შეყვანილია ჭაბურღილის მეშვეობით (ინექცია) ცივი სუფთა წყალითბება კლდის მასით (185 °C) სითბოს გაცვლის გამო 8000 მ2 ფართობის ვერტიკალურ ნაპრალში, რომელიც წარმოიქმნება ჰიდრავლიკური მოტეხილობით 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 გაჟონვა მიმდებარე მასივში შეადგენდა მთლიანი ნაკადის დაახლოებით 1%-ს. მექანიკური და ქიმიური მინარევების კონცენტრაცია (0,2 გ/ლ-მდე) შეესაბამებოდა მტკნარი წყლის პირობებს. წყლის დალევა. ჰიდრავლიკური მოტეხილობა არ საჭიროებდა შეკეთებას და ღიად ინახებოდა ჰიდროსტატიკური წნევასითხეები. მასში განვითარებული უფასო კონვექცია უზრუნველყოფილია ეფექტური მონაწილეობაცხელი კლდის მასის ამონაკვეთის თითქმის მთელი ზედაპირის სითბოს გაცვლაში.

მიწისქვეშა თერმული ენერგიის მოპოვება ცხელი წყალგაუმტარი ქანებიდან, დახრილი ბურღვისა და ჰიდრავლიკური მოტეხილობის მეთოდების საფუძველზე, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში იყო ათვისებული და პრაქტიკაში ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში, არ გამოიწვია სეისმური აქტივობა, ან ნებისმიერი სხვა მავნე ზემოქმედება გარემოზე.

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 ხელსაყრელ პირობებში ისინი 2-5-ჯერ უფრო მომგებიანია, 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 კიდევ არ მიუღწევია თავის მაღალ განვითარებას. დედამიწის თერმული ენერგიის განვითარება განიცდის დიდი სირთულეებიღრმა ჭაბურღილების აგებისას, რომლებიც წარმოადგენენ არხს გამაგრილებლის ზედაპირზე გამოტანისთვის. ფსკერზე 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, გარსაცმისა და დასრულების შერჩევისთვის. ჭაბურღილების. 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 შექმნას საშინაო საფუძველზე, მაღალი ტექნოლოგიატექნიკური საშუალებები დედამიწის ქერქის ნაწლავებში ღრმად შეღწევისთვის. ამჟამად შემუშავებულია საბურღი ხელსაწყოების (BS) რამდენიმე ვარიანტი, რომლებსაც მსოფლიო პრაქტიკაში ანალოგი არ გააჩნია.

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 ოფციები აქვს დიდი ეკონომიკური ეფექტურობადა უზარმაზარი პოტენციური ღირებულება. BS-ის წარმოებაში შეყვანა ახალ ეტაპს გახსნის ჭაბურღილების მშენებლობაში და უზრუნველყოფს დედამიწის თერმული ენერგიის ამოუწურავი წყაროების წვდომას.

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 (გათვალისწინებით უახლესი ტექნოლოგიებიბურღვა) - 3-4 წელი.

მომდევნო წლებში 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. რუსეთის საწვავი-ენერგეტიკული კომპლექსის მინერალური რესურსების ბაზა. 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.

დედამიწის სითბო. სავარაუდო წყაროებიშიდა სითბო

გეოთერმია- მეცნიერება, რომელიც სწავლობს დედამიწის თერმულ ველს. დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურაა ზოგადი ტენდენციაშემცირებამდე. სამი მილიარდი წლის წინ დედამიწის ზედაპირზე საშუალო ტემპერატურა იყო 71 o, ახლა კი 17 o. სითბოს წყაროები (თერმული ) დედამიწის ველები არის შიდა და გარე პროცესები. დედამიწის სითბო გამოწვეულია მზის გამოსხივებით და წარმოიქმნება პლანეტის ნაწლავებში. ორივე წყაროდან სითბოს შემოდინების მნიშვნელობები რაოდენობრივად უკიდურესად განსხვავებულია და მათი როლი პლანეტის ცხოვრებაში განსხვავებულია. დედამიწის მზის გათბობა შეადგენს მის ზედაპირზე მიღებული სითბოს მთლიანი რაოდენობის 99,5%-ს, ხოლო შიდა გათბობა შეადგენს 0,5%-ს. გარდა ამისა, შიდა სითბოს შემოდინება ძალიან არათანაბრად ნაწილდება დედამიწაზე და კონცენტრირებულია ძირითადად ვულკანიზმის გამოვლინების ადგილებში.

