Геотермальная энергия

Геотермальное теплоснабжение является достаточно хорошо освоенной технологией. Преобразование внутреннего тепла Земли в электрическую энергию осуществляют геотермальные электростанции (ГеоЭС).

Источники глубинного тепла - радиоактивные превращения, химические реакции и др. процессы, происходящие в земной коре. Температура пород с глубиной растет и на уровне 2000-3000 м от поверхности Земли превышает 100°С. Циркулирующие на больших глубинах воды нагреваются до значительных температур и могут быть выведены на поверхность по буровым скважинам. В вулканических районах глубинные воды, нагреваясь, поднимаются по трещинам в земной коре. В этих районах термальные воды имеют наиболее высокую температуру и расположены близко к поверхности, иногда они выделяются в виде перегретого пара

Современные экологически чистые ГеоЭС исключают прямой контакт геотермального рабочего тела с окружающей средой и выбросы вредных парниковых газов (прежде всего СО₂) в атмосферу. С учетом лимитов на выбросы углекислого газа ГеоЭС и ГеоТС имеют заметное экологическое преимущество по сравнению с тепловыми электростанциями, работающими на органическом топливе.
Наиболее развита геотермальная энергетика в Исландии, где почти всю энергию получают из земных недр. Также не пропадает это добро и в других регионах с геотермальной активностью – например, в СССР это Курильские острова. Однако, таких регионов, где горячая вода выходит прямо на поверхность, не так уж и много. Значит это неперспективное дело? Отнюдь! По прикидкам учёных, в середине Земли содержится теплоты намного больше, чем ее можно было бы добыть, расщепив в ядерных реакторах все земные запасы урана. Если человечество будет использовать одну только геотермальную энергию, пройдет 41 млн. лет, прежде чем температура недр Земли понизится на полградуса. Вопрос в том, как взять у земли эту теплоту. Дело в том, что мощность теплового потока от центра планеты до ее поверхности приблизительно в 4 тыс. раз ниже мощности солнечной радиации, поступающей на Землю. Зато она не зависит от времени года, времени суток и погоды.

Вариантов использования геотермальной энергии существует всего два – гидротермальная и петротермальная. Первая – это когда используется горячая вода, непосредственно выходящая на поверхность или имеющаяся в земных недрах на небольшой глубине (до нескольких километров). Второй вариант – это когда в скважину закачивается вода, где она нагревается, превращается в пар и отводится по второй скважине. Проблема в том, что для этого нужны большие глубины – порядка десяти километров. Или-же нужно искать места, где температура земных пластов высока на небольшой глубине. К сожалению, таких мест в мире немного.

В среднем для нашей планеты градиент температуры составляет около 10 градусов на километр. Но это верно только для нескольких верхних километров, а дальше температура начинает повышаться быстрее. Например, в кольской сверхглубокой скважине на глубине 12 км температура пластов составляет 220 градусов.