Para sa Russia, ang enerhiya ng init ng Earth ay maaaring maging isang pare-pareho, maaasahang pinagmumulan ng pagbibigay ng mura at abot-kayang kuryente at init gamit ang mga bagong high, environment friendly na teknolohiya para sa pagkuha at supply nito sa consumer. Ito ay totoo lalo na sa sandaling ito

Limitadong mapagkukunan ng mga hilaw na materyales ng fossil energy

Ang pangangailangan para sa mga hilaw na materyales ng organikong enerhiya ay mahusay sa mga industriyalisado at umuunlad na mga bansa (USA, Japan, mga estado ng nagkakaisang Europa, China, India, atbp.). Kasabay nito, ang kanilang sariling mga mapagkukunan ng hydrocarbon sa mga bansang ito ay alinman sa hindi sapat o nakalaan, at ang isang bansa, tulad ng Estados Unidos, ay bumibili ng mga hilaw na materyales ng enerhiya sa ibang bansa o bumuo ng mga deposito sa ibang mga bansa.

Sa Russia, isa sa pinakamayamang bansa sa mga tuntunin ng mga mapagkukunan ng enerhiya, ang mga pang-ekonomiyang pangangailangan para sa enerhiya ay nasiyahan pa rin sa pamamagitan ng mga posibilidad ng paggamit ng mga likas na yaman. Gayunpaman, ang pagkuha ng fossil hydrocarbons mula sa ilalim ng lupa ay nangyayari sa napakabilis na bilis. Kung noong 1940s-1960s. Ang pangunahing mga rehiyon na gumagawa ng langis ay ang "Second Baku" sa Volga at Cis-Urals, pagkatapos, simula noong 1970s, at hanggang sa kasalukuyan, ang Western Siberia ay naging isang lugar. Ngunit kahit dito mayroong isang makabuluhang pagbaba sa produksyon ng mga fossil hydrocarbons. Ang panahon ng "tuyo" na Cenomanian gas ay lumilipas. Ang nakaraang yugto ng malawak na pag-unlad ng produksyon ng natural na gas ay natapos na. Ang pagkuha nito mula sa mga higanteng deposito tulad ng Medvezhye, Urengoyskoye at Yamburgskoye ay umabot sa 84, 65 at 50%, ayon sa pagkakabanggit. Ang proporsyon ng mga reserbang langis na paborable para sa pag-unlad ay bumababa din sa paglipas ng panahon.

Dahil sa aktibong pagkonsumo ng mga hydrocarbon fuel, ang mga onshore na reserba ng langis at natural na gas ay makabuluhang nabawasan. Ngayon ang kanilang mga pangunahing reserba ay puro sa continental shelf. At kahit na ang hilaw na materyal na base ng industriya ng langis at gas ay sapat pa rin para sa pagkuha ng langis at gas sa Russia sa kinakailangang dami, sa malapit na hinaharap ay ipagkakaloob ito sa isang pagtaas ng lawak sa pamamagitan ng pag-unlad ng mga patlang na may kumplikadong pagmimina at heolohikal na kondisyon. Kasabay nito, tataas ang halaga ng produksyon ng hydrocarbon.

Karamihan sa mga hindi nababagong mapagkukunan na nakuha mula sa ilalim ng lupa ay ginagamit bilang panggatong para sa mga planta ng kuryente. Una sa lahat, ito ang bahagi kung saan sa istraktura ng gasolina ay 64%.

Sa Russia, 70% ng kuryente ay nabuo sa mga thermal power plant. Ang mga negosyo ng enerhiya ng bansa taun-taon ay nagsusunog ng humigit-kumulang 500 milyong tonelada ng c.e. tonelada para sa layunin ng pagbuo ng kuryente at init, habang ang produksyon ng init ay gumagamit ng 3-4 na beses na mas maraming hydrocarbon fuel kaysa sa pagbuo ng kuryente.

Ang halaga ng init na nakuha mula sa pagkasunog ng mga volume na ito ng mga hilaw na materyales ng hydrocarbon ay katumbas ng paggamit ng daan-daang tonelada ng nuclear fuel - ang pagkakaiba ay malaki. Gayunpaman, ang nuclear power ay nangangailangan ng pagtiyak sa kaligtasan sa kapaligiran (upang maiwasan ang pag-ulit ng Chernobyl) at pagprotekta nito mula sa posibleng pag-atake ng mga terorista, pati na rin ang ligtas at magastos na pag-decommissioning ng mga lipas na at ginastos na nuclear power units. Ang napatunayang nare-recover na mga reserba ng uranium sa mundo ay humigit-kumulang 3 milyon 400 libong tonelada. Para sa buong nakaraang panahon (hanggang 2007), humigit-kumulang 2 milyong tonelada ang minahan.

RES bilang kinabukasan ng pandaigdigang enerhiya

Ang tumaas na interes sa mundo sa nakalipas na mga dekada sa alternatibong renewable energy sources (RES) ay sanhi hindi lamang ng pagkaubos ng mga reserbang hydrocarbon fuel, kundi pati na rin ng pangangailangang lutasin ang mga problema sa kapaligiran. Ang mga layunin na kadahilanan (fossil fuel at uranium reserves, pati na rin ang mga pagbabago sa kapaligiran na nauugnay sa paggamit ng tradisyonal na sunog at nuclear energy) at mga uso sa pagbuo ng enerhiya ay nagmumungkahi na ang paglipat sa mga bagong pamamaraan at anyo ng produksyon ng enerhiya ay hindi maiiwasan. Nasa unang kalahati ng siglo XXI. magkakaroon ng kumpleto o halos kumpletong paglipat sa hindi tradisyonal na mga mapagkukunan ng enerhiya.

Kung mas maaga ang isang tagumpay sa direksyon na ito, mas hindi masakit para sa buong lipunan at mas kapaki-pakinabang para sa bansa, kung saan ang mga mapagpasyang hakbang ay gagawin sa direksyong ito.

Ang ekonomiya ng mundo ay nagtakda na ng kurso para sa paglipat sa isang makatwirang kumbinasyon ng tradisyonal at bagong mga mapagkukunan ng enerhiya. Ang pagkonsumo ng enerhiya sa mundo noong 2000 ay umabot sa higit sa 18 bilyong tonelada ng katumbas ng gasolina. tonelada, at pagkonsumo ng enerhiya sa 2025 ay maaaring tumaas sa 30–38 bilyong tonelada ng katumbas ng gasolina. tonelada, ayon sa forecast data, sa pamamagitan ng 2050 consumption sa antas ng 60 bilyong tonelada ng katumbas ng gasolina ay posible. Ang isang katangiang kalakaran sa pag-unlad ng ekonomiya ng daigdig sa panahong sinusuri ay isang sistematikong pagbaba sa pagkonsumo ng mga fossil fuel at isang kaukulang pagtaas sa paggamit ng mga di-tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya. Ang thermal energy ng Earth ay sumasakop sa isa sa mga unang lugar sa kanila.

Sa kasalukuyan, ang Ministri ng Enerhiya ng Russian Federation ay nagpatibay ng isang programa para sa pagpapaunlad ng di-tradisyonal na enerhiya, kabilang ang 30 malalaking proyekto para sa paggamit ng mga heat pump unit (HPU), ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa pagkonsumo ng mababang potensyal na thermal energy ng Earth.

Mababang potensyal na enerhiya ng init at heat pump ng Earth

Ang mga mapagkukunan ng mababang potensyal na enerhiya ng init ng Earth ay solar radiation at thermal radiation ng pinainit na bituka ng ating planeta. Sa kasalukuyan, ang paggamit ng naturang enerhiya ay isa sa mga pinaka-dynamic na pagbuo ng mga lugar ng enerhiya batay sa nababagong mga mapagkukunan ng enerhiya.