გარე წყაროარის მზის გამოსხივება . მზის ენერგიის ნახევარს შთანთქავს ზედაპირი, მცენარეულობა და დედამიწის ქერქის ზედაპირული ფენა. მეორე ნახევარი აისახება მსოფლიო სივრცეში. Მზის რადიაციაინარჩუნებს დედამიწის ზედაპირის ტემპერატურას საშუალოდ დაახლოებით 0 0 C. მზე ათბობს დედამიწის ზედაპირულ ფენას საშუალოდ 8 - 30 მ სიღრმეზე, საშუალო სიღრმეზე 25 მ, მზის სითბოს მოქმედება წყდება და ტემპერატურა ხდება მუდმივი (ნეიტრალური ფენა). ეს სიღრმე მინიმალურია საზღვაო კლიმატის მქონე რაიონებში და მაქსიმალური სუბპოლარული რეგიონში. ამ საზღვრის ქვემოთ არის მუდმივი ტემპერატურის სარტყელი, რომელიც შეესაბამება ტერიტორიის საშუალო წლიურ ტემპერატურას. ასე, მაგალითად, მოსკოვში სოფლის მეურნეობის ტერიტორიაზე. აკადემია. ტიმირიაზევი, 20 მ სიღრმეზე, ტემპერატურა უცვლელად რჩება 4,2 o C-ის ტოლი 1882 წლიდან. პარიზში, 28 მ სიღრმეზე, თერმომეტრი მუდმივად აჩვენებს 11,83 o C 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. მუდმივი ტემპერატურა ყველაზე ღრმაა, სადაც მრავალწლიანი ( მარადიული ყინვა. მუდმივი ტემპერატურის სარტყლის ქვემოთ არის გეოთერმული ზონა, რომელიც ხასიათდება თავად დედამიწის მიერ გამომუშავებული სითბოთი.

შიდა წყაროები დედამიწის ნაწლავებია. დედამიწა კოსმოსში ასხივებს მეტი სითბოვიდრე მზისგან იღებს. შიდა წყაროები მოიცავს ნარჩენ სითბოს პლანეტის დნობის დროიდან, სითბო თერმობირთვული რეაქციებიმიედინება დედამიწის ნაწლავებში, დედამიწის გრავიტაციული შეკუმშვის სიცხე გრავიტაციის მოქმედებით, ქიმიური რეაქციების და კრისტალიზაციის პროცესების სიცხე და ა.შ. (მაგ. მოქცევის ხახუნი). ნაწლავებიდან სითბო ძირითადად მოძრავი ზონებიდან მოდის. ტემპერატურის მატება სიღრმესთან დაკავშირებულია არსებობასთან შიდა წყაროებისითბო - დაშლა რადიოაქტიური იზოტოპები– U, Th, K, მატერიის გრავიტაციული დიფერენციაცია, მოქცევის ხახუნი, ეგზოთერმული რედოქსი ქიმიური რეაქციები, მეტამორფიზმი და ფაზური გადასვლები. ტემპერატურის მატების სიჩქარე სიღრმესთან ერთად განისაზღვრება მთელი რიგი ფაქტორებით - თბოგამტარობა, ქანების გამტარიანობა, ვულკანურ კამერებთან სიახლოვე და ა.შ.

