ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Природа ресурсов

Расширение знаний об основных силах, действующих внутри Зем­ли, способствует более глубокому пониманию природы источников геотермальной энергии. С давних пор люди отмечали в различных местах на поверхности земли проявления тепловой активности ее недр. К этим проявлениям относятся гейзеры, термальные источни­ки или струи пара, выходящие из трещин в земле. В таких местах иногда бурили скважины, чтобы попытаться использовать энергию подобных источников в полезных целях. Во многих случаях, которых сейчас становится все больше, эти усилия увенчались успехом в том смысле, что из скважин получали значительные количества горяче­го пара и горячей воды.

Что же является источником геотермального тепла? Известно, что температура пород, слагающих земную кору, растет с увеличе­нием глубины. Предполагается, что эти температуры достигают весь­ма высоких значений в центральной части земных недр. В настоящее время считается, что источником этого тепла является распад радио­активных элементов с большим периодом полураспада, а также фрик­ционные (приливные) силы.

Были проведены исследования, чтобы выяснить, можно ли обес­печить нагревание такой рабочей среды, как вода, путем пропускания

Ее по скважине, пробуренной в теплых зонах земной коры, где она нагревается и затем возвращается на поверхность земли. Тепло этой воды можно использовать, например, для получения электро­энергии. Земная кора образована гигантскими континентальными плитами, которые перемещаются относительно друг друга с образо­ванием разломов между ними. Более горячие вещества из недр под­нимаются за счет циркуляции вдоль стыков между этими плитами. В областях подъема земная кора оказывается тоньше и пронизана трещинами. В этих областях тепловой поток из глубины к поверхно­сти земли существенно превышает средние его значения. Это означа­ет, что породы фундамента в таких областях могут оказаться более горячими, чем этого можно ожидать для таких материалов на данной глубине в других местах Земли.

Одна из таких больших областей разломов расположена в восточ­ной части Тихого океана и доходит до Калифорнийского залива. Фак­тически отделение полуострова Нижняя Калифорния от материковой Мексики является результатом образования рифтовой зоны между континентальными плитами. Продолжением этого океанского разло­ма является зона разлома Сан-Андреас. Известно, что вдоль этой зоны существует ряд тепловых аномалий.

Если подземные воды будут протекать через подобную нагретую зону, то они в свою очередь тоже нагреются. В некоторых областях отмечаются поверхностные проявления тепловой активности в виде гейзеров или горячих источников. Именно в этих областях проводит­ся разведка геотермальных ресурсов. До недавнего времени счита­лось, что подобные термопроявления связаны только с зонами раз­ломов и что массы воды под поверхностью земли имеют локализо­ванный характер.

Однако лучшее понимание геологических условий и выяснение того факта, что некоторые из геотермальных полей охватывают пло­щади, значительно превышающие площадь локализованных зон разло­мов, заставило геологов пересмотреть свои теории относительно природы геотермальных районов. Не вдаваясь в детали научных фак­тов или аргументов, достаточно сказать, что теперь считают, что во многих случаях геотермальные районы могут занимать значитель­ные площади и характеризоваться значительными объемами нагре­тых пород.

В начальные периоды разведки нефтяных месторождений сква­жины обычно бурили в местах выхода нефти на поверхность, но даль­нейшее развитие теории и практики нефтяного дела позволило нахо­дить нефть даже под морским дном. Аналогично разведка геотермаль­ных ресурсов находится на ранних стадиях своего развития; поэтому внимание исследователей сосредоточено на областях с поверхностны­ми проявлениями тепловой активности. Однако с учетом опыта совре­менной геологии можно надеяться на быстрый прогресс в разработке методов обнаружения геотермальных ресурсов и в отсутствие выхо­дов тепла на поверхность земли.

При бурении скважин с целью использования геотермальных ре­сурсов обнаружены определенные условия функционирования скважин. В одних случаях получают сухой пар, не сопровождаемый водой. Та­кие условия характерны для одного из самых старых геотермальных паровых полей в Лардерелло в Италии, а также для месторождения природного пара в Долине Больших Гейзеров в северной Калифорнии, которое в настоящее время используется для производства электро­энергии фирмой "Пэсифик гэз энд электрик". В этом случае подзем­ные воды, нагреваясь при прохождении через горячие породы под по­верхностью земли, вскипают с образованием пара и под землей фор­мируется большой паровой бассейн, содержащий пар под повышен­ным давлением. Этот пар на выходе из пробуренной скважины может быть использован для полезных целей.

В других случаях геотермальные скважины вскрывают в недрах исключительно горячую воду, которая вследствие размещения на глубине и особенностей конфигурации таких бассейнов находится обычно под высоким давлением. Скважина, вскрывшая нагретую воду, может быть использована для понижения давления воды в час­ти бассейна. При понижении давления очень горячей воды часть ее вскипает, превращаясь в пар. Пар в процессе образования и расшире­ния будет стремиться выйти из ствола скважины, увлекая с собой при этом значительное количество воды. В этом случае из скважины будет поступать смесь пара и воды при еще очень высокой темпера­туре, хотя и несколько охлажденная за счет процессов вскипания и расширения, имеющих место при прохождении потока через скважину.

