4. Геотермальна енергія

Якість геотермальної енергії звичайно невелика, і краще її використовувати

для опалювання будівель та інших споруд або для попереднього підігріву робочих тіл звичайних високотемпературних установок. Такі опалювальні системи вже діють у багатьох країнах світу. Якщо тепло з надр виходить при температурі приблизно 150 °С, то є сенс говорити про перетворення його в електроенергію.

Найбільш просто використовують тепло порід за допомогою теплових насосів.

До категорії гідротермальних конвективних систем відносяться підземні

басейни пари або гарячої води, які виходять на поверхню з землі, утворюючи

гейзери, фумароли, озера багнюки тощо.Утворення таких систем пов’язано з джерелом тепла – гарячою чи розплавленою скельною породою, яка розташована близько до поверхні землі. Над зоною високотемпературної скельної породи є формація з проникної гірської породи, яка має воду, що підіймається вгору в результаті її підігріву підстеляючою гарячою породою. Проникна порода покрита непроникною, яка створює ‘‘пастку” для води. Наявність в ній тріщин дозволяє воді чи паровій суміші підійматися на поверхню. Гідротермальні конвективні системи розташовуються по границях тектонічних плит земної кори.

Гідротермальні конвективні системи поділяються на системи з гарячою

водою або з парою. В залежності від температури системи можна поділити на

високотемпературні (> 150 °C), середньотемпературні (90-150 °С) та низькотемпературні (< 90 °C).

Для виробництва електроенергії на джерелах з гарячою водою використовують метод, що грунтується на використанні пари, яка утворюється при випаровуванні гарячої рідини на поверхні. Цей метод використовує те явище, що при наближенні гарячої води (під великим тиском) по свердловинах з басейну до поверхні тиск падає і приблизно 20 % рідини закипає та перетворюється на пару. Ця пара відділяється за допомогою сепаратора від води та спрямовується до турбіни. Вода, що виходить з сепаратора, може бути ще оброблена в залежності від її мінерального складу. Цю воду можна закачувати знов у скельну породу одразу ж чи з попереднім вилученням з неї мінералів. Прикладами таких геотермальних джерел є Уайракей та Бродлендс в Новій Зеландії, Серро-Прієсто в Мексиці,Отаке в Японії та ін.

Також є розробки по отриманню електроенергії з магми та непроникних гарячих сухих порід (зони застиглої породи навколо магми та скельні породи, що покривають її). Технічні розробки методів використання цих енергоресурсів передбачають замкнений контур з циркулюючою по ньому рідиною, що проходить крізь гарячу породу (рис. 4). Спочатку пробурюють свердловину, що досягає області залягання гарячої породи; потім крізь неї в породу під великим тиском закачують холодну воду, що призводить до утворення в породі тріщин. Після цього через утворену зону тріщинуватої породи пробурюють іншу свердловину. Наприкінці холодну воду з поверхні закачують у першу свердловину. Проходячи крізь гарячу породу, вона нагрівається і забирається крізь іншу свердловину у вигляді пари чи гарячої води, що потім можна використати для виробництва електроенергії.

Рис. 4 Використання тепла скельних порід