Pre Rusko sa energia zemského tepla môže stať trvalým, spoľahlivým zdrojom poskytovania lacnej a cenovo dostupnej elektriny a tepla pomocou nových vysokých, ekologických technológií na jeho ťažbu a dodávku spotrebiteľovi. To platí najmä v súčasnosti
Obmedzené zdroje fosílnych energetických surovín
Dopyt po organických energetických surovinách je veľký v priemyselných a rozvojových krajinách (USA, Japonsko, štáty zjednotenej Európy, Čína, India atď.). Zároveň sú ich vlastné zdroje uhľovodíkov v týchto krajinách buď nedostatočné, alebo rezervované a krajina, napríklad Spojené štáty americké, nakupuje energetické suroviny v zahraničí alebo rozvíja ložiská v iných krajinách.
V Rusku, jednej z energeticky najbohatších krajín, sú ekonomické potreby energie stále uspokojované možnosťami využívania prírodných zdrojov. Ťažba fosílnych uhľovodíkov z podložia však prebieha veľmi rýchlym tempom. Ak v rokoch 1940-1960. Hlavnými regiónmi produkujúcimi ropu boli „Druhé Baku“ na Volge a Cis-Urale, potom od 70. rokov 20. storočia až do súčasnosti je takou oblasťou Západná Sibír. Ale aj tu dochádza k výraznému poklesu produkcie fosílnych uhľovodíkov. Éra „suchého“ cenomanského plynu sa končí. Doterajšia etapa extenzívneho rozvoja ťažby zemného plynu sa skončila. Jeho ťažba z takých obrovských ložísk ako Medvezhye, Urengoyskoye a Yamburgskoye predstavovala 84, 65 a 50%. Postupom času klesá aj podiel zásob ropy priaznivých pre rozvoj.
V dôsledku aktívnej spotreby uhľovodíkových palív sa výrazne znížili zásoby ropy a zemného plynu na pevnine. Teraz sú ich hlavné zásoby sústredené na kontinentálnom šelfe. A hoci je surovinová základňa ropného a plynárenského priemyslu stále dostatočná na ťažbu ropy a plynu v Rusku v požadovaných objemoch, v blízkej budúcnosti bude vo zvýšenej miere zabezpečovaná rozvojom polí so zložitou ťažbou resp. geologické pomery. Zároveň budú rásť náklady na výrobu uhľovodíkov.
Väčšina neobnoviteľných zdrojov vyťažených z podložia sa využíva ako palivo pre elektrárne. V prvom rade ide o podiel, ktorý v štruktúre paliva predstavuje 64 %.
V Rusku sa 70 % elektriny vyrába v tepelných elektrárňach. Energetické podniky v krajine ročne spália asi 500 miliónov ton c.e. ton za účelom získania elektriny a tepla, pričom na výrobu tepla sa spotrebuje 3-4 krát viac uhľovodíkového paliva ako na výrobu elektriny.
Množstvo tepla získaného spaľovaním týchto objemov uhľovodíkových surovín sa rovná použitiu stoviek ton jadrového paliva – rozdiel je obrovský. Jadrová energetika si však vyžaduje zaistenie environmentálnej bezpečnosti (aby sa zabránilo opakovaniu Černobyľu) a jej ochrana pred možnými teroristickými útokmi, ako aj bezpečné a nákladné vyraďovanie zastaraných a opotrebovaných jadrových blokov z prevádzky. Preukázané vyťažiteľné zásoby uránu vo svete sú asi 3 milióny 400 tisíc ton.Za celé predchádzajúce obdobie (do roku 2007) sa vyťažili asi 2 milióny ton.
OZE ako budúcnosť globálnej energetiky
Zvýšený záujem vo svete v posledných desaťročiach o alternatívne obnoviteľné zdroje energie (OZE) je spôsobený nielen vyčerpávaním zásob uhľovodíkových palív, ale aj potrebou riešenia environmentálnych problémov. Objektívne faktory (zásoby fosílnych palív a uránu, ako aj zmeny životného prostredia spojené s využívaním tradičnej požiarnej a jadrovej energie) a trendy rozvoja energetiky naznačujú, že prechod na nové metódy a formy výroby energie je nevyhnutný. Už v prvej polovici XXI storočia. dôjde k úplnému alebo takmer úplnému prechodu na netradičné zdroje energie.
Čím skôr sa v tomto smere podarí prelomiť, tým to bude menej bolestné pre celú spoločnosť a o to prospešnejšie pre krajinu, kde sa v tomto smere urobia rozhodné kroky.
Svetová ekonomika už nastavila kurz prechodu na racionálnu kombináciu tradičných a nových zdrojov energie. Spotreba energie vo svete do roku 2000 predstavovala viac ako 18 miliárd ton ekvivalentu paliva. ton a spotreba energie sa do roku 2025 môže zvýšiť na 30 – 38 miliárd ton ekvivalentu paliva. ton, podľa prognózovaných údajov je do roku 2050 možná spotreba na úrovni 60 miliárd ton palivového ekvivalentu. t Charakteristickým trendom vo vývoji svetovej ekonomiky v sledovanom období je systematické znižovanie spotreby fosílnych palív a tomu zodpovedajúce zvyšovanie využívania netradičných energetických zdrojov. Tepelná energia Zeme medzi nimi zaujíma jedno z prvých miest.
Aktuálne Ministerstvo energetiky Ruskej federácie prijalo program rozvoja netradičnej energetiky vrátane 30 veľkých projektov využitia jednotiek tepelných čerpadiel (HPU), ktorých princíp fungovania je založený na spotrebe nízkopotenciálna tepelná energia Zeme.
Nízkopotenciálna energia zemského tepla a tepelných čerpadiel
Zdrojmi nízkopotenciálnej energie zemského tepla sú slnečné žiarenie a tepelné žiarenie prehriatych útrob našej planéty. V súčasnosti je využívanie takejto energie jednou z najdynamickejšie sa rozvíjajúcich oblastí energetiky založenej na obnoviteľných zdrojoch energie.