Ang init ng Earth ay maaaring gamitin sa iba't ibang uri ng mga gusali at istruktura para sa pagpainit, supply ng mainit na tubig, air conditioning (pagpapalamig), pati na rin para sa mga heating track sa panahon ng taglamig, pagpigil sa pag-icing, pag-init ng mga patlang sa mga bukas na istadyum, atbp. Sa English-language na teknikal na literatura ng system na gumagamit ng init ng Earth sa mga sistema ng pagpainit at air conditioning ay tinutukoy bilang GHP - "geothermal heat pump" (geothermal heat pumps). Ang mga klimatiko na katangian ng mga bansa sa Gitnang at Hilagang Europa, na, kasama ang Estados Unidos at Canada, ay ang mga pangunahing lugar para sa paggamit ng mababang-grade init ng Earth, tinutukoy ito pangunahin para sa mga layunin ng pagpainit; Ang paglamig ng hangin, kahit na sa tag-araw, ay medyo bihirang kinakailangan. Samakatuwid, hindi katulad sa USA, ang mga heat pump sa mga bansang European ay pangunahing gumagana sa heating mode. Sa US, mas madalas silang ginagamit sa mga sistema ng pagpainit ng hangin na sinamahan ng bentilasyon, na nagpapahintulot sa parehong pagpainit at paglamig ng hangin sa labas. Sa mga bansang Europa, ang mga heat pump ay karaniwang ginagamit sa mga sistema ng pagpainit ng tubig. Dahil tumataas ang kanilang kahusayan habang bumababa ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng evaporator at condenser, kadalasang ginagamit ang mga floor heating system para sa mga gusali ng pagpainit, kung saan umiikot ang isang coolant na medyo mababa ang temperatura (35–40 ° C).

Mga uri ng mga sistema para sa paggamit ng mababang potensyal na enerhiya ng init ng Earth

Sa pangkalahatang kaso, ang dalawang uri ng mga sistema para sa paggamit ng mababang potensyal na enerhiya ng init ng Earth ay maaaring makilala:

- mga bukas na sistema: bilang isang mapagkukunan ng mababang-grade thermal energy, ginagamit ang tubig sa lupa, na direktang ibinibigay sa mga heat pump;

- mga saradong sistema: ang mga heat exchanger ay matatagpuan sa massif ng lupa; kapag ang isang coolant na may temperatura na mas mababa kaysa sa lupa ay umiikot sa kanila, ang thermal energy ay "tinatanggal" mula sa lupa at inilipat sa heat pump evaporator (o kapag ang isang coolant na may mas mataas na temperatura na may kaugnayan sa lupa ay ginamit, ito ay pinalamig. ).

Ang mga disadvantages ng mga bukas na sistema ay ang mga balon ay nangangailangan ng pagpapanatili. Bilang karagdagan, ang paggamit ng mga naturang sistema ay hindi posible sa lahat ng mga lugar. Ang mga pangunahing kinakailangan para sa lupa at tubig sa lupa ay ang mga sumusunod:

- sapat na pagkamatagusin ng tubig ng lupa, na nagpapahintulot sa muling pagdadagdag ng mga reserbang tubig;

– magandang kimika ng tubig sa lupa (hal. mababang nilalaman ng bakal) upang maiwasan ang sukat ng tubo at mga problema sa kaagnasan.

Mga saradong sistema para sa paggamit ng mababang potensyal na enerhiya ng init ng Earth

Ang mga saradong sistema ay pahalang at patayo (Larawan 1).

kanin. 1. Scheme ng pag-install ng geothermal heat pump na may: a - pahalang

at b - vertical ground heat exchangers.

Pahalang na pagpapalitan ng init sa lupa

Sa mga bansa sa Kanluran at Gitnang Europa, ang mga pahalang na palitan ng init sa lupa ay karaniwang magkahiwalay na mga tubo na inilatag nang medyo mahigpit at konektado sa isa't isa sa serye o kahanay (Larawan 2).

kanin. 2. Pahalang na mga palitan ng init sa lupa na may: a - sunud-sunod at

b - parallel na koneksyon.

Upang i-save ang lugar ng site kung saan tinanggal ang init, ang mga pinahusay na uri ng mga heat exchanger ay binuo, halimbawa, mga heat exchanger sa anyo ng isang spiral (Larawan 3), na matatagpuan nang pahalang o patayo. Ang ganitong uri ng mga heat exchanger ay karaniwan sa USA.

Mula noong sinaunang panahon, alam ng mga tao ang tungkol sa mga kusang pagpapakita ng napakalaking enerhiya na nakatago sa bituka ng mundo. Ang memorya ng sangkatauhan ay nagpapanatili ng mga alamat tungkol sa mga sakuna na pagsabog ng bulkan na kumitil sa milyun-milyong buhay ng tao, na hindi nakikilalang nagbago sa hitsura ng maraming lugar sa Earth. Ang kapangyarihan ng pagsabog ng kahit na isang medyo maliit na bulkan ay napakalaki, maraming beses itong lumampas sa kapangyarihan ng pinakamalaking planta ng kuryente na nilikha ng mga kamay ng tao. Totoo, hindi na kailangang pag-usapan ang direktang paggamit ng enerhiya ng mga pagsabog ng bulkan: ang mga tao ay wala pang pagkakataon na pigilan ang matigas na elementong ito, at, sa kabutihang palad, ang mga pagsabog na ito ay medyo bihirang mga kaganapan. Ngunit ito ay mga pagpapakita ng enerhiyang nakakubli sa mga bituka ng lupa, kapag ang maliit na bahagi lamang ng hindi mauubos na enerhiya na ito ay nakakahanap ng paraan palabas sa pamamagitan ng mga butas ng mga bulkan na humihinga ng apoy.

Ang maliit na bansang Europeo ng Iceland ("bansa ng yelo" sa literal na pagsasalin) ay ganap na sapat sa sarili sa mga kamatis, mansanas at maging saging! Maraming mga Icelandic na greenhouse ang pinapagana ng init ng lupa, halos walang ibang lokal na mapagkukunan ng enerhiya sa Iceland. Ngunit ang bansang ito ay napakayaman mga hot spring at sikat na geyser - mga bukal ng mainit na tubig, na may katumpakan ng isang chronometer na tumatakas mula sa lupa. At kahit na ang mga taga-Iceland ay walang priyoridad sa paggamit ng init ng mga pinagmumulan sa ilalim ng lupa (kahit na ang mga sinaunang Romano ay nagdala ng tubig mula sa ilalim ng lupa patungo sa mga sikat na paliguan - ang mga paliguan ng Caracalla), ang mga naninirahan sa maliit na hilagang bansang ito. patakbuhin ang underground boiler house nang napakatindi. Ang kabiserang lungsod ng Reykjavik, kung saan nakatira ang kalahati ng populasyon ng bansa, ay pinainit lamang ng mga pinagmumulan sa ilalim ng lupa. Ang Reykjavik ay ang perpektong panimulang punto para tuklasin ang Iceland: mula dito maaari kang pumunta sa pinakakawili-wili at iba't ibang mga ekskursiyon sa anumang sulok ng natatanging bansang ito: mga geyser, bulkan, talon, rhyolite mountains, fjords... Kahit saan sa Reykjavik mararamdaman mong PURO ENERGY - ang thermal energy ng mga geysers , bumubulusok mula sa ilalim ng lupa, ang enerhiya ng kalinisan at espasyo ng perpektong luntiang lungsod, ang enerhiya ng masaya at masusunog na nightlife ng Reykjavik sa buong taon.

Ngunit hindi lamang para sa pagpainit ang mga tao ay kumukuha ng enerhiya mula sa kailaliman ng lupa. Matagal nang gumagana ang mga power plant gamit ang mainit na underground spring. Ang unang naturang planta ng kuryente, na napakababa pa rin ng kapangyarihan, ay itinayo noong 1904 sa maliit na bayan ng Italyano ng Larderello, na ipinangalan sa Pranses na inhinyero na si Larderelli, na noong 1827 ay gumawa ng isang proyekto para sa paggamit ng maraming mainit na bukal sa lugar. Unti-unti, ang kapasidad ng planta ng kuryente ay lumago, parami nang parami ang mga bagong yunit na nagsimula, ang mga bagong mapagkukunan ng mainit na tubig ay ginamit, at ngayon ang kapangyarihan ng istasyon ay umabot na sa isang kahanga-hangang halaga - 360 libong kilowatts. Sa New Zealand, mayroong isang planta ng kuryente sa rehiyon ng Wairakei, ang kapasidad nito ay 160,000 kilowatts. Ang isang geothermal plant na may kapasidad na 500,000 kilowatts ay gumagawa ng kuryente 120 km mula sa San Francisco sa United States.

enerhiyang geothermal

Mula noong sinaunang panahon, alam ng mga tao ang tungkol sa mga kusang pagpapakita ng napakalaking enerhiya na nakatago sa bituka ng mundo. Ang memorya ng sangkatauhan ay nagpapanatili ng mga alamat tungkol sa mga sakuna na pagsabog ng bulkan na kumitil sa milyun-milyong buhay ng tao, na hindi nakikilalang nagbago sa hitsura ng maraming lugar sa Earth. Ang kapangyarihan ng pagsabog ng kahit na isang medyo maliit na bulkan ay napakalaki, maraming beses itong lumampas sa kapangyarihan ng pinakamalaking planta ng kuryente na nilikha ng mga kamay ng tao. Totoo, hindi na kailangang pag-usapan ang direktang paggamit ng enerhiya ng mga pagsabog ng bulkan - sa ngayon ang mga tao ay walang pagkakataon na pigilan ang matigas na elementong ito, at, sa kabutihang palad, ang mga pagsabog na ito ay medyo bihirang mga kaganapan. Ngunit ito ay mga pagpapakita ng enerhiyang nakakubli sa mga bituka ng lupa, kapag ang maliit na bahagi lamang ng hindi mauubos na enerhiya na ito ay nakakahanap ng paraan palabas sa pamamagitan ng mga butas ng mga bulkan na humihinga ng apoy.