На выходе скважины пар и вода могут быть разделены простым центробежным устройством, называемым иногда циклонным сепарато­ром. Смесь проходит через сепаратор, из одной трубы которого по­лучают воду, а из другой — пар. Поскольку пар и вода находятся в термодинамическом равновесии, т. е. при одинаковых температурах и давлениях, то такой пар называется насыщенным. Такой тип гео­термальных источников был обнаружен в Новой Зеландии, Мексике, Долине Импириал-Валли и в других местах.

Воды в различных месторождениях различны по составу. В Но­вой Зеландии такие воды характеризуются очень низкой минерализа­цией. Там пар используется для получения электроэнергии, а вода просто сбрасывается в море. Для Новой Зеландии характерно обилие осадков, и поэтому геотермальные воды как источник пресной воды обладают малой ценностью. Геотермальные воды, обнаруженные в долине Импириал-Валли, вблизи озера Солтон-Си (в области, называ­емой Бате), являются совершенно противоположным примером. Со­держание растворенных минеральных веществ в этих водах исключи­тельно высоко, достигая 30 вес. %, в то время как в морской воде концентрация растворенных минеральных веществ составляет всего 3,3%. Вследствие высокого содержания минеральных веществ, пар, получаемый из таких скважин, оказывает коррозионное воздействие, и его очень трудно использовать в электрогенераторных установках, что было показано на маломасштабных экспериментах. Однако основ­ной целью разработки геотермальных ресурсов в области Бате явля­ется получение химических продуктов из высококонцентрированных рассолов. Эта цель относится к одной из возможных и при разработ­ке геотермальных ресурсов вообще, т. е. получение химических про­дуктов из геотермальных вод в качестве основного продукта или в качестве побочного продукта других процессов.

Другой тип подземных нод обнаружен в области Серро-Прието в северной части полуострова Нижняя Калифорния. Здесь воды в под­земном бассейне не являются ни пресными, ни сильно засоленными. Геотермальная вода в Серро-Прието содержит ^2,5% растворенных минеральных веществ, т. е. она является слишком соленой для исполь­зования в качестве питьевой воды или для орошения, но пар, получен­ный из этих скважин, по своим характеристикам вполне подходит для использования на электростанции. В настоящее время в Мексике сооружается электростанция мощностью 75 МВт, которая будет ис­пользовать пар, полученный из геотермального поля Серро-Прието.

В общем случае вода, выходящая из сепаратора, установленного на выходе из скважины, оказывается горячей. В то время как пар может быть использован для выработки электроэнергии или для дру­гих целей, вода также может найти применение. Конечно, в некото­рых случаях она может быть просто сброшена в океан или закачана снова под землю. Но, как уже отмечалось, она может быть также использована для извлечения минеральных веществ. Серьезного рас­смотрения заслуживает вопрос об обработке геотермальной воды

В опреснительной установке, где из нее удаляются растворенные ми­неральные вещества и получается пресная вода, пригодная для сель­скохозяйственного, городского или промышленного использования. Это особенно важно для долины Импириал-Валли и других засушливых районов в западной части США. В Калифорнии еще не признан эконо­мически выгодным процесс получения пресной воды из морской воды. Однако, поскольку геотермальные воды уже нагреты, то вполне воз­можно, что их опреснение окажется более дешевым, чем опреснение морской воды, и, следовательно, такие воды могут стать ценным ре­сурсом.

Если отсепарированная вода не используется, то с учетом ее хи­мического состава нужно воспрепятствовать ее попаданию в поверх - ностньн? воды или в неглубоко расположенные водоносные пласты, где она может смешаться с водой из других источников. В этом слу­чае либо должна быть создана система для транспортировки воды в океан (если это допустимо), либо вода должна закачиваться глубоко под землю, возможно, до уровня продуктивной зоны.

В заключение следует отметить, что природа геотермального ис­точника проявляется в двух формах: в виде сухого пара и в виде очень горячей воды в подземном бассейне* В последнем случае воду можно извлечь из скважины с помощью насоса, не допуская падения давления и, таким образом, исключая образование пара. С другой стороны, давление можно уменьшить, что приведет к вскипанию во­ды с образованием пара; полученную смесь пара и воды на выходе из скважины можно затем отсепарировать. Месторождения с горячей водой можно подразделить на месторождения с пресной, сильно ми­нерализованной водой и водой промежуточного солоноватого типа. Это деление отражает как полезность самого геотермального источ­ника, так и технические проблемы, возникающие при его использовании.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Геотермальное отопление частного дома — новый уровень экономичности, эффективности и безопасности

За последние несколько лет стоимость природного газа и электроэнергии для населения возросла в десятки раз. Такое положение дел дало толчок к росту потребления альтернативных источников энергии. Геотермальное отопление частного дома …

ПРЕДЛОЖЕННАЯ ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ

Непрерывно возрастающая потребность в электроэнергии и воз­никшая в последние годы озабоченность в связи с проблемой охраны окружающей среды заставила США обратиться к исследованию новых источников энергии. Одним из таких новых …

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ

Для выполнения программы научных исследований националь­ных геотермальных ресурсов основное внимание следует уделить вы­бору тех учреждений, которые могли бы решить поставленные выше задачи: выбрать методы разведки, оценить геотермальные ресурсы, определить методы …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua

За услуги или товары возможен прием платежей Онпай: Платежи ОнПай