Teplo Zeme je možné využiť v rôznych typoch budov a stavieb na vykurovanie, zásobovanie teplou vodou, klimatizáciu (chladenie), ako aj na vykurovanie tratí v zimnom období, zamedzenie námrazy, vyhrievanie ihrísk na otvorených štadiónoch a pod. V anglickej odbornej literatúre sa systémy využívajúce zemské teplo vo vykurovacích a klimatizačných systémoch označujú ako GHP – „geothermal heat pumps“ (geotermálne tepelné čerpadlá). Klimatické charakteristiky krajín strednej a severnej Európy, ktoré sú spolu so Spojenými štátmi a Kanadou hlavnými oblasťami využitia nízkokvalitného tepla Zeme, to určujú najmä na vykurovacie účely; chladenie vzduchu, dokonca aj v lete, je potrebné pomerne zriedkavo. Tepelné čerpadlá v európskych krajinách preto na rozdiel od USA pracujú prevažne vo vykurovacom režime. V USA sa častejšie používajú v systémoch ohrevu vzduchu v kombinácii s ventiláciou, ktorá umožňuje ohrev aj chladenie vonkajšieho vzduchu. V európskych krajinách sa tepelné čerpadlá zvyčajne používajú v systémoch ohrevu vody. Keďže ich účinnosť stúpa so znižovaním teplotného rozdielu medzi výparníkom a kondenzátorom, na vykurovanie budov sa často používajú podlahové vykurovacie systémy, v ktorých cirkuluje chladivo s relatívne nízkou teplotou (35–40 °C).
Typy systémov na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla
Vo všeobecnosti možno rozlíšiť dva typy systémov na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla:
- otvorené systémy: ako zdroj nekvalitnej tepelnej energie sa využíva podzemná voda, ktorá je dodávaná priamo do tepelných čerpadiel;
- uzavreté systémy: výmenníky tepla sú umiestnené v pôdnom masíve; keď cez ne cirkuluje chladivo s teplotou nižšou ako zem, tepelná energia sa „odoberá“ zo zeme a prenáša sa do výparníka tepelného čerpadla (alebo pri použití chladiva s vyššou teplotou voči zemi sa ochladzuje ).
Nevýhody otvorených systémov spočívajú v tom, že studne vyžadujú údržbu. Navyše použitie takýchto systémov nie je možné vo všetkých oblastiach. Hlavné požiadavky na pôdu a podzemnú vodu sú nasledovné:
- dostatočná vodná priepustnosť pôdy umožňujúca doplnenie zásob vody;
– dobrá chémia podzemnej vody (napr. nízky obsah železa), aby sa predišlo problémom s vodným kameňom v potrubí a koróziou.
Uzavreté systémy na využitie nízkopotenciálnej energie zemského tepla
Uzavreté systémy sú horizontálne a vertikálne (obrázok 1).
Ryža. 1. Schéma inštalácie geotermálneho tepelného čerpadla s: a - horizontálnou
a b - vertikálne zemné výmenníky tepla.
Horizontálny zemný výmenník tepla
V krajinách západnej a strednej Európy sú horizontálne zemné výmenníky obyčajne samostatné potrubia uložené pomerne tesne a navzájom spojené sériovo alebo paralelne (obr. 2).
Ryža. 2. Horizontálne zemné výmenníky tepla s: a - sekvenčnými a
b - paralelné pripojenie.
Aby sa ušetrila oblasť miesta, kde sa teplo odvádza, boli vyvinuté vylepšené typy výmenníkov tepla, napríklad výmenníky tepla vo forme špirály (obr. 3), umiestnené horizontálne alebo vertikálne. Táto forma výmenníkov tepla je bežná v USA.
Od pradávna ľudia vedeli o spontánnych prejavoch gigantickej energie číhajúcej v útrobách zemegule. V pamäti ľudstva sa uchovávajú legendy o katastrofických sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov, na nepoznanie zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, mnohonásobne prevyšuje silu najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Je pravda, že nie je potrebné hovoriť o priamom využití energie sopečných erupcií: ľudia zatiaľ nemajú príležitosť obmedziť tento nepoddajný prvok a našťastie sú tieto erupcie pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie číhajúcej v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde cestu von cez oheň dýchajúci prieduchy sopiek.
Malá európska krajina Island (v doslovnom preklade „krajina ľadu“) je plne sebestačná v paradajkách, jablkách a dokonca aj v banánoch! Početné islandské skleníky sú poháňané teplom zeme, iné lokálne zdroje energie na Islande prakticky neexistujú. Ale táto krajina je veľmi bohatá horúce pramene a známe gejzíry - fontány horúcej vody, s presnosťou chronometra unikajúceho zo zeme. A hoci Islanďania nemajú prednosť vo využívaní tepla podzemných zdrojov (dokonca aj starí Rimania prinášali vodu spod zeme do známych kúpeľov - Caracalla), obyvatelia tejto malej severskej krajiny prevádzkovať podzemnú kotolňu veľmi intenzívne. Hlavné mesto Reykjavík, kde žije polovica obyvateľov krajiny, je vykurované iba podzemnými zdrojmi. Reykjavík je ideálnym východiskovým bodom pre objavovanie Islandu: odtiaľto sa môžete vydať na najzaujímavejšie a najrozmanitejšie výlety do ktoréhokoľvek kúta tejto jedinečnej krajiny: gejzíry, sopky, vodopády, ryolitové hory, fjordy... Všade v Reykjavíku sa budete cítiť ČISTO ENERGIA - tepelná energia gejzírov tryskajúcich z podzemia, energia čistoty a priestoru ideálne zeleného mesta, energia reykjavíckej zábavy a zápalného nočného života po celý rok.
Ale nielen na vykurovanie ľudia čerpajú energiu z hlbín zeme. Elektrárne využívajúce horúce podzemné pramene fungujú už dlho. Prvú takúto elektráreň, ešte stále s veľmi nízkou spotrebou, postavili v roku 1904 v malom talianskom meste Larderello, pomenovanom po francúzskom inžinierovi Larderellim, ktorý už v roku 1827 vypracoval projekt na využitie mnohých horúcich prameňov v tejto oblasti. Postupne rástla kapacita elektrárne, do prevádzky prichádzalo stále viac nových blokov, využívali sa nové zdroje teplej vody a dnes už výkon stanice dosiahol impozantnú hodnotu – 360-tisíc kilowattov. Na Novom Zélande je takáto elektráreň v regióne Wairakei, jej kapacita je 160 000 kilowattov. Geotermálna elektráreň s kapacitou 500 000 kilowattov vyrába elektrinu 120 km od San Francisca v Spojených štátoch.
geotermálnej energie
Od pradávna ľudia vedeli o spontánnych prejavoch gigantickej energie číhajúcej v útrobách zemegule. V pamäti ľudstva sa uchovávajú legendy o katastrofických sopečných erupciách, ktoré si vyžiadali milióny ľudských životov, na nepoznanie zmenili vzhľad mnohých miest na Zemi. Sila erupcie aj relatívne malej sopky je kolosálna, mnohonásobne prevyšuje silu najväčších elektrární vytvorených ľudskou rukou. Je pravda, že nie je potrebné hovoriť o priamom využití energie sopečných erupcií - zatiaľ ľudia nemajú možnosť obmedziť tento nepoddajný prvok a tieto erupcie sú, našťastie, pomerne zriedkavé. Ale to sú prejavy energie číhajúcej v útrobách zeme, keď len nepatrný zlomok tejto nevyčerpateľnej energie nájde cestu von cez oheň dýchajúci prieduchy sopiek.