Ang geyser ay isang mainit na bukal na nagbubuga ng tubig nito sa regular o hindi regular na taas, tulad ng isang fountain. Ang pangalan ay nagmula sa salitang Icelandic para sa "bubuhos". Ang hitsura ng mga geyser ay nangangailangan ng isang tiyak na kanais-nais na kapaligiran, na nilikha lamang sa ilang mga lugar sa mundo, na humahantong sa kanilang medyo bihirang presensya. Halos 50% ng mga geyser ay matatagpuan sa Yellowstone National Park (USA). Maaaring huminto ang aktibidad ng geyser dahil sa mga pagbabago sa bituka, lindol at iba pang mga kadahilanan. Ang pagkilos ng isang geyser ay sanhi ng pakikipag-ugnay ng tubig sa magma, pagkatapos ay mabilis na uminit ang tubig at, sa ilalim ng impluwensya ng geothermal energy, ay itinapon paitaas nang may lakas. Pagkatapos ng pagsabog, ang tubig sa geyser ay unti-unting lumalamig, bumabalik sa magma, at muling bumubulusok. Ang dalas ng mga pagsabog ng iba't ibang geyser ay nag-iiba mula sa ilang minuto hanggang ilang oras. Ang pangangailangan para sa mataas na enerhiya upang mapatakbo ang isang geyser ay ang pangunahing dahilan ng kanilang pambihira. Ang mga lugar ng bulkan ay maaaring may mga hot spring, mud volcanoes, fumaroles, ngunit kakaunti ang mga lugar kung saan matatagpuan ang mga geyser. Ang katotohanan ay kahit na ang isang geyser ay nabuo sa lugar ng aktibidad ng bulkan, ang mga kasunod na pagsabog ay sisira sa ibabaw ng mundo at magbabago sa estado nito, na hahantong sa paglaho ng geyser.

Ang enerhiya ng lupa (geothermal energy) ay batay sa paggamit ng natural na init ng Earth. Ang mga bituka ng Earth ay puno ng isang napakalaki, halos hindi mauubos na mapagkukunan ng enerhiya. Ang taunang radiation ng panloob na init sa ating planeta ay 2.8 * 1014 bilyon kWh. Ito ay patuloy na binabayaran ng radioactive decay ng ilang isotopes sa crust ng lupa.

Ang mga mapagkukunan ng geothermal na enerhiya ay maaaring may dalawang uri. Ang unang uri ay mga underground pool ng natural na heat carrier - mainit na tubig (hydrothermal spring), o singaw (steam thermal spring), o isang steam-water mixture. Sa esensya, ang mga ito ay direktang handa nang gamitin na "underground boiler" mula sa kung saan ang tubig o singaw ay maaaring makuha gamit ang mga ordinaryong borehole. Ang pangalawang uri ay ang init ng mainit na mga bato. Sa pamamagitan ng pagbomba ng tubig sa gayong mga abot-tanaw, maaari ding makakuha ng singaw o sobrang init na tubig para sa karagdagang paggamit para sa mga layunin ng enerhiya.

Ngunit sa parehong mga kaso ng paggamit, ang pangunahing kawalan ay, marahil, isang napakababang konsentrasyon ng geothermal na enerhiya. Gayunpaman, sa mga lugar ng pagbuo ng mga kakaibang geothermal anomalya, kung saan ang mga mainit na bukal o mga bato ay medyo malapit sa ibabaw at kung saan ang temperatura ay tumataas ng 30-40 ° C para sa bawat 100 m, ang mga konsentrasyon ng geothermal na enerhiya ay maaaring lumikha ng mga kondisyon para sa pang-ekonomiyang paggamit nito. Depende sa temperatura ng tubig, singaw o steam-water mixture, ang mga geothermal na pinagmumulan ay nahahati sa mababa at katamtamang temperatura (na may temperatura hanggang 130 - 150 ° C) at mataas na temperatura (higit sa 150 °). Ang likas na katangian ng kanilang paggamit ay higit sa lahat ay nakasalalay sa temperatura.

Ito ay maaaring argued na geothermal enerhiya ay may apat na kapaki-pakinabang na mga tampok.

Una, ang mga reserba nito ay halos hindi mauubos. Ayon sa mga pagtatantya ng huling bahagi ng 70s, hanggang sa lalim na 10 km, ang halaga nila ay 3.5 libong beses na mas malaki kaysa sa mga reserba ng tradisyonal na uri ng mineral na gasolina.

Pangalawa, medyo laganap ang geothermal energy. Ang konsentrasyon nito ay pangunahing nauugnay sa mga sinturon ng aktibong aktibidad ng seismic at bulkan, na sumasakop sa 1/10 ng lugar ng Earth. Sa loob ng mga sinturong ito, maaaring makilala ang ilan sa mga pinaka-promising na "geothermal na rehiyon", ang mga halimbawa nito ay ang California sa USA, New Zealand, Japan, Iceland, Kamchatka, at North Caucasus sa Russia. Sa dating USSR lamang, sa simula ng 90s, mga 50 underground pool ng mainit na tubig at singaw ang binuksan.

Pangatlo, ang paggamit ng geothermal energy ay hindi nangangailangan ng mataas na gastos, dahil. sa kasong ito, pinag-uusapan natin ang tungkol sa "handa nang gamitin", mga mapagkukunan ng enerhiya na nilikha ng kalikasan mismo.

Panghuli, pang-apat, ang geothermal na enerhiya ay ganap na hindi nakakapinsala sa kapaligiran at hindi nagpaparumi sa kapaligiran.

Matagal nang ginagamit ng tao ang enerhiya ng panloob na init ng Earth (alalahanin natin ang sikat na Roman bath), ngunit ang komersyal na paggamit nito ay nagsimula lamang noong 20s ng ating siglo sa pagtatayo ng unang geoelectric power plant sa Italya, at pagkatapos sa ibang bansa. Sa simula ng 1980s, mayroong humigit-kumulang 20 na mga istasyon na tumatakbo sa mundo na may kabuuang kapasidad na 1.5 milyong kW. Ang pinakamalaking sa kanila ay ang istasyon ng Geysers sa USA (500 thousand kW).