მუდმივი ტემპერატურის სარტყლის ქვემოთ არის ტემპერატურის ზრდა, საშუალოდ 1 o 33 მ-ზე ( გეოთერმული ეტაპი) ან 3 o ყოველ 100 მ ( გეოთერმული გრადიენტი). ეს მნიშვნელობები დედამიწის თერმული ველის მაჩვენებლებია. ნათელია, რომ ეს მნიშვნელობები საშუალო და განსხვავებულია დედამიწის სხვადასხვა ზონაში ან ზონაში. გეოთერმული ნაბიჯი დედამიწის სხვადასხვა წერტილში განსხვავებულია. მაგალითად, მოსკოვში - 38,4 მ, ლენინგრადში - 19,6, არხანგელსკში - 10. ასე რომ, ბურღვის დროს. ღრმა ჭაკოლას ნახევარკუნძულზე, 12 კმ სიღრმეზე, ვარაუდობდნენ 150 გრადუს ტემპერატურას, რეალურად კი დაახლოებით 220 გრადუსი აღმოჩნდა. ჩრდილოეთ კასპიის ჭაბურღილების ბურღვისას 3000 მ სიღრმეზე, ტემპერატურა 150 გრადუსად ვარაუდობდნენ, მაგრამ აღმოჩნდა 108 გრადუსი.

უნდა აღინიშნოს, რომ ტერიტორიის კლიმატური მახასიათებლები და საშუალო წლიური ტემპერატურა არ ახდენს გავლენას გეოთერმული საფეხურის მნიშვნელობის ცვლილებაზე, მიზეზები შემდეგია:

1) ქანების სხვადასხვა თბოგამტარობაში, რომლებიც ქმნიან კონკრეტულ ტერიტორიას. თერმული კონდუქტომეტრული საზომით არის გაგებული სითბოს რაოდენობა კალორიებში გადაცემული 1 წამში. 1 სმ 2 მონაკვეთის გავლით 1 o C ტემპერატურის გრადიენტით;

2) ქანების რადიოაქტიურობაში, რაც მეტია თბოგამტარობა და რადიოაქტიურობა, მით უფრო დაბალია გეოთერმული საფეხური;

3) ქანების გაჩენის სხვადასხვა პირობებში და მათი გაჩენის ასაკი; დაკვირვებებმა აჩვენა, რომ ნაკეცებში შეგროვებულ ფენებში ტემპერატურა უფრო სწრაფად იწევს, ხშირად აქვთ დარღვევები (ბზარები), რისი მეშვეობითაც სიღრმიდან სითბოს დაშვება ხელს უწყობს;

4) ხასიათი მიწისქვეშა წყლები: ცხელი მიწისქვეშა თბილი ქანების ნაკადულები, ცივი - გრილი;

5) ოკეანედან დაშორება: ოკეანესთან ახლოს ქანების წყლის მასით გაციების გამო გეოთერმული საფეხური უფრო დიდია, კონტაქტზე კი უფრო მცირე.

გეოთერმული საფეხურის სპეციფიკური მნიშვნელობის ცოდნას დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს.

1. ეს მნიშვნელოვანია მაღაროების დაპროექტებისას. ზოგიერთ შემთხვევაში, საჭირო იქნება ზომების მიღება ღრმა სამუშაოებში ტემპერატურის ხელოვნურად დასაწევად (ტემპერატურა - 50 ° C არის ზღვარი ადამიანისთვის მშრალ ჰაერში და 40 ° C სველ ჰაერში); სხვებში შესაძლებელი იქნება დიდ სიღრმეზე მუშაობა.

2. დიდი მნიშვნელობააქვს ტემპერატურული პირობების შეფასება მთიან რაიონებში გვირაბების გაყვანისას.