Gejzír je horúci prameň, z ktorého vyviera voda v pravidelných alebo nepravidelných výškach ako fontána. Názov pochádza z islandského slova pre „leje“. Vzhľad gejzírov si vyžaduje určité priaznivé prostredie, ktoré sa vytvára len na niekoľkých miestach na zemi, čo vedie k ich pomerne vzácnej prítomnosti. Takmer 50% gejzírov sa nachádza v Yellowstonskom národnom parku (USA). Činnosť gejzíru sa môže zastaviť v dôsledku zmien v črevách, zemetrasení a iných faktorov. Pôsobenie gejzíru je spôsobené kontaktom vody s magmou, po ktorom sa voda rýchlo zohreje a pod vplyvom geotermálnej energie je silou vyvrhnutá nahor. Po erupcii sa voda v gejzíre postupne ochladzuje, presakuje späť do magmy a opäť tryská. Frekvencia erupcií rôznych gejzírov sa pohybuje od niekoľkých minút až po niekoľko hodín. Potreba vysokej energie na prevádzku gejzíru je hlavným dôvodom ich vzácnosti. Sopečné oblasti môžu mať horúce pramene, bahenné sopky, fumaroly, ale je len veľmi málo miest, kde sa nachádzajú gejzíry. Faktom je, že aj keď sa na mieste sopečnej činnosti vytvoril gejzír, následné erupcie zničia povrch zeme a zmenia jej stav, čo povedie k zmiznutiu gejzíru.
Energia zeme (geotermálna energia) je založená na využití prirodzeného tepla Zeme. Útroby Zeme sú plné obrovského, takmer nevyčerpateľného zdroja energie. Ročné vyžarovanie vnútorného tepla na našej planéte je 2,8 * 1014 miliárd kWh. Neustále je kompenzovaný rádioaktívnym rozpadom niektorých izotopov v zemskej kôre.
Zdroje geotermálnej energie môžu byť dvoch typov. Prvým typom sú podzemné bazény prírodných nosičov tepla – horúcovodné (hydrotermálne pramene), alebo parné (parné termálne pramene), prípadne zmes pary a vody. V podstate ide o priamo na použitie pripravené „podzemné kotly“, odkiaľ je možné pomocou bežných vrtov odoberať vodu alebo paru. Druhým typom je teplo horúcich hornín. Čerpaním vody do takýchto horizontov možno získať aj paru alebo prehriatu vodu na ďalšie využitie na energetické účely.
Ale v oboch prípadoch použitia je hlavnou nevýhodou možno veľmi nízka koncentrácia geotermálnej energie. Avšak v miestach vzniku zvláštnych geotermálnych anomálií, kde sa horúce pramene alebo horniny približujú relatívne blízko k povrchu a kde teplota stúpa o 30-40 °C na každých 100 m, môžu koncentrácie geotermálnej energie vytvárať podmienky na jej ekonomické využitie. V závislosti od teploty vody, pary alebo zmesi pary a vody sa geotermálne zdroje delia na nízko a stredne teplotné (s teplotami do 130 - 150 °C) a vysokoteplotné (nad 150 °C). Povaha ich použitia do značnej miery závisí od teploty.
Dá sa tvrdiť, že geotermálna energia má štyri prospešné vlastnosti.
Po prvé, jeho zásoby sú prakticky nevyčerpateľné. Podľa odhadov z konca 70. rokov dosahujú až do hĺbky 10 km hodnotu, ktorá je 3,5 tisíckrát väčšia ako zásoby tradičných druhov nerastných palív.
Po druhé, geotermálna energia je pomerne rozšírená. Jeho koncentrácia je spojená najmä s pásmi aktívnej seizmickej a sopečnej činnosti, ktoré zaberajú 1/10 rozlohy Zeme. V rámci týchto pásov možno rozlíšiť niektoré z najsľubnejších „geotermálnych oblastí“, ktorých príkladmi sú Kalifornia v USA, Nový Zéland, Japonsko, Island, Kamčatka a Severný Kaukaz v Rusku. Len v bývalom ZSSR bolo začiatkom 90. rokov otvorených asi 50 podzemných bazénov horúcej vody a pary.
Po tretie, využívanie geotermálnej energie si nevyžaduje vysoké náklady, pretože. v tomto prípade hovoríme o už „pripravených na použitie“, zdrojoch energie vytvorených samotnou prírodou.
Napokon, po štvrté, geotermálna energia je úplne neškodná pre životné prostredie a neznečisťuje životné prostredie.
Človek oddávna využíva energiu vnútorného tepla Zeme (pripomeňme si slávne rímske kúpele), no komerčné využitie začalo až v 20. rokoch nášho storočia vybudovaním prvých geoelektrární v Taliansku a vtedy v iných krajinách. Začiatkom 80. rokov 20. storočia vo svete fungovalo asi 20 takýchto staníc s celkovým výkonom 1,5 milióna kW. Najväčšou z nich je stanica Geysers v USA (500 tis. kW).
Geotermálna energia sa využíva na výrobu elektriny, vykurovanie domov, skleníkov atď. Ako nosič tepla sa používa suchá para, prehriata voda alebo akýkoľvek nosič tepla s nízkou teplotou varu (amoniak, freón atď.).
geotermálnej energie- je to energia tepla, ktorá sa uvoľňuje z vnútorných zón Zeme počas stoviek miliónov rokov. Podľa geologických a geofyzikálnych štúdií dosahuje teplota v zemskom jadre 3 000 – 6 000 °C, pričom v smere od stredu planéty k jej povrchu postupne klesá. Výbuchy tisícok sopiek, pohyb blokov zemskej kôry, zemetrasenia svedčia o pôsobení mocnej vnútornej energie Zeme. Vedci sa domnievajú, že tepelné pole našej planéty je spôsobené rádioaktívnym rozpadom v jej hĺbkach, ako aj gravitačnou separáciou jadrovej hmoty.
Hlavnými zdrojmi zahrievania útrob planéty sú urán, tórium a rádioaktívny draslík. Procesy rádioaktívneho rozpadu na kontinentoch sa vyskytujú hlavne v granitickej vrstve zemskej kôry v hĺbke 20 - 30 km alebo viac, v oceánoch - v hornom plášti. Predpokladá sa, že na dne zemskej kôry v hĺbke 10 - 15 km je pravdepodobná hodnota teploty na kontinentoch 600 - 800 ° C a v oceánoch - 150 - 200 ° C.