Ang geothermal energy ay ginagamit upang makabuo ng kuryente, init ng mga tahanan, greenhouses, atbp. Ang dry steam, superheated na tubig o anumang heat carrier na may mababang kumukulo (ammonia, freon, atbp.) ay ginagamit bilang heat carrier.

enerhiyang geothermal- ito ang enerhiya ng init na inilalabas mula sa mga panloob na sona ng Earth sa daan-daang milyong taon. Ayon sa geological at geophysical studies, ang temperatura sa core ng Earth ay umabot sa 3,000-6,000 °C, unti-unting bumababa sa direksyon mula sa gitna ng planeta hanggang sa ibabaw nito. Ang pagsabog ng libu-libong mga bulkan, ang paggalaw ng mga bloke ng crust ng lupa, ang mga lindol ay nagpapatotoo sa pagkilos ng malakas na panloob na enerhiya ng Earth. Naniniwala ang mga siyentipiko na ang thermal field ng ating planeta ay dahil sa radioactive decay sa kalaliman nito, pati na rin ang gravitational separation ng core matter.
Ang pangunahing pinagmumulan ng pag-init ng mga bituka ng planeta ay uranium, thorium at radioactive potassium. Ang mga proseso ng radioactive decay sa mga kontinente ay nangyayari pangunahin sa granitic layer ng crust ng lupa sa lalim na 20-30 km o higit pa, sa mga karagatan - sa itaas na mantle. Ipinapalagay na sa ilalim ng crust ng lupa sa lalim na 10-15 km, ang posibleng halaga ng temperatura sa mga kontinente ay 600-800 ° C, at sa karagatan - 150-200 ° C.
Ang isang tao ay maaaring gumamit ng geothermal energy lamang kung saan ito nagpapakita ng sarili malapit sa ibabaw ng Earth, i.e. sa mga lugar ng aktibidad ng bulkan at seismic. Ngayon ang geothermal energy ay epektibong ginagamit ng mga bansang tulad ng USA, Italy, Iceland, Mexico, Japan, New Zealand, Russia, Philippines, Hungary, El Salvador. Dito, ang panloob na init ng lupa ay tumataas sa pinakaibabaw sa anyo ng mainit na tubig at singaw na may temperatura na hanggang 300 ° C at madalas na lumalabas bilang init ng mga bumubulusok na mapagkukunan (geysers), halimbawa, ang mga sikat na geyser. ng Yellowstone Park sa USA, ang mga geyser ng Kamchatka, Iceland.
Mga mapagkukunan ng geothermal na enerhiya nahahati sa dry hot steam, wet hot steam at mainit na tubig. Ang balon, na isang mahalagang pinagmumulan ng enerhiya para sa electric railway sa Italy (malapit sa Larderello), ay pinalakas ng tuyo na mainit na singaw mula noong 1904. Dalawa pang kilalang lugar sa mundo na may mainit na tuyong singaw ay ang Matsukawa field sa Japan at ang geyser field malapit sa San Francisco, kung saan ang geothermal energy ay epektibo ring ginagamit sa mahabang panahon. Karamihan sa basang mainit na singaw sa mundo ay matatagpuan sa New Zealand (Wairakei), mga geothermal na patlang na may bahagyang mas mababang kapasidad - sa Mexico, Japan, El Salvador, Nicaragua, Russia.
Kaya, apat na pangunahing uri ng geothermal na mapagkukunan ng enerhiya ang maaaring makilala:
init sa ibabaw ng lupa na ginagamit ng mga heat pump;
mga mapagkukunan ng enerhiya ng singaw, mainit at mainit na tubig malapit sa ibabaw ng lupa, na ngayon ay ginagamit sa paggawa ng elektrikal na enerhiya;
init na puro malalim sa ilalim ng ibabaw ng lupa (marahil sa kawalan ng tubig);
enerhiya ng magma at init na naiipon sa ilalim ng mga bulkan.

Ang geothermal heat reserves (~ 8 * 1030J) ay 35 bilyong beses ng taunang global na pagkonsumo ng enerhiya. 1% lamang ng geothermal energy ng crust ng mundo (10 km ang lalim) ang makakapagbigay ng dami ng enerhiya na 500 beses na mas malaki kaysa sa lahat ng reserbang langis at gas sa mundo. Gayunpaman, ngayon ay isang maliit na bahagi lamang ng mga mapagkukunang ito ang maaaring gamitin, at ito ay dahil pangunahin sa mga kadahilanang pang-ekonomiya. Ang simula ng industriyal na pag-unlad ng geothermal resources (enerhiya ng mainit na malalim na tubig at singaw) ay inilatag noong 1916, nang ang unang geothermal power plant na may kapasidad na 7.5 MW ay inilagay sa operasyon sa Italya. Sa nakalipas na panahon, malaking karanasan ang naipon sa larangan ng praktikal na pag-unlad ng mga mapagkukunan ng geothermal na enerhiya. Ang kabuuang naka-install na kapasidad ng pagpapatakbo ng geothermal power plants (GeoTPP) ay: 1975 - 1,278 MW, noong 1990 - 7,300 MW. Ang Estados Unidos, Pilipinas, Mexico, Italy, at Japan ay nakamit ang pinakamalaking pag-unlad sa bagay na ito.
Ang mga teknikal at pang-ekonomiyang parameter ng GeoTPP ay nag-iiba sa isang medyo malawak na saklaw at nakasalalay sa mga geological na katangian ng lugar (lalim ng paglitaw, mga parameter ng gumaganang likido, komposisyon nito, atbp.). Para sa karamihan ng mga kinomisyong GeoTPP, ang halaga ng kuryente ay katulad ng halaga ng kuryente na ginawa sa mga TPP na pinapagana ng karbon, at umaabot sa 1200 ... 2000 US dollars / MW.
Sa Iceland, 80% ng mga gusali ng tirahan ay pinainit ng mainit na tubig na nakuha mula sa mga geothermal well sa ilalim ng lungsod ng Reykjavik. Sa kanluran ng Estados Unidos, humigit-kumulang 180 tahanan at bukid ang pinainit ng mainit na tubig na geothermal. Ayon sa mga eksperto, sa pagitan ng 1993 at 2000, ang pandaigdigang henerasyon ng kuryente mula sa geothermal na enerhiya ay higit sa doble. Napakaraming reserba ng geothermal heat sa Estados Unidos na maaari itong theoretically magbigay ng 30 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa kasalukuyang ginagamit ng estado.
Sa hinaharap, posibleng gamitin ang init ng magma sa mga lugar kung saan ito matatagpuan malapit sa ibabaw ng Earth, pati na rin ang tuyong init ng pinainit na mala-kristal na mga bato. Sa huling kaso, ang mga balon ay binubura ng ilang kilometro, ang malamig na tubig ay binomba pababa, at ang mainit na tubig ay ibinalik.

Sa pag-unlad at pagbuo ng lipunan, ang sangkatauhan ay nagsimulang maghanap ng higit pa at mas moderno at sa parehong oras matipid na mga paraan upang makakuha ng enerhiya. Para dito, ang iba't ibang mga istasyon ay itinatayo ngayon, ngunit sa parehong oras, ang enerhiya na nakapaloob sa mga bituka ng lupa ay malawakang ginagamit. Ano siya? Subukan nating malaman ito.

enerhiyang geothermal

Mula na sa pangalan ay malinaw na ito ay kumakatawan sa init ng loob ng daigdig. Sa ilalim ng crust ng lupa ay isang layer ng magma, na isang maapoy na likidong silicate na natutunaw. Ayon sa data ng pananaliksik, ang potensyal ng enerhiya ng init na ito ay mas mataas kaysa sa enerhiya ng mga reserbang natural na gas sa mundo, pati na rin ang langis. Dumarating ang magma sa ibabaw - lava. Bukod dito, ang pinakadakilang aktibidad ay sinusunod sa mga layer ng lupa kung saan matatagpuan ang mga hangganan ng mga tectonic plate, pati na rin kung saan ang crust ng lupa ay nailalarawan sa pamamagitan ng manipis. Ang enerhiya ng geothermal ng lupa ay nakuha tulad ng sumusunod: ang lava at mga mapagkukunan ng tubig ng planeta ay nakikipag-ugnay, bilang isang resulta kung saan ang tubig ay nagsisimulang uminit nang husto. Ito ay humahantong sa pagsabog ng geyser, ang pagbuo ng tinatawag na mainit na lawa at undercurrents. Iyon ay, tiyak na ang mga phenomena ng kalikasan, ang mga katangian na kung saan ay aktibong ginagamit bilang mga enerhiya.

Mga artipisyal na mapagkukunan ng geothermal

Ang enerhiya na nakapaloob sa bituka ng lupa ay dapat gamitin nang matalino. Halimbawa, may ideya na lumikha ng mga underground boiler. Upang gawin ito, kailangan mong mag-drill ng dalawang balon na may sapat na lalim, na konektado sa ibaba. Iyon ay, lumalabas na ang geothermal energy ay maaaring makuha sa industriya sa halos anumang sulok ng lupain: ang malamig na tubig ay ibobomba sa reservoir sa pamamagitan ng isang balon, at ang mainit na tubig o singaw ay makukuha sa pangalawa. Ang mga artipisyal na pinagmumulan ng init ay magiging kapaki-pakinabang at makatuwiran kung ang magreresultang init ay magbibigay ng mas maraming enerhiya. Ang singaw ay maaaring ipadala sa mga turbine generator na bubuo ng kuryente.