3. დედამიწის ინტერიერის გეოთერმული პირობების შესწავლა შესაძლებელს ხდის დედამიწის ზედაპირზე გამომავალი ორთქლისა და ცხელი წყაროების გამოყენებას. მიწისქვეშა სითბო გამოიყენება, მაგალითად, იტალიაში, ისლანდიაში; რუსეთში, კამჩატკაში ბუნებრივ სიცხეზე აშენდა ექსპერიმენტული სამრეწველო ელექტროსადგური.

გეოთერმული საფეხურის ზომის შესახებ მონაცემების გამოყენებით, შეიძლება გარკვეული ვარაუდების გაკეთება დედამიწის ღრმა ზონების ტემპერატურული პირობების შესახებ. თუ გეოთერმული საფეხურის საშუალო მნიშვნელობას ავიღებთ 33 მ და დავუშვებთ, რომ ტემპერატურის ზრდა სიღრმესთან ერთად ხდება თანაბრად, მაშინ 100 კმ სიღრმეზე იქნება 3000 ° C ტემპერატურა. ეს ტემპერატურა აღემატება ყველა დნობის წერტილს. დედამიწაზე ცნობილი ნივთიერებები, ამიტომ ამ სიღრმეზე უნდა იყოს გამდნარი მასები. მაგრამ უზარმაზარი ზეწოლის გამო 31000 ატმ. ზედმეტად გახურებულ მასებს არ გააჩნიათ სითხის მახასიათებლები, მაგრამ დაჯილდოებულია მყარი სხეულის მახასიათებლებით.

სიღრმესთან ერთად, გეოთერმული საფეხური აშკარად მნიშვნელოვნად უნდა გაიზარდოს. თუ ვივარაუდებთ, რომ საფეხური არ იცვლება სიღრმესთან ერთად, მაშინ დედამიწის ცენტრში ტემპერატურა დაახლოებით 200 000 გრადუსი უნდა იყოს, გათვლებით კი 5000 - 10 000 გრადუსს ვერ გადააჭარბებს.

ეს ენერგია მიეკუთვნება ალტერნატიულ წყაროებს. დღესდღეობით სულ უფრო ხშირად ახსენებენ რესურსების მოპოვების შესაძლებლობებს, რასაც პლანეტა გვაძლევს. შეიძლება ითქვას, რომ ჩვენ ვცხოვრობთ განახლებადი ენერგიის მოდის ეპოქაში. იქმნება სიმრავლე ტექნიკური გადაწყვეტილებები, გეგმები, თეორიები ამ სფეროში.

ის ღრმაა დედამიწის წიაღში და აქვს განახლების თვისება, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, უსასრულოა. კლასიკური რესურსები, მეცნიერთა აზრით, იწყებს ამოწურვას, ამოიწურება ნავთობი, ქვანახშირი, გაზი.

Nesjavellir გეოთერმული ელექტროსადგური, ისლანდია

აქედან გამომდინარე, შეიძლება თანდათან მოემზადოს ენერგიის წარმოების ახალი ალტერნატიული მეთოდების მისაღებად. ქვეშ დედამიწის ქერქიარის ძლიერი ბირთვი. მისი ტემპერატურა 3000-დან 6000 გრადუსამდე მერყეობს. ლითოსფერული ფირფიტების მოძრაობა აჩვენებს მის უზარმაზარ ძალას. იგი გამოიხატება მაგმის ვულკანური დაშლის სახით. სიღრმეებში ხდება რადიოაქტიური დაშლა, რაც ზოგჯერ იწვევს ასეთ სტიქიურ უბედურებებს.

ჩვეულებრივ, მაგმა ათბობს ზედაპირს მის ფარგლებს გარეთ გასვლის გარეშე. ასე მიიღება გეიზერები ან წყლის თბილი აუზები. ამრიგად, შეიძლება გამოიყენოს ფიზიკური პროცესები in სწორი მიზნებიკაცობრიობისთვის.