Geotermálnu energiu môže človek využiť len tam, kde sa prejaví blízko povrchu Zeme, t.j. v oblastiach sopečnej a seizmickej činnosti. V súčasnosti geotermálnu energiu efektívne využívajú krajiny ako USA, Taliansko, Island, Mexiko, Japonsko, Nový Zéland, Rusko, Filipíny, Maďarsko, Salvádor. Vnútorné teplo zeme tu vystupuje na samotný povrch vo forme horúcej vody a pary s teplotou až 300 °C a často vystupuje ako teplo tryskajúcich zdrojov (gejzírov), napríklad známych gejzírov. z Yellowstonského parku v USA, gejzíry na Kamčatke na Islande.
Zdroje geotermálnej energie rozdelené na suchú horúcu paru, mokrú horúcu paru a horúcu vodu. Studňa, ktorá je dôležitým zdrojom energie pre elektrickú železnicu v Taliansku (neďaleko Larderella), je od roku 1904 poháňaná suchou horúcou parou. Ďalšie dve známe miesta na svete s horúcou suchou parou sú pole Matsukawa v Japonsku a pole gejzírov pri San Franciscu, kde sa geotermálna energia tiež dlhodobo efektívne využíva. Najviac zo všetkého vo svete mokrej horúcej pary sa nachádza na Novom Zélande (Wairakei), geotermálne polia s o niečo menšou silou - v Mexiku, Japonsku, El Salvadore, Nikarague, Rusku.
Preto možno rozlíšiť štyri hlavné typy zdrojov geotermálnej energie:
povrchové teplo zeme využívané tepelnými čerpadlami;
energetické zdroje pary, horúcej a teplej vody v blízkosti zemského povrchu, ktoré sa dnes využívajú pri výrobe elektrickej energie;
teplo sústredené hlboko pod povrchom zeme (možno v neprítomnosti vody);
energia magmy a teplo, ktoré sa hromadí pod sopkami.
Zásoby geotermálneho tepla (~ 8 * 1030 J) predstavujú 35 miliárd násobok ročnej globálnej spotreby energie. Iba 1 % geotermálnej energie zemskej kôry (hĺbka 10 km) môže poskytnúť množstvo energie, ktoré je 500-krát väčšie ako všetky svetové zásoby ropy a plynu. Dnes je však možné využiť len malú časť týchto zdrojov, a to predovšetkým z ekonomických dôvodov. Začiatok priemyselného rozvoja geotermálnych zdrojov (energie horúcich hlbinných vôd a pary) bol položený v roku 1916, kedy bola v Taliansku uvedená do prevádzky prvá geotermálna elektráreň s výkonom 7,5 MW. V oblasti praktického rozvoja zdrojov geotermálnej energie sa v uplynulom období nazbierali značné skúsenosti. Celkový inštalovaný výkon prevádzkovaných geotermálnych elektrární (GeoTPP) bol: 1975 - 1 278 MW, v roku 1990 - 7 300 MW. Najväčší pokrok v tejto veci dosiahli Spojené štáty americké, Filipíny, Mexiko, Taliansko a Japonsko.
Technické a ekonomické parametre GeoTPP sa líšia v pomerne širokom rozmedzí a závisia od geologických charakteristík územia (hĺbka výskytu, parametre pracovnej tekutiny, jej zloženie atď.). Pre väčšinu prevádzkovaných GeoTPP sú náklady na elektrinu podobné nákladom na elektrinu vyrobenú v uhoľných TPP a dosahujú 1200 ... 2000 USD / MW.
Na Islande je 80 % obytných budov vykurovaných horúcou vodou extrahovanou z geotermálnych vrtov pod mestom Reykjavík. Na západe USA je asi 180 domov a fariem vykurovaných geotermálnou horúcou vodou. Podľa odborníkov sa medzi rokmi 1993 a 2000 celosvetová výroba elektriny z geotermálnej energie viac ako zdvojnásobila. V USA je toľko zásob geotermálneho tepla, že by teoreticky mohlo poskytnúť 30-krát viac energie, ako štát v súčasnosti spotrebuje.
V budúcnosti je možné využiť teplo magmy v tých oblastiach, kde sa nachádza blízko zemského povrchu, ako aj suché teplo vyhrievaných kryštalických hornín. V druhom prípade sa vyvŕtajú studne na niekoľko kilometrov, studená voda sa odčerpá a horúca sa vráti späť.
S rozvojom a formovaním spoločnosti začalo ľudstvo hľadať stále modernejšie a zároveň hospodárnejšie spôsoby získavania energie. Na to sa dnes stavajú rôzne stanice, no zároveň sa hojne využíva energia obsiahnutá v útrobách zeme. Aká je? Skúsme na to prísť.
geotermálnej energie
Už z názvu je jasné, že predstavuje teplo zemského vnútra. Pod zemskou kôrou sa nachádza vrstva magmy, čo je ohnivo-kvapalná silikátová tavenina. Podľa výskumných údajov je energetický potenciál tohto tepla oveľa vyšší ako energia svetových zásob zemného plynu, ako aj ropy. Magma vychádza na povrch – láva. Okrem toho je najväčšia aktivita pozorovaná v tých vrstvách zeme, na ktorých sa nachádzajú hranice tektonických platní, ako aj tam, kde sa zemská kôra vyznačuje tenkou. Geotermálna energia Zeme sa získava takto: láva a vodné zdroje planéty sú v kontakte, v dôsledku čoho sa voda začne prudko ohrievať. To vedie k erupcii gejzíru, vzniku takzvaných horúcich jazier a spodných prúdov. Teda práve tie prírodné javy, ktorých vlastnosti sa aktívne využívajú ako energie.
Umelé geotermálne zdroje
Energiu obsiahnutú v útrobách zeme treba využívať rozumne. Existuje napríklad myšlienka vytvoriť podzemné kotly. K tomu je potrebné vyvŕtať dve studne dostatočnej hĺbky, ktoré budú v spodnej časti spojené. To znamená, že sa ukazuje, že geotermálnu energiu možno priemyselne získavať takmer v ktoromkoľvek kúte krajiny: studená voda sa bude čerpať do zásobníka cez jeden vrt a horúca voda alebo para sa bude odoberať cez druhý. Umelé zdroje tepla budú prospešné a racionálne, ak výsledné teplo poskytne viac energie. Para sa môže posielať do turbínových generátorov, ktoré budú vyrábať elektrinu.
Samozrejme, vyťažené teplo je len zlomkom toho, čo je k dispozícii v celkových zásobách. Malo by sa však pamätať na to, že hlboké teplo sa bude neustále dopĺňať v dôsledku procesov stláčania hornín, stratifikácie čriev. Podľa odborníkov zemská kôra akumuluje teplo, ktorého celkové množstvo je 5000-krát väčšie ako výhrevnosť všetkých fosílnych vnútrozemí ako celku. Ukazuje sa, že prevádzková doba takýchto umelo vytvorených geotermálnych staníc môže byť neobmedzená.