Siyempre, ang nakuhang init ay bahagi lamang ng kung ano ang magagamit sa kabuuang reserba. Ngunit dapat tandaan na ang malalim na init ay patuloy na mapupunan dahil sa mga proseso ng compression ng mga bato, stratification ng mga bituka. Ayon sa mga eksperto, ang crust ng lupa ay nag-iipon ng init, ang kabuuang halaga nito ay 5,000 beses na mas malaki kaysa sa calorific value ng lahat ng fossil interior ng mundo sa kabuuan. Lumalabas na ang oras ng pagpapatakbo ng mga naturang artipisyal na nilikhang geothermal na istasyon ay maaaring walang limitasyon.

Mga Tampok ng Pinagmulan

Ang mga mapagkukunan na ginagawang posible upang makakuha ng geothermal na enerhiya ay halos imposibleng ganap na magamit. Ang mga ito ay umiiral sa higit sa 60 mga bansa sa mundo, na may pinakamalaking bilang ng mga terrestrial na bulkan sa teritoryo ng Pacific volcanic ring of fire. Ngunit sa pagsasagawa, lumalabas na ang mga mapagkukunan ng geothermal sa iba't ibang mga rehiyon ng mundo ay ganap na naiiba sa kanilang mga katangian, ibig sabihin, average na temperatura, kaasinan, komposisyon ng gas, kaasiman, at iba pa.

Ang mga geyser ay pinagmumulan ng enerhiya sa Earth, ang mga kakaiba nito ay ang pagbuga nila ng kumukulong tubig sa ilang mga pagitan. Pagkatapos ng pagsabog, ang pool ay nawalan ng tubig, sa ilalim nito ay makikita mo ang isang channel na malalim sa lupa. Ang mga geyser ay ginagamit bilang mga mapagkukunan ng enerhiya sa mga rehiyon tulad ng Kamchatka, Iceland, New Zealand at North America, at ang mga solong geyser ay matatagpuan sa ilang iba pang mga lugar.

Saan nanggagaling ang enerhiya?

Ang hindi malamig na magma ay matatagpuan malapit sa ibabaw ng lupa. Ang mga gas at singaw ay inilabas mula dito, na tumataas at dumadaan sa mga bitak. Ang paghahalo sa tubig sa lupa, nagiging sanhi sila ng pag-init, sila mismo ay nagiging mainit na tubig, kung saan maraming mga sangkap ang natutunaw. Ang nasabing tubig ay inilalabas sa ibabaw ng lupa sa anyo ng iba't ibang geothermal sources: hot spring, mineral spring, geysers, at iba pa. Ayon sa mga siyentista, ang mainit na bituka ng daigdig ay mga kuweba o mga silid na pinagdugtong ng mga sipi, bitak at daluyan. Ang mga ito ay napuno lamang ng tubig sa lupa, at napakalapit sa kanila ay mga silid ng magma. Sa natural na paraan na ito, nabuo ang thermal energy ng earth.

Ang electric field ng Earth

May isa pang alternatibong pinagkukunan ng enerhiya sa kalikasan, na nababago, nakakapagbigay ng kapaligiran, at madaling gamitin. Totoo, sa ngayon ang mapagkukunang ito ay pinag-aralan lamang at hindi inilapat sa pagsasanay. Kaya, ang potensyal na enerhiya ng Earth ay nasa electric field nito. Posibleng makakuha ng enerhiya sa ganitong paraan batay sa pag-aaral ng mga pangunahing batas ng electrostatics at mga tampok ng electric field ng Earth. Sa katunayan, ang ating planeta mula sa isang de-koryenteng punto ng view ay isang spherical capacitor na sisingilin hanggang sa 300,000 volts. Ang panloob na globo nito ay may negatibong singil, at ang panlabas - ang ionosphere - ay positibo. ay isang insulator. Sa pamamagitan nito ay may patuloy na daloy ng ionic at convective currents, na umaabot sa lakas ng maraming libu-libong amperes. Gayunpaman, ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato ay hindi bumababa sa kasong ito.

Ito ay nagpapahiwatig na sa likas na katangian mayroong isang generator, ang papel na kung saan ay upang patuloy na lagyang muli ang pagtagas ng mga singil mula sa mga capacitor plate. Ang papel ng naturang generator ay ginagampanan ng magnetic field ng Earth, na umiikot kasama ng ating planeta sa daloy ng solar wind. Ang enerhiya ng magnetic field ng Earth ay maaaring makuha sa pamamagitan lamang ng pagkonekta ng consumer ng enerhiya sa generator na ito. Upang gawin ito, kailangan mong mag-install ng isang maaasahang lupa.

Nababagong pinagkukunan

Habang ang populasyon ng ating planeta ay patuloy na lumalaki, kailangan natin ng higit at higit na enerhiya upang maibigay ang populasyon. Ang enerhiya na nakapaloob sa bituka ng lupa ay maaaring ibang-iba. Halimbawa, may mga nababagong mapagkukunan: hangin, solar at tubig na enerhiya. Ang mga ito ay palakaibigan sa kapaligiran, at samakatuwid ay maaari mong gamitin ang mga ito nang walang takot na makapinsala sa kapaligiran.

enerhiya ng tubig

Ang pamamaraang ito ay ginamit sa loob ng maraming siglo. Ngayon, isang malaking bilang ng mga dam at reservoir ang naitayo, kung saan ang tubig ay ginagamit upang makabuo ng elektrikal na enerhiya. Ang kakanyahan ng mekanismong ito ay simple: sa ilalim ng impluwensya ng daloy ng ilog, ang mga gulong ng mga turbine ay umiikot, ayon sa pagkakabanggit, ang enerhiya ng tubig ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Ngayon, mayroong isang malaking bilang ng mga hydroelectric power plant na nagko-convert ng enerhiya ng daloy ng tubig sa kuryente. Ang kakaiba ng pamamaraang ito ay na ito ay nababagong, ayon sa pagkakabanggit, ang mga naturang disenyo ay may mababang gastos. Iyon ang dahilan kung bakit, sa kabila ng katotohanan na ang pagtatayo ng mga hydroelectric power plant ay tumatagal ng medyo mahabang panahon, at ang proseso mismo ay napakamahal, gayunpaman, ang mga pasilidad na ito ay makabuluhang lumalampas sa mga industriyang masinsinang kuryente.

Enerhiya ng solar: moderno at maaasahan

Ang enerhiya ng solar ay nakuha gamit ang mga solar panel, ngunit pinapayagan ng mga modernong teknolohiya ang paggamit ng mga bagong pamamaraan para dito. Ang pinakamalaking sistema sa mundo ay itinayo sa disyerto ng California. Ito ay ganap na nagbibigay ng enerhiya para sa 2,000 mga tahanan. Ang disenyo ay gumagana tulad ng sumusunod: ang mga sinag ng araw ay makikita mula sa mga salamin, na ipinadala sa gitnang boiler na may tubig. Ito ay kumukulo at nagiging singaw, na nagpapaikot sa turbine. Ito naman ay konektado sa isang electric generator. Ang hangin ay maaari ding gamitin bilang enerhiya na ibinibigay sa atin ng Earth. Hinihipan ng hangin ang mga layag, pinaikot ang mga windmill. At ngayon sa tulong nito maaari kang lumikha ng mga aparato na bubuo ng elektrikal na enerhiya. Sa pamamagitan ng pag-ikot ng mga blades ng windmill, pinatatakbo nito ang turbine shaft, na, naman, ay konektado sa isang electric generator.

Panloob na enerhiya ng Earth

Ito ay lumitaw bilang isang resulta ng ilang mga proseso, ang pangunahing kung saan ay accretion at radioactivity. Ayon sa mga siyentipiko, ang pagbuo ng Earth at ang masa nito ay naganap sa loob ng ilang milyong taon, at nangyari ito dahil sa pagbuo ng mga planetasimal. Nagdikit sila, ayon sa pagkakabanggit, ang masa ng Earth ay naging mas at higit pa. Matapos ang ating planeta ay nagsimulang magkaroon ng modernong masa, ngunit wala pa ring kapaligiran, ang mga meteoric at asteroid na katawan ay nahulog dito nang walang hadlang. Ang prosesong ito ay tinatawag lamang na accretion, at ito ay humantong sa ang katunayan na ang makabuluhang gravitational energy ay pinakawalan. At ang mas malalaking katawan ay tumama sa planeta, mas malaki ang dami ng enerhiya na nakapaloob sa mga bituka ng Earth ay inilabas.