გეოთერმული ენერგიის წყაროების სახეები

ჩვეულებრივ იყოფა ორ ტიპად: ჰიდროთერმული და ნავთობთერმული ენერგია. პირველი იქმნება თბილი წყაროებიდა მეორე ტიპი არის ტემპერატურის სხვაობა ზედაპირზე და დედამიწის სიღრმეში. თქვენივე სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰიდროთერმული წყარო შედგება ორთქლისა და ცხელი წყლისგან, ხოლო ნავთობთერმული წყარო მიწისქვეშა სიღრმეში იმალება.

მსოფლიოში გეოთერმული ენერგიის განვითარების პოტენციალის რუკა

ნავთობთერმული ენერგიისთვის აუცილებელია ორი ჭაბურღილის გაბურღვა, ერთი წყლით შევსება, რის შემდეგაც მოხდება ამაღლების პროცესი, რომელიც ამოვა ზედაპირზე. არსებობს გეოთერმული ზონების სამი კლასი:

• გეოთერმული - მდებარეობს კონტინენტურ ფირფიტებთან. ტემპერატურის გრადიენტი 80C/კმ-ზე მეტი. მაგალითად, იტალიის კომუნა ლარდერელო. არის ელექტროსადგური
• ნახევრად თერმული - ტემპერატურა 40 - 80 C / კმ. ეს არის ბუნებრივი წყალმომარაგები, რომელიც შედგება დამსხვრეული ქანებისგან. საფრანგეთში ზოგიერთ ადგილას შენობები ამ გზით თბება.
• ნორმალური - გრადიენტი 40 ც/კმ-ზე ნაკლები. ასეთი ტერიტორიების წარმომადგენლობა ყველაზე გავრცელებულია

ისინი მოხმარების შესანიშნავი წყაროა. ისინი შედიან კლდე, გარკვეულ სიღრმეზე. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ კლასიფიკაციას:

• ეპითერმული - ტემპერატურა 50-დან 90 წმ-მდე
• მეზოთერმული - 100 - 120 წმ
• ჰიპოთერმული - 200 წმ-ზე მეტი

ეს სახეობები შედგება ქიმიური შემადგენლობა. მისგან გამომდინარე, წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მიზნებისთვის. მაგალითად, ელექტროენერგიის წარმოებაში, სითბოს მიწოდებაში (თერმული მარშრუტები), ნედლეულის ბაზაზე.

ვიდეო: გეოთერმული ენერგია

სითბოს მიწოდების პროცესი

წყლის ტემპერატურა 50 -60 გრადუსია, რაც ოპტიმალურია საცხოვრებელი ფართის გათბობისა და ცხელი მომარაგებისთვის. გათბობის სისტემების საჭიროება დამოკიდებულია გეოგრაფიული ადგილმდებარეობადა კლიმატური პირობები. და ხალხს მუდმივად სჭირდება ცხელი წყლით მომარაგების საჭიროებები. ამ პროცესისთვის შენდება GTS (გეოთერმული თერმული სადგურები).

თუ თერმული ენერგიის კლასიკური წარმოებისთვის გამოიყენება ქვაბის სახლი, რომელიც მოიხმარს მყარ ან გაზის საწვავი, შემდეგ ამ წარმოებაში გამოიყენება გეიზერის წყარო. ტექნიკური პროცესიძალიან მარტივი, იგივე კომუნიკაციები, თერმული ხაზები და აღჭურვილობა. საკმარისია ჭაბურღილი გაბურღოთ, გაზებისგან გაწმინდოთ, შემდეგ ტუმბოებით გაგზავნოთ საქვაბე ოთახში, სადაც შენარჩუნდება ტემპერატურული გრაფიკი, შემდეგ კი შევა გათბობის მაგისტრალში.

მთავარი განსხვავება ისაა, რომ არ არის საჭირო საწვავის ქვაბის გამოყენება. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს თერმული ენერგიის ღირებულებას. ზამთარში აბონენტები იღებენ სითბოს და ცხელ წყალს, ზაფხულში კი მხოლოდ ცხელი წყლით.