Funkcie zdroja
Zdroje, ktoré umožňujú získavať geotermálnu energiu, sa takmer nedajú plne využiť. Existujú vo viac ako 60 krajinách sveta, pričom najväčší počet pozemských sopiek je na území tichomorského sopečného ohnivého kruhu. V praxi sa však ukazuje, že geotermálne zdroje v rôznych regiónoch sveta sú vo svojich vlastnostiach úplne odlišné, a to priemerná teplota, slanosť, zloženie plynu, kyslosť atď.
Gejzíry sú zdroje energie na Zemi, ktorých zvláštnosťou je, že v určitých intervaloch chrlia vriacu vodu. Po erupcii sa bazén zbaví vody, na jeho dne je vidieť kanál, ktorý siaha hlboko do zeme. Gejzíry sa používajú ako zdroje energie v regiónoch ako Kamčatka, Island, Nový Zéland a Severná Amerika a jednotlivé gejzíry sa nachádzajú v niekoľkých ďalších oblastiach.
Odkiaľ pochádza energia?
Neochladená magma sa nachádza veľmi blízko zemského povrchu. Uvoľňujú sa z nej plyny a pary, ktoré stúpajú a prechádzajú cez trhliny. Zmiešaním s podzemnou vodou spôsobujú ich zahrievanie, samy sa menia na horúcu vodu, v ktorej je rozpustených veľa látok. Takáto voda sa vypúšťa na povrch zeme vo forme rôznych geotermálnych zdrojov: horúcich prameňov, minerálnych prameňov, gejzírov atď. Podľa vedcov sú horúce útroby zeme jaskyne alebo komory spojené chodbami, trhlinami a kanálmi. Sú len naplnené podzemnou vodou a veľmi blízko nich sú magmatické komory. Týmto prirodzeným spôsobom vzniká tepelná energia zeme.
Elektrické pole Zeme
V prírode existuje ďalší alternatívny zdroj energie, ktorý je obnoviteľný, ekologický a ľahko sa používa. Pravda, tento prameň bol zatiaľ len študovaný a v praxi neaplikovaný. Potenciálna energia Zeme teda leží v jej elektrickom poli. Energiu je možné týmto spôsobom získavať na základe štúdia základných zákonov elektrostatiky a vlastností elektrického poľa Zeme. V skutočnosti je naša planéta z elektrického hľadiska guľový kondenzátor nabitý až na 300 000 voltov. Jeho vnútorná sféra má záporný náboj a vonkajšia – ionosféra – je kladná. je izolant. Cez ňu neustále prúdi iónové a konvekčné prúdy, ktoré dosahujú sily mnoho tisíc ampérov. Potenciálny rozdiel medzi doskami sa však v tomto prípade neznižuje.
To naznačuje, že v prírode existuje generátor, ktorého úlohou je neustále dopĺňať únik nábojov z dosiek kondenzátora. Úlohu takéhoto generátora zohráva magnetické pole Zeme, ktoré rotuje spolu s našou planétou v prúdení slnečného vetra. Energiu magnetického poľa Zeme je možné získať práve pripojením spotrebiča energie k tomuto generátoru. Aby ste to dosiahli, musíte nainštalovať spoľahlivé uzemnenie.
Obnoviteľné zdroje
Keďže populácia našej planéty neustále rastie, potrebujeme čoraz viac energie na zabezpečenie obyvateľstva. Energia obsiahnutá v útrobách zeme môže byť veľmi odlišná. Ide napríklad o obnoviteľné zdroje: veternú, slnečnú a vodnú energiu. Sú šetrné k životnému prostrediu, a preto ich môžete používať bez obáv z poškodenia životného prostredia.
vodnej energie
Táto metóda sa používa už mnoho storočí. Dnes je vybudovaných obrovské množstvo priehrad a nádrží, v ktorých sa voda využíva na výrobu elektrickej energie. Podstata tohto mechanizmu je jednoduchá: pod vplyvom toku rieky sa kolesá turbín otáčajú, respektíve sa energia vody premieňa na elektrickú energiu.
Dnes existuje veľké množstvo vodných elektrární, ktoré premieňajú energiu prúdu vody na elektrickú energiu. Zvláštnosťou tejto metódy je, že je obnoviteľná, respektíve, takéto návrhy majú nízke náklady. Preto aj napriek tomu, že výstavba vodných elektrární trvá pomerne dlho a samotný proces je veľmi nákladný, tieto zariadenia výrazne prekonávajú energeticky náročné odvetvia.
Solárna energia: moderná a perspektívna
Slnečná energia sa získava pomocou solárnych panelov, ale moderné technológie na to umožňujú použitie nových metód. Najväčší systém na svete je vybudovaný v kalifornskej púšti. Plne zabezpečuje energiu pre 2000 domácností. Dizajn funguje nasledovne: slnečné lúče sa odrážajú od zrkadiel, ktoré sú posielané do centrálneho kotla s vodou. Vrie a mení sa na paru, ktorá roztáča turbínu. Ten je zase pripojený k elektrickému generátoru. Vietor sa dá využiť aj ako energia, ktorú nám dáva Zem. Vietor fúka do plachiet, otáča veterné mlyny. A teraz s jeho pomocou môžete vytvárať zariadenia, ktoré budú generovať elektrickú energiu. Otáčaním lopatiek veterného mlyna poháňa hriadeľ turbíny, ktorý je zase spojený s elektrickým generátorom.
Vnútorná energia Zeme
Objavil sa v dôsledku niekoľkých procesov, z ktorých hlavné sú narastanie a rádioaktivita. Podľa vedcov vznik Zeme a jej hmoty prebiehal niekoľko miliónov rokov a stalo sa tak vďaka vzniku planetezimál. Držali sa spolu, respektíve hmota Zeme bola čoraz väčšia. Potom, čo naša planéta začala mať modernú hmotnosť, no stále bez atmosféry, na ňu bez prekážok dopadali telesá meteorov a asteroidov. Tento proces sa nazýva len akrécia a viedol k tomu, že sa uvoľnila významná gravitačná energia. A čím väčšie telesá zasiahli planétu, tým väčšie množstvo energie obsiahnutej v útrobách Zeme sa uvoľnilo.
Táto gravitačná diferenciácia viedla k tomu, že sa látky začali oddeľovať: ťažké látky jednoducho klesali, zatiaľ čo ľahké a prchavé látky sa vznášali nahor. Diferenciácia ovplyvnila aj dodatočné uvoľnenie gravitačnej energie.
