ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ КАК ОДИН ИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Эта глава содержит материалы отчета [1], выполненного в Jloc - Аламосской научно-исследовательской лаборатории университета шт. Калифорния,
Объем Земли составляет примерно 1085 млрд. куб. км, и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры, имеет очень высокую температуру. Сколько тепла заключено внутри Земли - неизвестно, однако, если судить по извержениям лавы, а также по таким менее явным проявлениям, как термальные источники, гейзеры и фумаролы, его вполне достаточно, чтобы обеспечить большую часть человечества необходимой энергией. Если при этом учесть объем внутренней части Земли и теплоемкость пород, то станет ясно, что геотермальная теплота представляет собой несомненно самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. Причем это энергия в чистом виде, так как она уже существует как теплота, и поэтому для ее получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.
В некоторых районах природа сама доставляет геотермальную энергию к поверхности в виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства электроэнергии. Имеются также районы, где термальными водами из источников или скважин можно обогревать жилища и теплицы, а также использовать их для обеспечения энергией низкотемпературные химические процессы. Однако в целом, особенно с учетом величины глубинного тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире пока крайне ограничено.
В настоящее время имеются идеи и техническая база для изменения сложившейся ситуации. Вполне вероятно, что через несколько лет геотермальная энергия станет, наконец, широко доступной, причем с точки зрения финансовых затрат, предпринимаемых усилий и проблем
Защиты окружающей среды это будет соответствовать возможностям человечества. Тогда этот давно известный вид энергии окажет значительное влияние на решение двух основных мировых проблем: исчерпание запасов природных топлив и неконтролируемое загрязнение окружающей среды.
При непосредственном использовании природного пара или пара, образующегося при вскипании перегретой воды, для производства электроэнергии от него отделяют твердые частицы путем пропускания пара через сепаратор и затем направляют его в турбину. "Стоимость топлива" такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются выхода природного пара или перегретых вод, вскипающих с образованием достаточного количества пара.
Гораздо более распространенными являются естественные подземные бассейны термальных вод с температурами, меньшими температуры кипения. Именно они образуют многочисленные термальные источники. В течение тысячелетий люди использовали их для восстановления сил и лечения, в религиозных обрядах и для бытовых нужд. В настоящее время термальные воды с экономической выгодой применяются для обогрева жилищ, теплиц, курортов, а иногда и целых фабрик, рудников и даже городов. В целом термальные воды можно рассматривать как дешевый источник низкопотенциальной тепловой энергии, а их использование имеет много преимуществ, позволяя сберечь высокопотенциальную тепловую энергию для более нужных целей и снижая загрязнение окружающей среды.
Природные горячие воды с умеренными температурами, значительно превышающими температуру кипения, но не настолько, чтобы быть экономически выгодным источником пара для обычных тепловых электростанций, встречаются в больших количествах в нескольких районах мира, в частности в долине Импириал-Валли (шт. Калифорния, США). Однако эти воды используются лишь в отдельных районах главным образом для обогрева помещений. Техника, необходи1 мая для использования такого большого источника геотермальной энергии, быстро развивается. Имеются демонстрационные установки, которые опресняют растворы и производят электроэнергию с помощью турбин, работающих на паре низкокипящих органических жидкостей. Одна из таких демонстрационных установок мощностью 10 МВт в Им - пириал-Валли начала действовать летом 197G г. [2].
Пока, к сожалению, не существует даже демонстрационных установок, извлекающих энергию из горячих "сухих" пород, которые составляют большую часть земной коры. Из-за отсутствия проницаемости и поступлений подземных вод они не дают пока необходимых количеств пара или горячей воды. Однако такие резервуары энергии столь обширны, столь доступны и во многих случаях имеют столь высокую температуру, что, наконец, привлекли серьезное и заслуженное внимание [3, 4]. В частности, соответствующая экспериментальная система создается в Лос-Аламосе (США). Здесь образована большая гидравлически связанная система, для чего пробурены две скважины на глубину 3 км, где температуры пород составляют 200-250°С. Через одну скважину будет под большим давлением закачиваться вода. Через вторую скважину, пробуренную после определения размера, формы и ориентации структуры трещин, будет извлекаться горячая вода. Предполагается, что система в течение долгого времени сможет обеспечивать работу электростанции мощностью ~100 МВт [4].
