Геотермальные электростанции
Геотермальные электростанции в качестве источника энергии используют теплоту земных недр. Известно, что в среднем на каждые 30-40 м в глубь Земли температура возрастает на 1°С. Следовательно, на глубине 3-4 км вода закипает, а на глубине 10-15 км температура Земли достигает 1000-1200 °С. В некоторых частях планеты температура горячих источников достаточно высокая и в непосредственной близости от поверхности. Эти районы наиболее благоприятны для сооружения геотермальных станций. Так, в Новой Зеландии на геотермальных станциях вырабатывается 40 % всей электроэнергии, в Италии – 6 %. Значительная доля электроэнергии приходится на такие станции и в ряде других стран.
В России для ряда районов, например Камчатки и Курильских островов, сооружение геотермальных станций может оказаться экономически оправданным. Так, на Камчатке успешно эксплуатируется опытно-промышленная геотермальная станция. Обсуждаются также возможности использования действующих вулканов на Курильских островах.
Схема электростанции для невулканических районов, располагающих ресурсами термальных вод с температурой 100 °С на глубинах, доступных для современной буровой техники, приведена на рис. 4.1
Рис. 4.1. Схема геотермальной электростанции
для невулканических районов
На рисунке обозначено: 1 – скважина; 2 – бак-аккумулятор; 3 – расширитель; 4 – турбина; 5 – генератор; 6 – градирня; 7 – насос; 8 – смешивающий конденсатор; 9, 10 – насос
В более отдаленном будущем предполагается использование высокотемпературных слоев мантии (до 1000 °С) для получения пара, в который будет превращаться вода, закачиваемая в искусственно созданные «вулканические» жерла. Разумеется, что получаемая таким образом энергия будет «чистой» и не будет влиять на биосферу (огромная масса мантии практически исключает влияние на состояние отбираемой теплоты).
Использование геотермальной энергии в современных условиях в значительной степени зависит от затрат, необходимых для вывода на поверхность геотермального носителя в виде пара или горячей воды. Все действующие в настоящее время геотермальные электростанции располагаются в таких районах Земли, в которых температура теплоносителя достигает 150-360 °С, на глубинах, не превышающих 2-5 км.
В последнее время более интенсивно проводятся поиски участков Земли с минимальной глубиной расположения геотермальных ресурсов. На таких участках рентабельно создание систем, осуществляющих теплоснабжение и получение электрической энергии.
Практически все геотермальные источники содержат примеси в виде различных химических элементов. Химическая активность подземных теплоносителей, в составе которых могут быть ртуть, мышьяк, вызывает отрицательные экологические эффекты, а также усиливает коррозию конструкционных материалов энергетического оборудования. Извлечение химических элементов до отбора теплоты от теплоносителя позволяет снизить экологическое влияние, уменьшить химическую, коррозию и получить ценное сырье для химической промышленности. Так, в некоторых скважинах Южно-Каспийского бассейна в 1л воды содержится: свинца - 77 мг, цинка - 5 мг, кадмия - 2 мг, меди - 15 мг.