Atómová energia
Využívanie zemskej energie môže prebiehať rôznymi spôsobmi. Napríklad pomocou výstavby jadrových elektrární, keď sa tepelná energia uvoľňuje v dôsledku rozpadu najmenších častíc atómovej hmoty. Hlavným palivom je urán, ktorý je obsiahnutý v zemskej kôre. Mnohí veria, že tento spôsob získavania energie je najsľubnejší, no jeho používanie je spojené s množstvom problémov. Po prvé, urán vyžaruje žiarenie, ktoré zabíja všetky živé organizmy. Navyše, ak sa táto látka dostane do pôdy alebo atmosféry, dôjde ku skutočnej katastrofe spôsobenej človekom. Smutné následky havárie v jadrovej elektrárni v Černobyle prežívame dodnes. Nebezpečenstvo spočíva v tom, že rádioaktívny odpad môže ohrozovať všetko živé na veľmi, veľmi dlho, na tisícročia.
Nový čas – nové nápady
Samozrejme, ľudia sa tam nezastavia a každý rok sa objavuje stále viac a viac pokusov nájsť nové spôsoby, ako získať energiu. Ak sa energia zemského tepla získa celkom jednoducho, potom niektoré metódy nie sú také jednoduché. Napríklad ako zdroj energie je celkom možné použiť biologický plyn, ktorý sa získava pri rozklade odpadu. Môže byť použitý na vykurovanie rodinných domov a ohrev vody.
Čoraz častejšie sa stavajú, keď sa priehrady a turbíny inštalujú cez ústie nádrží, ktoré sú poháňané prílivmi a odlivmi, respektíve sa získava elektrina.
Spaľovaním odpadu získavame energiu
Ďalšou metódou, ktorá sa už v Japonsku používa, je vytváranie spaľovní. Dnes sú postavené v Anglicku, Taliansku, Dánsku, Nemecku, Francúzsku, Holandsku a USA, ale iba v Japonsku sa tieto podniky začali používať nielen na zamýšľaný účel, ale aj na výrobu elektriny. V miestnych továrňach sa spália 2/3 všetkého odpadu, pričom továrne sú vybavené parnými turbínami. V súlade s tým dodávajú teplo a elektrinu do blízkych oblastí. Zároveň z hľadiska nákladov je vybudovanie takéhoto podniku oveľa výnosnejšie ako výstavba tepelnej elektrárne.
Lákavejšia je perspektíva využitia zemského tepla tam, kde sa sústreďujú sopky. V tomto prípade nebude potrebné vŕtať Zem príliš hlboko, pretože už v hĺbke 300 - 500 metrov bude teplota najmenej dvakrát vyššia ako bod varu vody.
Existuje aj taký spôsob výroby elektriny, keďže vodík – najjednoduchší a najľahší chemický prvok – možno považovať za ideálne palivo, pretože je tam, kde je voda. Ak spálite vodík, môžete získať vodu, ktorá sa rozkladá na kyslík a vodík. Samotný vodíkový plameň je neškodný, to znamená, že nepoškodí životné prostredie. Zvláštnosťou tohto prvku je, že má vysokú výhrevnosť.
Čo je v budúcnosti?
Samozrejme, energia magnetického poľa Zeme alebo tá, ktorá sa získava v jadrových elektrárňach, nemôže plne uspokojiť všetky potreby ľudstva, ktoré každým rokom narastajú. Odborníci však tvrdia, že nie je dôvod na obavy, keďže palivových zdrojov planéty je stále dosť. Navyše sa používa stále viac nových zdrojov, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu a obnoviteľné.
Problém znečistenia životného prostredia pretrváva a narastá katastrofálne rýchlo. Množstvo škodlivých emisií klesá, respektíve vzduch, ktorý dýchame, je škodlivý, voda obsahuje nebezpečné nečistoty a pôda sa postupne vyčerpáva. Preto je také dôležité včas študovať taký fenomén, akým je energia v útrobách Zeme, aby sme hľadali spôsoby, ako znížiť potrebu fosílnych palív a aktívnejšie využívať netradičné zdroje energie.
Doktor technických vied NA. Prisahám, profesor,
Akademik Ruskej akadémie technologických vied v Moskve
Svet v posledných desaťročiach zvažuje smerovanie efektívnejšieho využívania energie hlbinného tepla Zeme s cieľom čiastočne nahradiť zemný plyn, ropu a uhlie. To bude možné nielen v oblastiach s vysokými geotermálnymi parametrami, ale aj v ktorejkoľvek oblasti sveta pri vŕtaní injektážnych a ťažobných vrtov a vytváraní cirkulačných systémov medzi nimi.
Zvýšený záujem o alternatívne zdroje energie vo svete v posledných desaťročiach je spôsobený vyčerpávaním zásob uhľovodíkových palív a potrebou riešiť množstvo environmentálnych problémov. Objektívne faktory (zásoby fosílnych palív a uránu, ako aj zmeny v životnom prostredí spôsobené tradičnými požiarmi a jadrovou energiou) nám umožňujú tvrdiť, že prechod na nové metódy a formy výroby energie je nevyhnutný.
Svetová ekonomika v súčasnosti smeruje k prechodu na racionálnu kombináciu tradičných a nových zdrojov energie. Teplo Zeme medzi nimi zaberá jedno z prvých miest.
Zdroje geotermálnej energie sa delia na hydrogeologické a petrogeotermálne. Prvým z nich sú tepelné nosiče (zahŕňajúce iba 1 % celkových zdrojov geotermálnej energie) – podzemná voda, para a zmesi pary a vody. Druhým je geotermálna energia obsiahnutá v horúcich horninách.
Technológia fontán (samovýsyp) používaná u nás aj v zahraničí na ťažbu prírodnej pary a geotermálnych vôd je jednoduchá, no neefektívna. Pri nízkom prietoku samoprietokových vrtov sa ich produkciou tepla môžu vrátiť náklady na vŕtanie len v malej hĺbke geotermálnych nádrží s vysokými teplotami v oblastiach tepelných anomálií. Životnosť takýchto studní v mnohých krajinách nedosahuje ani 10 rokov.
Skúsenosti zároveň potvrdzujú, že za prítomnosti plytkých kolektorov prírodnej pary je výstavba Geotermálnej elektrárne najvýhodnejšou možnosťou využitia geotermálnej energie. Prevádzka takýchto GeoTPP ukázala ich konkurencieschopnosť v porovnaní s inými typmi elektrární. Využitie zásob geotermálnych vôd a parných hydroterm u nás na Kamčatskom polostrove a na ostrovoch Kurilského reťazca, v regiónoch Severného Kaukazu a možno aj v iných oblastiach je preto účelné a aktuálne. Ložiská pary sú však vzácnosťou, jej známe a predpokladané zásoby sú malé. Oveľa bežnejšie ložiská tepelnej a silovej vody sa nie vždy nachádzajú dostatočne blízko odberateľa – objektu zásobovania teplom. To vylučuje možnosť veľkého rozsahu ich efektívneho využitia.