Ang pagkakaiba-iba ng gravitational na ito ay humantong sa katotohanan na ang mga sangkap ay nagsimulang maghiwalay: ang mga mabibigat na sangkap ay lumubog lamang, habang ang mga magaan at pabagu-bagong mga sangkap ay lumulutang pataas. Naapektuhan din ng differentiation ang karagdagang paglabas ng gravitational energy.

Atomic Energy

Ang paggamit ng enerhiya ng lupa ay maaaring mangyari sa iba't ibang paraan. Halimbawa, sa tulong ng pagtatayo ng mga nuclear power plant, kapag ang thermal energy ay inilabas dahil sa pagkabulok ng pinakamaliit na particle ng atomic matter. Ang pangunahing gasolina ay uranium, na nakapaloob sa crust ng lupa. Maraming naniniwala na ang pamamaraang ito ng pagkuha ng enerhiya ay ang pinaka-promising, ngunit ang paggamit nito ay nauugnay sa isang bilang ng mga problema. Una, ang uranium ay naglalabas ng radiation na pumapatay sa lahat ng nabubuhay na organismo. Bilang karagdagan, kung ang sangkap na ito ay pumasok sa lupa o kapaligiran, kung gayon ang isang tunay na sakuna na gawa ng tao ay magaganap. Nararanasan natin ang malungkot na bunga ng aksidente sa Chernobyl nuclear power plant hanggang ngayon. Ang panganib ay nakasalalay sa katotohanan na ang radioactive na basura ay maaaring magbanta sa lahat ng nabubuhay na bagay sa napakatagal na panahon, sa loob ng millennia.

Bagong panahon - bagong ideya

Siyempre, ang mga tao ay hindi titigil doon, at bawat taon parami nang parami ang mga pagtatangka na ginagawa upang makahanap ng mga bagong paraan upang makakuha ng enerhiya. Kung ang enerhiya ng init ng lupa ay nakuha nang simple, kung gayon ang ilang mga pamamaraan ay hindi gaanong simple. Halimbawa, bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, posible na gumamit ng biological gas, na nakuha sa panahon ng pagkabulok ng basura. Maaari itong magamit para sa pagpainit ng mga bahay at pag-init ng tubig.

Ang pagtaas, ang mga ito ay itinatayo kapag ang mga dam at turbine ay naka-install sa mga bibig ng mga reservoir, na hinihimok ng mga ebbs at daloy, ayon sa pagkakabanggit, ang kuryente ay nakuha.

Pagsusunog ng basura, nakakakuha tayo ng enerhiya

Ang isa pang paraan na ginagamit na sa Japan ay ang paglikha ng mga incinerator. Ngayon sila ay itinayo sa England, Italy, Denmark, Germany, France, Netherlands at USA, ngunit sa Japan lamang ang mga negosyong ito ay nagsimulang gamitin hindi lamang para sa kanilang nilalayon na layunin, kundi pati na rin para sa pagbuo ng kuryente. Sa mga lokal na pabrika, 2/3 ng lahat ng basura ay sinusunog, habang ang mga pabrika ay nilagyan ng mga steam turbine. Alinsunod dito, nagbibigay sila ng init at kuryente sa mga kalapit na lugar. Kasabay nito, sa mga tuntunin ng mga gastos, ang pagtatayo ng naturang negosyo ay mas kumikita kaysa sa pagtatayo ng thermal power plant.

Ang higit na nakatutukso ay ang posibilidad na gamitin ang init ng Earth kung saan ang mga bulkan ay puro. Sa kasong ito, hindi na kailangang i-drill ang Earth nang masyadong malalim, dahil nasa lalim na ng 300-500 metro ang temperatura ay hindi bababa sa dalawang beses na mas mataas kaysa sa kumukulong punto ng tubig.

Mayroon ding paraan upang makabuo ng kuryente, dahil ang Hydrogen - ang pinakasimple at pinakamagaan na elemento ng kemikal - ay maaaring ituring na isang mainam na gasolina, dahil dito mayroong tubig. Kung magsunog ka ng hydrogen, maaari kang makakuha ng tubig, na nabubulok sa oxygen at hydrogen. Ang apoy ng hydrogen mismo ay hindi nakakapinsala, iyon ay, walang pinsala sa kapaligiran. Ang kakaiba ng elementong ito ay mayroon itong mataas na calorific value.

Ano ang hinaharap?

Siyempre, ang enerhiya ng magnetic field ng Earth o ang nakuha sa mga nuclear power plant ay hindi maaaring ganap na matugunan ang lahat ng mga pangangailangan ng sangkatauhan, na lumalaki bawat taon. Gayunpaman, sinasabi ng mga eksperto na walang dahilan upang mag-alala, dahil ang mga mapagkukunan ng gasolina ng planeta ay sapat pa rin. Higit pa rito, parami nang parami ang mga bagong pinagkukunan na ginagamit, pangkalikasan at nababagong.

Ang problema ng polusyon sa kapaligiran ay nananatili, at ito ay mabilis na lumalaki. Ang dami ng mga mapaminsalang emisyon ay lumalayo sa sukat, ayon sa pagkakabanggit, ang hangin na ating nilalanghap ay nakakapinsala, ang tubig ay may mga mapanganib na dumi, at ang lupa ay unti-unting nauubos. Iyon ang dahilan kung bakit napakahalaga na napapanahong pag-aralan ang gayong kababalaghan tulad ng enerhiya sa bituka ng Earth upang maghanap ng mga paraan upang mabawasan ang pangangailangan para sa mga fossil fuel at gumawa ng mas aktibong paggamit ng mga hindi tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya.

Doktor ng teknikal na agham SA. Sumusumpa ako, propesor,
Academician ng Russian Academy of Technological Sciences, Moscow

Sa nakalipas na mga dekada, isinasaalang-alang ng mundo ang direksyon ng mas mahusay na paggamit ng enerhiya ng malalim na init ng Earth upang bahagyang palitan ang natural na gas, langis, at karbon. Magiging posible ito hindi lamang sa mga lugar na may mataas na mga parameter ng geothermal, kundi pati na rin sa anumang lugar ng mundo kapag nag-drill ng injection at mga balon ng produksyon at lumilikha ng mga sistema ng sirkulasyon sa pagitan nila.

Ang tumaas na interes sa mga alternatibong pinagkukunan ng enerhiya sa mundo sa mga nakalipas na dekada ay sanhi ng pagkaubos ng mga reserbang hydrocarbon fuel at ang pangangailangang lutasin ang ilang mga problema sa kapaligiran. Ang mga layunin na kadahilanan (mga reserba ng fossil fuel at uranium, pati na rin ang mga pagbabago sa kapaligiran na dulot ng tradisyunal na sunog at nuclear power) ay nagpapahintulot sa amin na igiit na ang paglipat sa mga bagong pamamaraan at anyo ng produksyon ng enerhiya ay hindi maiiwasan.

Ang ekonomiya ng mundo ay kasalukuyang patungo sa paglipat sa isang makatwirang kumbinasyon ng tradisyonal at bagong mga mapagkukunan ng enerhiya. Ang init ng Earth ay sumasakop sa isa sa mga unang lugar sa kanila.

Ang mga mapagkukunan ng geothermal na enerhiya ay nahahati sa hydrogeological at petrogeothermal. Ang una sa kanila ay kinakatawan ng mga heat carrier (binubuo lamang ng 1% ng kabuuang geothermal na mapagkukunan ng enerhiya) - tubig sa lupa, singaw at steam-water mixtures. Ang pangalawa ay ang geothermal energy na nasa mainit na bato.

Ang teknolohiya ng fountain (self-spill) na ginagamit sa ating bansa at sa ibang bansa para sa pagkuha ng natural na singaw at geothermal na tubig ay simple, ngunit hindi epektibo. Sa mababang daloy ng mga balon na umaagos sa sarili, mababawi ng kanilang produksyon ng init ang halaga ng pagbabarena sa mababaw na lalim ng mga geothermal reservoir na may mataas na temperatura sa mga lugar na may mga thermal anomalya. Ang buhay ng serbisyo ng naturang mga balon sa maraming bansa ay hindi pa umabot ng 10 taon.