ელექტროენერგიის გამომუშავება

ცხელი წყაროები, გეიზერები ელექტროენერგიის წარმოების ძირითადი კომპონენტებია. ამისთვის გამოიყენება რამდენიმე სქემა, შენდება სპეციალური ელექტროსადგურები. GTS მოწყობილობა:

• DHW ავზი
• ტუმბო
• გაზის გამყოფი
• ორთქლის გამყოფი
• გენერატორი ტურბინა
• კონდენსატორი
• გამაძლიერებელი ტუმბო
• ტანკი - ქულერი

როგორც ხედავთ, მიკროსქემის მთავარი ელემენტია ორთქლის გადამყვანი. ეს შესაძლებელს ხდის გაწმენდილი ორთქლის მიღებას, რადგან ის შეიცავს მჟავებს, რომლებიც ანადგურებენ ტურბინის აღჭურვილობას. ტექნოლოგიურ ციკლში შესაძლებელია შერეული სქემის გამოყენება, ანუ პროცესში ჩართულია წყალი და ორთქლი. სითხე გადის აირებისგან, ასევე ორთქლისგან გაწმენდის მთელ ეტაპს.

წრე ორობითი წყაროთი

სამუშაო კომპონენტი არის სითხე დაბალი დუღილის წერტილით. თერმული წყალიასევე მონაწილეობს ელექტროენერგიის წარმოებაში და ემსახურება როგორც მეორადი ნედლეული.

მისი დახმარებით წარმოიქმნება დაბალი დუღილის წყაროს ორთქლი. სამუშაოების ასეთი ციკლით GTS შეიძლება იყოს სრულად ავტომატიზირებული და არ საჭიროებს ტექნიკური პერსონალის ყოფნას. უფრო ძლიერი სადგურები იყენებენ ორ წრიულ სქემას. ამ ტიპის ელექტროსადგური იძლევა 10 მგვტ სიმძლავრის მიღწევის საშუალებას. ორმაგი წრის სტრუქტურა:

• ორთქლის გენერატორი
• ტურბინა
• კონდენსატორი
• ეჟექტორი
• შესანახი ტუმბო
• ეკონომიზატორი
• ამაორთქლებელი

პრაქტიკული გამოყენება

წყაროების უზარმაზარი მარაგი ბევრჯერ აღემატება ენერგიის წლიურ მოხმარებას. მაგრამ მხოლოდ მცირე ნაწილს იყენებს კაცობრიობა. სადგურების მშენებლობა 1916 წლით თარიღდება. იტალიაში შეიქმნა პირველი GeoTPP 7,5 მეგავატი სიმძლავრით. ინდუსტრია აქტიურად ვითარდება ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა: აშშ, ისლანდია, იაპონია, ფილიპინები, იტალია.

მიმდინარეობს პოტენციური ადგილების აქტიური კვლევა და მოპოვების უფრო მოსახერხებელი მეთოდები. საწარმოო სიმძლავრე წლიდან წლამდე იზრდება. თუ გავითვალისწინებთ ეკონომიკურ მაჩვენებელს, მაშინ ასეთი ინდუსტრიის ღირებულება ნახშირზე მომუშავე თბოელექტროსადგურებს უტოლდება. ისლანდია თითქმის მთლიანად ფარავს კომუნალურ და საბინაო მარაგს GT წყაროთი. სახლების 80% იყენებს ცხელი წყალიჭებიდან. ამერიკელი ექსპერტები ამტკიცებენ, რომ სათანადო განვითარების შემთხვევაში, GeoTPP-ებს წლიურ მოხმარებაზე 30-ჯერ მეტის წარმოება შეუძლიათ. თუ პოტენციალზე ვისაუბრებთ, მაშინ მსოფლიოს 39 ქვეყანა შეძლებს სრულად უზრუნველყოს ელექტროენერგიით, თუკი დედამიწის ნაწლავებს 100 პროცენტით გამოიყენებს.