Problémy boja proti usadzovaniu sa často vyvinú do komplexného problému. Použitie geotermálnych, spravidla mineralizovaných zdrojov ako nosiča tepla vedie k zarastaniu zón vrtov formáciami oxidu železa, uhličitanu vápenatého a silikátov. Okrem toho problémy s eróziou-koróziou a tvorbou vodného kameňa nepriaznivo ovplyvňujú prevádzku zariadenia. Problémom je aj vypúšťanie mineralizovaných a odpadových vôd obsahujúcich toxické nečistoty. Preto najjednoduchšia technológia fontán nemôže slúžiť ako základ pre rozsiahly rozvoj geotermálnych zdrojov.
Podľa predbežných odhadov na území Ruskej federácie sú predpokladané zásoby termálnych vôd s teplotou 40-250 °C, slanosťou 35-200 g/l a hĺbkou do 3000 m 21-22 miliónov m3. /deň, čo zodpovedá spáleniu 30-40 miliónov ton .t. v roku.
Predpokladané zásoby parovzdušnej zmesi s teplotou 150-250 °C na Kamčatskom polostrove a Kurilských ostrovoch sú 500 tis. m3/deň. a zásoby termálnych vôd s teplotou 40-100°C - 150 tis.m3/deň.
Zásoby termálnych vôd s prietokom okolo 8 miliónov m3/deň, so slanosťou do 10 g/l a teplotou nad 50 °C sa považujú za prioritu rozvoja.
Oveľa väčší význam pre energetiku budúcnosti má získavanie tepelnej energie, prakticky nevyčerpateľných petrogeotermálnych zdrojov. Táto geotermálna energia, uzavretá v pevných horúcich horninách, predstavuje 99 % celkových zdrojov podzemnej tepelnej energie. V hĺbke do 4-6 km sa masívy s teplotou 300-400 °C nachádzajú len v blízkosti medzikomôr niektorých sopiek, ale horúce horniny s teplotou 100-150 °C sú rozmiestnené takmer všade pri. v týchto hĺbkach as teplotou 180-200 °C na pomerne významnej časti územia Ruska.
Po miliardy rokov jadrové, gravitačné a iné procesy vo vnútri Zeme generovali a naďalej generujú tepelnú energiu. Časť je vyžarovaná do kozmického priestoru a teplo sa akumuluje v hĺbkach, t.j. tepelný obsah tuhej, kvapalnej a plynnej fázy zemskej hmoty sa nazýva geotermálna energia.
Nepretržitá výroba vnútrozemského tepla kompenzuje jeho vonkajšie straty, slúži ako zdroj akumulácie geotermálnej energie a určuje obnoviteľnú časť jeho zdrojov. Celkový odvod tepla z vnútra na zemský povrch je trikrát vyšší ako súčasná kapacita elektrární vo svete a odhaduje sa na 30 TW.
Je však jasné, že obnoviteľnosť má význam len pre obmedzené prírodné zdroje a celkový potenciál geotermálnej energie je prakticky nevyčerpateľný, keďže by sa mal definovať ako celkové množstvo tepla, ktoré má Zem k dispozícii.
Nie je náhoda, že svet v posledných desaťročiach uvažuje o smerovaní efektívnejšieho využívania energie hlbinného tepla Zeme s cieľom čiastočne nahradiť zemný plyn, ropu, uhlie. To bude možné nielen v oblastiach s vysokými geotermálnymi parametrami, ale aj v ktorejkoľvek oblasti sveta pri vŕtaní vstrekovacích a ťažobných vrtov a vytváraní cirkulačných systémov medzi nimi.
Samozrejme, pri nízkej tepelnej vodivosti hornín je pre efektívne fungovanie cirkulačných systémov potrebné mať alebo vytvoriť dostatočne vyvinutú teplovýmennú plochu v zóne odberu tepla. Takýto povrch sa často nachádza v poréznych formáciách a zónach prirodzenej odolnosti proti lomu, ktoré sa často nachádzajú vo vyššie uvedených hĺbkach, ktorých priepustnosť umožňuje organizovať nútenú filtráciu chladiva s účinnou extrakciou energie horniny, ako aj umelé vytvorenie rozsiahlej teplovýmennej plochy v nízkopriepustných poréznych masívoch hydraulickým štiepením (pozri obrázok).
V súčasnosti sa hydraulické štiepenie používa v ropnom a plynárenskom priemysle ako spôsob zvýšenia priepustnosti nádrží na zlepšenie ťažby ropy pri rozvoji ropných polí. Moderná technológia umožňuje vytvoriť úzku, ale dlhú trhlinu alebo krátku, ale širokú. Známe sú príklady hydraulických puklín s puklinami dlhými do 2-3 km.
Domácu myšlienku ťažby hlavných geotermálnych zdrojov obsiahnutých v pevných horninách vyjadril už v roku 1914 K.E. Obručev.
V roku 1963 bol v Paríži vytvorený prvý GCC na extrakciu tepla z poréznych formačných hornín na vykurovanie a klimatizáciu v priestoroch komplexu Broadcasting Chaos. V roku 1985 už vo Francúzsku fungovalo 64 GCC s celkovým tepelným výkonom 450 MW s ročnou úsporou približne 150 000 ton ropy. V tom istom roku vznikol prvý takýto GCC v ZSSR v údolí Khankala pri meste Groznyj.
V roku 1977 sa podľa projektu Národného laboratória v Los Alamos v USA začali na lokalite Fenton Hill v štáte Nové Mexiko testy experimentálneho GCC s hydraulickým štiepením takmer nepriepustného masívu. Studená sladká voda injektovaná cez studňu (injektáž) bola ohrievaná v dôsledku výmeny tepla s horninovým masívom (185 OC) vo zvislej pukline s plochou 8000 m2, vytvorenej hydraulickým štiepením v hĺbke 2,7 km. V inom vrte (výrobnom), tiež križujúcom túto trhlinu, vystupovala na povrch prehriata voda vo forme prúdu pary. Pri cirkulácii v uzavretom okruhu pod tlakom dosahovala teplota prehriatej vody na povrchu 160-180 °C a tepelný výkon systému - 4-5 MW. Únik chladiva do okolitého masívu predstavoval asi 1 % z celkového prietoku. Koncentrácia mechanických a chemických nečistôt (do 0,2 g/l) zodpovedala podmienkam čerstvej pitnej vody. Hydraulický zlom si nevyžadoval fixáciu a bol udržiavaný otvorený hydrostatickým tlakom tekutiny. V ňom vznikajúca voľná konvekcia zabezpečovala efektívnu účasť na výmene tepla takmer celého povrchu odkryvu rozžeraveného horninového masívu.
