Виды источников геотермальной энергии

Ядро Земли состоит из двух взаимодействующих частей. Твёрдая часть окружена жидкой — расплавленной смесью железа и никеля, температура которой достигает 6100 ˚С. В результате создаётся магнитное поле планеты и подогревается земная поверхность у нас под ногами. Научись мы использовать такое количество тепла хотя бы частично, можно было бы забыть о других видах энергии на миллионы лет.

Проблема заключается в том, что поверхность Земли велика, а её кора неоднородна и имеет разную толщину. Поэтому плотность энергетического потока на единицу площади незначительна, а его выход неравномерен. Получать и использовать эту энергию можно от разных несущих в себе тепло сред. В настоящее время геотермальные источники энергии по типу эксплуатируемых теплоносителей можно разделить на три группы:

• Магматические;
• Гидротермальные и паротермальные;
• Петротермальные.

Гидротермальные и паротермальные источники, их виды и особенности

Гидротермальные и паротермальные носители тепловой энергии – это горячие вода и пар, находящиеся близко к земной поверхности в тех местах, где кора имеет наименьшую толщину. Это самый используемый сегодня способ отбора тепловой энергии, происходящей из планетарных недр.

Первый опыт эксплуатации паротермального источника был произведён ещё в 1904 году в Италии. Там вырывающийся из трещин в земной коре горячий пар сначала был использован для вращения турбин. Затем остывший пар превращался в конденсированную воду и снова возвращался в скважину для нового цикла нагрева.

Минус описанной технологии заключается в том, что пар и горячая вода, поднимающиеся на поверхность, небезопасны. Они часто содержат в своём составе агрессивные и токсичные примеси и газы, которые быстро приводят в негодность лопасти турбогенераторов и опасны для персонала станции.

Более современным способом использования подземного тепла от гидротермальных и паротермальных источников является так называемая «бинарная» технология. Её отличие от более ранних разработок в том, что горячие пар и вода не крутят турбины напрямую, а поступают в теплообменники. Там они отдают тепло более удобному и химически нейтральному носителю, который выполняет дальнейшую работу без вреда для людей и энергоустановок.

Петротермальный вид источников геотермальной энергии

Петротермальные источники – это верхние слои земной коры, имеющие местами достаточно высокую температуру. Если к ним подвести воду через глубокие скважины, она будет нагреваться и превращаться во вторичные гидро – и паротермальные носители тепловой энергии.

Есть в истории геотермальной земной энергетики практический опыт использования этого вида источников. В швейцарском городе Базеле был реализован проект направления воды в скважину, пробуренную к разогретым скальным породам. Предполагалось использование полученной в результате этого горячей воды и пара для производства электроэнергии путём вращения лопастей турбогенератора. В 2007 году проект был остановлен из-за опасения, что это может вызвать землетрясения в той горной местности.

Магматические источники геотермальной энергии

Магма – раскалённая порода, в расплавленном виде извергающаяся на поверхность планеты в местах вулканической активности. Особенность магматических источников заключается в высокой температуре теплоносителя, что могло бы значительно увеличить КПД энергоустановки. Трудность – в отсутствии современных технологий безопасного и стабильного извлечения этой огромной тепловой энергии из такого нестабильного и непредсказуемого теплоносителя, как магма.

Геотермальные источники энергии в России

Несмотря на богатство российских недр углеводородами, которых хватает не только нашей стране, но и поставляется в большом количестве за рубеж, вопросам использования геотермальных источников энергии тоже уделено достойное внимание. Обилием на земной поверхности источников горячей воды и пара на Камчатке, Курилах и Сахалине обусловлена экономическая целесообразность строительства там энергоустановок.

В 1967 году подземное тепло было впервые в России использовано на практике в Елизовском районе Камчатского края. Сегодня в этом регионе доля источников получения геотермальной энергии достигает уже 40 % в суммарном объёме энергопроизводства. По информации РАН, в ближайшей перспективе только на Камчатке этот ресурс может использоваться для получения 5000 МВт. В Краснодарском крае уже используется 12 месторождений этого природного ресурса тепла.

В мире геотермальные источники энергии активно используются в США, России, Японии, Исландии, Новой Зеландии, Италии, Мексике, Индонезии, на Филиппинах.