1. Бурение геотермальных скважин и технология извлечения

тепла Земли

Мировое потребление энергии увеличивается примерно через каждые 10 лет. При этом основным источником получения электрической, тепловой и механической энергии является органическое топливо. Подсчитано, что при современных темпах потребления энергии в XXI веке будет израсходовано 10%, в XXII в. – 30-40% невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов. Особенно быстро истощаются запасы нефти и газа.

С развитием топливной энергетики связаны острейшие экологические проблемы, решение которых приводит к удорожанию энергии.

Таким образом, значение проблемы освоения новых, экологически чистых источников энергии трудно переоценить.

Многолетний опыт эффективного использования тепла Земли для производства электрической энергии и теплоснабжения, накопленный в мире, а также огромный энергетический потенциал геотермальных ресурсов позволяют рассматривать их как один из реальных и крупных (альтернативных) источников энергии будущего.

Начало практического использования тепла Земли теряется в глубокой древности. К бронзовому веку относятся обнаруженные археологами остатки ванн около термальных источников на Кавказе. Древние жители Камчатки, Ирана, Новой Зеландии пользовались природными парогидротермами для приготовления пищи, отопления жилищ.

Первая опытная геотермальная электростанция мощностью 20 кВт была создана в 1905 г. в г. Тоскана (Италия).

В настоящее время суммарная мощность геотермальных электростанций составляет около 10 млн. кВт.

Развитие геотермальной энергетики возможно лишь при освоении тепловой энергии горячих горных пород, температура которых на глубине

3-8км обычно превышает 100°С. При охлаждении 1 км³ природного массива лишь на 10°С получается энергия, соответствующая теплотворной способности 1 млн. т нефти.

Д. Уайт (США) подсчитал, что общее содержание первых 10км земной коры составляет около 3∙10²³ккал, что в тысячи раз превышает теплотворную способность мировых запасов всех видов топлива.

Однако общая мощность ГеоТЭС в мире составляет около 20% общей мощности электростанций мира.

Наиболее богатыми тепловой энергией Земли являются районы Дальнего Востока, Кавказа, очень перспективна Томская область.

В.А. Обручев еще в 1920 г. высказывался о возможности использования теплоты горных пород, но слишком долго мы «запрягаем». Где-то в 60-х гг. прошлого столетия в журнале «Наука и жизнь» была замечательная статья о возможности использовании тепловой энергии Земли на Камчатке. На отличных цветных рисунках было показано, как это тепло брать (скважины, компрессоры и т.д.), но «воз и ныне там», а Камчатка иногда замерзает.

И все-таки, с 1964 г. в СССР началась разработка систем извлечения теплоты сухих горных пород и использования ее для выработки электроэнергии и теплоснабжения. Такие системы представляют собой подземные тепловые котлы (ПТК), образованные в естественном коллекторе. Через скважины вода с поверхности нагнетается в ПТК, где в процессе теплообмена нагревается, а через другие скважины извлекается на поверхность. Объем таких ПТК составляет до нескольких км³.

Конечно, в этой проблеме много трудностей и необходимы определенные научные исследования, но за этим стоит будущее.

Приближенные расчеты петрогеотермальных ресурсов России показывают, что лишь 1% их использования ежегодно и в течение многих столетий дает возможность сэкономить минеральное топливо в несколько сотен миллионов тонн (условного топлива).