ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Характеристики систем

До сих пор имеются неясности в отношении гидротермальных месторождений, связанные, например, с естественным движением во­ды и конвективной циркуляцией в них, с особенностями переноса теп­ла и геологии. Однако их общая природа теперь достаточно хорошо известна (фиг. 1.1).

Чтобы гидротермальное месторождение образовалось и существо­вало, очевидно, требуется наличке трех литологических показателей:

1) большой объем на глубине достаточно горячих горных пород, являющихся основным источником тепла;

2) водоносный пласт «ли проницаемая формация над ними, че­рез которые подземные вода достигали бы породы и внутри кото­рых теплоноситель (пар, горячая вода или их смесь) циркулировал,6ы под действием конвекции и переносил теплоту на более высо­кий-уровень;

3) непроницаемый слой, или чехол, над водоносным пластом, предотвращающий выход на поверхность значительных количеств теплоносителя, что могло бы в течение тысячелетий привести к значительному охлаждению системы, которая перестала бы пред-

( ставлятьинтерес как источник энергии. Такой чехол во многих

Случаях образуется в результате закупорки первоначально прони­цаемой формации минеральными солями, растворенными на глу­бине и затем осевшими в холодной породе вблизи поверхности.

Если теплоноситель, циркулирующий в верхней части водоносно­го пласта, является паром, то такое месторождение называется сис­темой с преобладанием пара. Если же температура более низкая, а Давление и концентрация растворенных солёй более высокие, так что циркулирующим теплоносителем является вода или раствор, то такое месторождение называется системой с преобладанием жид­кости [В].

Подтверждением существования на глубине гидротермального месторождения является обычно наличие на поверхности термальных источников, гейзеров или фумарол. Однако в настоящее время пола­гают, что многие гидротермальные месторождения могут существо­вать и без таких проявлений. Изыскание таких скрытых месторожде­ний представляет весьма трудную задачу.

Тепловая энергия существует в горячих породах, даже когда над ними не расположено проницаемое образование и не существует циркулирующего теплоносителя, переносящего теплоту к поверхнос­ти земли. В ряде мест, например на Гавайских островах и в других районах недавнего вулканизма, очень горячие породы расположены

Близко к поверхности Земли, а количество содержащейся в них энергии велико. При значениях параметров, указанных в подписи к фиг. 1.2, при охлаждении 167 км3 породы на 200°С высвободится энергия, со­ответствующая потребности в ней США в 1970 г. В своем первона­чальном виде эта энергия, конечно, не может быть использована для плавления руды или сообщения силы тяги самолету. Тем не менее ее можно использовать для многих практических целей, экономя при этом энергию высокотемпературных источников. И хотя объем пород в 167 км3 значителен, эта цифра представляется бесконечно малой величиной по сравнению с объемом Земли или даже по сравнению с той относительно небольшой частью этого объема, которая заключена в пределах, доступных для обычного бурения.

В настоящее время методы извлечения и использования влажно­го и сухого пара для производства электроэнергии достаточно хоро­шо разработаны и продолжают совершенствоваться. Интенсивно раз­виваются методы использования низкотемпературных термальных вод и концентрированных растворов. Начата разработка способов из­влечения энергии из широко распространенных сухих геотермальных месторождений.