Kasabay nito, kinumpirma ng karanasan na sa pagkakaroon ng mababaw na mga collectors ng natural na singaw, ang pagtatayo ng isang Geothermal power plant ay ang pinaka kumikitang opsyon para sa paggamit ng geothermal energy. Ang pagpapatakbo ng naturang mga GeoTPP ay nagpakita ng kanilang pagiging mapagkumpitensya kumpara sa iba pang mga uri ng mga planta ng kuryente. Samakatuwid, ang paggamit ng mga reserbang geothermal na tubig at steam hydrotherms sa ating bansa sa Kamchatka Peninsula at sa mga isla ng Kuril chain, sa mga rehiyon ng North Caucasus, at posibleng sa iba pang mga lugar, ay angkop at napapanahon. Ngunit ang mga deposito ng singaw ay pambihira, ang kilala at hinulaang mga reserba nito ay maliit. Ang mas karaniwang mga deposito ng init at tubig ng kuryente ay hindi palaging matatagpuan malapit sa consumer - ang bagay na nagbibigay ng init. Ibinubukod nito ang posibilidad ng malalaking sukat ng kanilang epektibong paggamit.

Kadalasan, ang mga isyu ng paglaban sa scaling ay nagiging isang kumplikadong problema. Ang paggamit ng geothermal, bilang panuntunan, ang mga mineralized na mapagkukunan bilang isang heat carrier ay humahantong sa labis na paglaki ng mga borehole zone na may iron oxide, calcium carbonate at silicate formations. Bilang karagdagan, ang mga problema ng erosion-corrosion at scaling ay negatibong nakakaapekto sa pagpapatakbo ng kagamitan. Ang problema, din, ay ang paglabas ng mineralized at wastewater na naglalaman ng mga nakakalason na impurities. Samakatuwid, ang pinakasimpleng teknolohiya ng fountain ay hindi maaaring magsilbing batayan para sa malawakang pag-unlad ng geothermal resources.

Ayon sa mga paunang pagtatantya sa teritoryo ng Russian Federation, ang hinulaang reserba ng mga thermal water na may temperatura na 40-250 °C, kaasinan ng 35-200 g/l at lalim na hanggang 3000 m ay 21-22 milyong m3 /day, na katumbas ng pagsunog ng 30-40 milyong tonelada ng .t. Sa taong.

Ang hinulaang reserba ng steam-air mixture na may temperatura na 150-250 °C sa Kamchatka Peninsula at Kuril Islands ay 500 thousand m3/day. at mga reserba ng thermal water na may temperatura na 40-100 ° C - 150 thousand m3 / araw.

Ang mga reserba ng thermal water na may daloy na rate na humigit-kumulang 8 milyong m3/araw, na may kaasinan na hanggang 10 g/l at temperaturang higit sa 50 °C ay itinuturing na pangunahing priyoridad para sa pag-unlad.

Ang higit na kahalagahan para sa enerhiya ng hinaharap ay ang pagkuha ng thermal energy, halos hindi mauubos na petrogeothermal resources. Ang geothermal energy na ito, na nakapaloob sa solid hot rocks, ay 99% ng kabuuang mapagkukunan ng underground thermal energy. Sa lalim na hanggang 4-6 km, ang mga massif na may temperatura na 300-400 °C ay matatagpuan lamang malapit sa mga intermediate chamber ng ilang mga bulkan, ngunit ang mga mainit na bato na may temperatura na 100-150 °C ay ipinamamahagi halos lahat ng dako sa ang mga kalaliman na ito, at may temperatura na 180-200 °C sa isang medyo makabuluhang bahagi ng teritoryo ng Russia.

Sa loob ng bilyun-bilyong taon, ang nuclear, gravitational at iba pang mga proseso sa loob ng Earth ay nakabuo at patuloy na gumagawa ng thermal energy. Ang ilan sa mga ito ay radiated sa outer space, at init ay naipon sa kailaliman, i.e. ang init na nilalaman ng solid, likido at gas na mga bahagi ng terrestrial matter ay tinatawag na geothermal energy.

Ang tuluy-tuloy na henerasyon ng intraterrestrial na init ay nagbabayad para sa mga panlabas na pagkalugi nito, nagsisilbing mapagkukunan ng akumulasyon ng geothermal na enerhiya at tinutukoy ang nababagong bahagi ng mga mapagkukunan nito. Ang kabuuang pag-alis ng init mula sa loob patungo sa ibabaw ng lupa ay tatlong beses na mas mataas kaysa sa kasalukuyang kapasidad ng mga power plant sa mundo at tinatayang nasa 30 TW.

Gayunpaman, malinaw na ang renewability ay mahalaga lamang para sa limitadong likas na yaman, at ang kabuuang potensyal ng geothermal energy ay halos hindi mauubos, dahil dapat itong tukuyin bilang kabuuang dami ng init na magagamit sa Earth.

Ito ay hindi nagkataon na sa mga nakalipas na dekada, ang mundo ay isinasaalang-alang ang direksyon ng mas mahusay na paggamit ng enerhiya ng malalim na init ng Earth upang bahagyang palitan ang natural na gas, langis, at karbon. Magiging posible ito hindi lamang sa mga lugar na may mataas na geothermal na mga parameter, kundi pati na rin sa anumang lugar ng mundo kapag nag-drill ng injection at mga balon ng produksyon at lumilikha ng mga sistema ng sirkulasyon sa pagitan nila.

Siyempre, na may mababang thermal conductivity ng mga bato, para sa epektibong operasyon ng mga sistema ng sirkulasyon, kinakailangan na magkaroon o lumikha ng isang sapat na binuo na ibabaw ng palitan ng init sa lugar ng pagkuha ng init. Ang ganitong ibabaw ay madalas na matatagpuan sa mga porous formations at mga zone ng natural na paglaban sa bali, na madalas na matatagpuan sa mga kalaliman sa itaas, ang pagkamatagusin na ginagawang posible upang ayusin ang sapilitang pagsasala ng coolant na may mahusay na pagkuha ng enerhiya ng bato, pati na rin ang artipisyal na paglikha ng isang malawak na init exchange surface sa mababang-permeable porous massifs sa pamamagitan ng hydraulic fracturing (tingnan ang figure).

Sa kasalukuyan, ginagamit ang hydraulic fracturing sa industriya ng langis at gas bilang isang paraan upang mapataas ang reservoir permeability upang mapahusay ang pagbawi ng langis sa pagbuo ng mga patlang ng langis. Ginagawang posible ng modernong teknolohiya na lumikha ng isang makitid ngunit mahabang crack, o isang maikli ngunit malawak. Ang mga halimbawa ng hydraulic fracture na may mga bali na hanggang 2-3 km ang haba ay kilala.

Ang lokal na ideya ng pagkuha ng mga pangunahing mapagkukunan ng geothermal na nakapaloob sa mga solidong bato ay ipinahayag noon pang 1914 ni K.E. Obruchev.

Noong 1963, ang unang GCC ay nilikha sa Paris upang kumuha ng init mula sa mga buhaghag na formation rock para sa pagpainit at air conditioning sa lugar ng Broadcasting Chaos complex. Noong 1985, 64 na GCC ang nagpapatakbo na sa France na may kabuuang thermal capacity na 450 MW, na may taunang pagtitipid na humigit-kumulang 150,000 tonelada ng langis. Sa parehong taon, ang unang naturang GCC ay nilikha sa USSR sa lambak ng Khankala malapit sa lungsod ng Grozny.

Noong 1977, ayon sa proyekto ng Los Alamos National Laboratory ng USA, ang mga pagsubok ng isang eksperimentong GCC na may hydraulic fracturing ng halos hindi natatagusan na massif ay nagsimula sa Fenton Hill site sa estado ng New Mexico. Ang malamig na sariwang tubig na iniksyon sa pamamagitan ng balon (injection) ay pinainit dahil sa pagpapalitan ng init na may mass ng bato (185 OC) sa isang vertical fracture na may lugar na 8000 m2, na nabuo sa pamamagitan ng hydraulic fracturing sa lalim na 2.7 km. Sa isa pang balon (produksyon), tumatawid din sa crack na ito, ang sobrang init na tubig ay dumating sa ibabaw sa anyo ng isang steam jet. Kapag nagpapalipat-lipat sa isang closed circuit sa ilalim ng presyon, ang temperatura ng superheated na tubig sa ibabaw ay umabot sa 160-180 °C, at ang thermal power ng system - 4-5 MW. Ang pagtagas ng coolant sa nakapalibot na massif ay humigit-kumulang 1% ng kabuuang daloy. Ang konsentrasyon ng mga impurities sa makina at kemikal (hanggang sa 0.2 g/l) ay tumutugma sa mga kondisyon ng sariwang inuming tubig. Ang hydraulic fracture ay hindi nangangailangan ng pag-aayos at pinananatiling bukas ng hydrostatic pressure ng fluid. Ang libreng convection na umuunlad dito ay nagsisiguro ng epektibong pakikilahok sa pagpapalitan ng init ng halos buong ibabaw ng outcrop ng mainit na masa ng bato.