Ťažba podzemnej tepelnej energie z horúcich nepriepustných hornín na základe metód šikmého vŕtania a hydraulického štiepenia, ktoré sú dlhodobo osvojené a praktizované v ropnom a plynárenskom priemysle, nespôsobila seizmickú aktivitu ani žiadne iné škodlivé účinky na životné prostredie.
V roku 1983 britskí vedci zopakovali americkú skúsenosť vytvorením experimentálneho GCC s hydraulickým štiepením žuly v Carnwelli. Podobné práce sa vykonali v Nemecku a Švédsku. V USA bolo realizovaných viac ako 224 projektov geotermálneho vykurovania. Predpokladá sa však, že geotermálne zdroje môžu zabezpečiť väčšinu budúcich neelektrických potrieb USA v oblasti tepelnej energie. V Japonsku dosiahla kapacita GeoTPP v roku 2000 približne 50 GW.
V súčasnosti sa výskum a prieskum geotermálnych zdrojov vykonáva v 65 krajinách. Vo svete na báze geotermálnej energie vznikli stanice s celkovou kapacitou cca 10 GW. Organizácia spojených národov aktívne podporuje rozvoj geotermálnej energie.
Skúsenosti nahromadené v mnohých krajinách sveta s používaním geotermálnych chladív ukazujú, že za priaznivých podmienok sú 2- až 5-krát ziskovejšie ako tepelné a jadrové elektrárne. Výpočty ukazujú, že jeden geotermálny vrt dokáže nahradiť 158-tisíc ton uhlia ročne.
Teplo Zeme je teda azda jediným významným obnoviteľným zdrojom energie, ktorého racionálny rozvoj sľubuje zníženie nákladov na energiu v porovnaní s energiou moderných palív. S rovnako nevyčerpateľným energetickým potenciálom budú solárne a termonukleárne zariadenia, žiaľ, drahšie ako existujúce palivové.
Napriek veľmi dlhej histórii vývoja zemského tepla dnes geotermálna technika ešte nedosiahla svoj vysoký rozvoj. Rozvoj tepelnej energie Zeme zažíva veľké ťažkosti pri výstavbe hlbokých vrtov, ktoré sú kanálom na privádzanie chladiva na povrch. Vzhľadom na vysokú teplotu na dne (200-250 °C) sú tradičné nástroje na rezanie hornín nevhodné na prácu v takýchto podmienkach, existujú špeciálne požiadavky na výber vrtných a pažnicových rúr, cementových kalov, technológie vŕtania, pažnice a kompletizácie studní. Domáce meracie zariadenia, sériové prevádzkové armatúry a zariadenia sa vyrábajú v prevedení, ktoré umožňuje teploty nie vyššie ako 150-200°C. Tradičné hĺbkové mechanické vŕtanie studní sa niekedy oneskoruje aj roky a vyžaduje značné finančné náklady. V hlavných výrobných aktívach sú náklady na studne od 70 do 90%. Tento problém môže a mal by byť vyriešený len vytvorením progresívnej technológie rozvoja hlavnej časti geotermálnych zdrojov, t.j. získavanie energie z horúcich hornín.
Naša skupina ruských vedcov a špecialistov sa na území Ruskej federácie už viac ako rok zaoberá problémom ťažby a využívania nevyčerpateľnej, obnoviteľnej hlbinnej tepelnej energie horúcich hornín Zeme. Účelom práce je vytvoriť na základe domácich špičkových technológií technické prostriedky na hlboké prenikanie do útrob zemskej kôry. V súčasnosti je vyvinutých niekoľko variantov vŕtacích nástrojov (BS), ktoré nemajú vo svetovej praxi obdobu.
Prevádzka prvej verzie BS je prepojená so súčasnou konvenčnou technológiou vŕtania studní. Rýchlosť vŕtania tvrdej horniny (priemerná hustota 2500-3300 kg/m3) do 30 m/h, priemer otvoru 200-500 mm. Druhý variant BS vykonáva vŕtanie studní v autonómnom a automatickom režime. Štart sa vykonáva zo špeciálnej štartovacej a akceptačnej platformy, z ktorej je riadený jeho pohyb. Tisíc metrov BS v tvrdých horninách zvládne prejsť za pár hodín. Priemer studne od 500 do 1000 mm. Opätovne použiteľné varianty BS majú veľkú nákladovú efektívnosť a obrovskú potenciálnu hodnotu. Zavedenie BS do výroby otvorí novú etapu vo výstavbe studní a poskytne prístup k nevyčerpateľným zdrojom tepelnej energie Zeme.
Pre potreby zásobovania teplom požadovaná hĺbka studní v celej krajine leží v rozmedzí do 3-4,5 tisíc metrov a nepresahuje 5-6 tisíc metrov.Teplota nosiča tepla pre bývanie a komunálne zásobovanie teplom áno. neprekročí 150 °C. V priemyselných zariadeniach teplota spravidla nepresahuje 180 - 200 ° C.
Účelom vytvorenia GCC je poskytovať stále, cenovo dostupné a lacné teplo vzdialeným, ťažko dostupným a nerozvinutým regiónom Ruskej federácie. Doba prevádzky GCS je 25-30 rokov alebo viac. Doba návratnosti staníc (s prihliadnutím na najnovšie technológie vŕtania) je 3-4 roky.
Vytvorenie vhodných kapacít na využitie geotermálnej energie pre neelektrické potreby v Ruskej federácii v najbližších rokoch umožní nahradiť približne 600 miliónov ton palivového ekvivalentu. Úspory môžu byť až 2 bilióny rubľov.
Do roku 2030 je možné vytvárať energetické kapacity na nahradenie požiarnej energie až o 30 % a do roku 2040 takmer úplne vylúčiť organické suroviny ako palivo z energetickej bilancie Ruskej federácie.
Literatúra
1. Gončarov S.A. Termodynamika. Moskva: MGTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 s.
2. Dyadkin Yu.D. atď Geotermálna tepelná fyzika. Petrohrad: Nauka, 1993. 255 s.
3. Základňa nerastných surovín palivového a energetického komplexu Ruska. Stav a prognóza / V. K. Branchhugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko a ďalší, Ed. V.Z. Garipová, E.A. Kozlovský. M. 2004. 548 s.
4. Novikov G. P. a kol.Vŕtanie studní pre termálne vody. M.: Nedra, 1986. 229 s.