Ang pagkuha ng underground thermal energy mula sa mainit na hindi natatagusan na mga bato, batay sa mga pamamaraan ng inclined drilling at hydraulic fracturing na pinagkadalubhasaan at isinagawa sa industriya ng langis at gas sa mahabang panahon, ay hindi nagdulot ng aktibidad ng seismic o anumang iba pang nakakapinsalang epekto sa kapaligiran.

Noong 1983, inulit ng mga siyentipikong British ang karanasang Amerikano sa pamamagitan ng paglikha ng isang eksperimentong GCC na may hydraulic fracturing ng mga granite sa Carnwell. Ang katulad na gawain ay isinagawa sa Germany, Sweden. Mahigit sa 224 geothermal heating projects ang ipinatupad sa USA. Ipinapalagay, gayunpaman, na ang mga mapagkukunang geothermal ay maaaring magbigay ng bulto ng hinaharap na hindi-electric na thermal energy ng US. Sa Japan, ang kapasidad ng GeoTPP noong 2000 ay umabot sa humigit-kumulang 50 GW.

Sa kasalukuyan, ang pagsasaliksik at paggalugad ng geothermal resources ay isinasagawa sa 65 na bansa. Sa mundo, batay sa geothermal energy, ang mga istasyon na may kabuuang kapasidad na humigit-kumulang 10 GW ay nilikha. Ang United Nations ay aktibong sumusuporta sa pagbuo ng geothermal energy.

Ang karanasan na naipon sa maraming mga bansa sa mundo sa paggamit ng mga geothermal coolant ay nagpapakita na sa ilalim ng kanais-nais na mga kondisyon sila ay 2-5 beses na mas kumikita kaysa sa mga thermal at nuclear power plant. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang isang balon ng geothermal ay maaaring palitan ang 158 libong tonelada ng karbon bawat taon.

Kaya, ang init ng Earth ay, marahil, ang tanging pangunahing mapagkukunan ng nababagong enerhiya, ang makatwirang pag-unlad na nangangako na bawasan ang halaga ng enerhiya kumpara sa modernong enerhiya ng gasolina. Sa isang hindi mauubos na potensyal na enerhiya, ang solar at thermonuclear installation, sa kasamaang-palad, ay magiging mas mahal kaysa sa mga umiiral na gasolina.

Sa kabila ng napakahabang kasaysayan ng pag-unlad ng init ng Earth, ngayon ang geothermal na teknolohiya ay hindi pa umabot sa mataas na pag-unlad nito. Ang pag-unlad ng thermal energy ng Earth ay nakakaranas ng malaking kahirapan sa pagtatayo ng mga malalim na balon, na isang channel para sa pagdadala ng coolant sa ibabaw. Dahil sa mataas na temperatura sa ilalim ng butas (200-250 °C), ang mga tradisyunal na tool sa pagputol ng bato ay hindi angkop para sa pagtatrabaho sa ganitong mga kondisyon, may mga espesyal na kinakailangan para sa pagpili ng mga drill at casing pipe, mga slurries ng semento, teknolohiya ng pagbabarena, pambalot at pagkumpleto. ng mga balon. Ang mga domestic na kagamitan sa pagsukat, serial operational fitting at kagamitan ay ginawa sa isang disenyo na nagpapahintulot sa mga temperatura na hindi mas mataas sa 150-200 ° C. Ang tradisyonal na malalim na mekanikal na pagbabarena ng mga balon ay minsan naaantala ng maraming taon at nangangailangan ng malaking gastos sa pananalapi. Sa pangunahing mga asset ng produksyon, ang halaga ng mga balon ay mula 70 hanggang 90%. Ang problemang ito ay maaari at dapat malutas lamang sa pamamagitan ng paglikha ng isang progresibong teknolohiya para sa pagpapaunlad ng pangunahing bahagi ng geothermal resources, i.e. pagkuha ng enerhiya mula sa mainit na bato.

Ang aming grupo ng mga Russian scientist at specialist ay nakikitungo sa problema ng pagkuha at paggamit ng hindi mauubos, nababagong malalim na thermal energy ng mga maiinit na bato ng Earth sa teritoryo ng Russian Federation nang higit sa isang taon. Ang layunin ng gawain ay lumikha, batay sa domestic, mataas na teknolohiya, mga teknikal na paraan para sa malalim na pagtagos sa mga bituka ng crust ng lupa. Sa kasalukuyan, maraming mga variant ng mga tool sa pagbabarena (BS) ang binuo, na walang mga analogue sa pagsasanay sa mundo.

Ang operasyon ng unang bersyon ng BS ay naka-link sa kasalukuyang conventional well drilling technology. Ang bilis ng pagbabarena ng hard rock (average na density 2500-3300 kg/m3) hanggang 30 m/h, diameter ng butas 200-500 mm. Ang pangalawang variant ng BS ay nagsasagawa ng pagbabarena ng mga balon sa isang autonomous at awtomatikong mode. Isinasagawa ang paglulunsad mula sa isang espesyal na platform ng paglulunsad at pagtanggap, kung saan kinokontrol ang paggalaw nito. Isang libong metro ng BS sa matitigas na bato ang makakadaan sa loob ng ilang oras. Well diameter mula 500 hanggang 1000 mm. Ang mga reusable na variant ng BS ay may mahusay na kahusayan sa ekonomiya at malaking potensyal na halaga. Ang pagpapakilala ng BS sa produksyon ay magbubukas ng isang bagong yugto sa pagtatayo ng mga balon at magbibigay ng access sa hindi mauubos na pinagmumulan ng thermal energy ng Earth.

Para sa mga pangangailangan ng supply ng init, ang kinakailangang lalim ng mga balon sa buong bansa ay nasa hanay na hanggang 3-4.5 libong metro at hindi lalampas sa 5-6 libong metro Ang temperatura ng heat carrier para sa pabahay at communal na supply ng init ay huwag lumampas sa 150 °C. Para sa mga pasilidad na pang-industriya, ang temperatura, bilang panuntunan, ay hindi lalampas sa 180-200 °C.

Ang layunin ng paglikha ng GCC ay upang magbigay ng pare-pareho, abot-kaya, murang init sa malayo, mahirap maabot at hindi pa maunlad na mga rehiyon ng Russian Federation. Ang tagal ng operasyon ng GCS ay 25-30 taon o higit pa. Ang payback period ng mga istasyon (isinasaalang-alang ang pinakabagong mga teknolohiya sa pagbabarena) ay 3-4 na taon.

Ang paglikha sa Russian Federation sa mga darating na taon ng naaangkop na mga kapasidad para sa paggamit ng geothermal na enerhiya para sa mga di-electric na pangangailangan ay papalitan ang humigit-kumulang 600 milyong tonelada ng katumbas na gasolina. Ang pagtitipid ay maaaring hanggang 2 trilyong rubles.

Hanggang 2030, nagiging posible na lumikha ng mga kapasidad ng enerhiya upang palitan ang enerhiya ng apoy ng hanggang 30%, at hanggang 2040 upang halos ganap na alisin ang mga organikong hilaw na materyales bilang gasolina mula sa balanse ng enerhiya ng Russian Federation.

Panitikan

1. Goncharov S.A. Thermodynamics. Moscow: MGTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 p.

2. Dyadkin Yu.D. atbp. Geothermal thermal physics. St. Petersburg: Nauka, 1993. 255 p.

3. Mineral at hilaw na materyal na base ng fuel at energy complex ng Russia. Katayuan at pagbabala / V.K. Branchhugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko at iba pa Ed. V.Z. Garipova, E.A. Kozlovsky. M. 2004. 548 p.

4. Novikov G. P. et al. Mga balon ng pagbabarena para sa mga thermal water. M.: Nedra, 1986. 229 p.