книги из ГПНТБ / Карцев, А. А. Невидимый океан

Человек давно обратил внимание на очень интересное явление природы — горячие воды, выбивающиеся места­ ми из недр Земли. Иногда наряду с обычными горя­ чими источниками (родниками), встречаются периоди­ чески действующие (фонтанирующие) источники, выбра­ сывающие фонтаны горячей воды и пара на высоту поч­ ти до 100 м. Эти исключительные по красоте проявления Невидимого океана называются гейзерами.

Горячие воды и пары, таящиеся в недрах Земли, на­ зывают красным углем. Этот колоссальный и прак­ тически неисчерпаемый источник энергии позволяет на­ ладить отопление без топлива.

По современным данным, тепло в земле образуется преимущественно в результате процессов радиоактивно­ го распада. Потоки тепла, поступающие из глубоких недр Земли, распределяются в верхних частях земной коры, там, где залегают воды Невидимого океана. Тем­ пература этих вод зависит от глубин их залегания, а ■также от того, перекрываются ли водоносные пласты не­ проницаемыми слоями глин, солей и других плотных горных пород.

Температура подземных вод и вмещающих их горных пород возрастает от поверхности в глубь земли в сред­ нем на 1°С с углублением на каждые 33 м. Последняя

на глубине 1 км — около 40° С, на глубине 5 км— 160“ С и т. д. Для отсчета берется некоторый подземный уро­ вень, где не сказываются сезонные колебания темпера­ туры воздуха («нейтральный слой»).

Воды с температурой 45° С можно считать уже горя-

Й0

чими. Значит, горячие воды могут встречаться уже на глубине около 1 км.

Подземные горячие воды, если не говорить об их применении для лечения, используются недавно. Древ­ ние римляне широко применяли отопление без топли­ ва для своих терм — общественных бань, служивших также своеобразными клубами. Некоторые из этих терм, например термы Каракаллы и Константина в Риме, про­ славились своими размерами и роскошью. Горячие воды поступали в них по трубам из источников.

Сейчас отопление без топлива наиболее интенсивно применяют Италия, Исландия, Новая Зеландия. В Ита­ лии в 1952 г. путем использования подземных перегретых вод и паров было выработано 1800 млн. квт-ч электро­ энергии, что составило почти 6% всей полученной элек­ троэнергии. Таким образом, вклад Подземного океана в энергетику одной из крупнейших стран Европы вполне заметен. В Средней Италии, в Тоскане, находятся знаме­ нитые соффиони (т. е. свистящие) — горячие источники с водой, температура которой в месте ее выхода достигает 450° С. О них упоминает Данте в VIII песне «Ада». В этих местах образуются болота, где добывают борную

кислоту.

В 1825 г. Франсуа де Лардерель, французский дворя­ нин из провинции Дофинэ, эмигрировавший в Тоскану, решил использовать подземное тепло для облегчения выпаривания борной кислоты. Весьма успешно было проведено бурение скважин для увеличения выхода под­ земных паров. В 1904 г. граф Лардерель, сын Франсуа Лардереля, основал «Общество для эксплуатации эндо­ генных сил», которое снабжало электричеством городок Лардерелло (названный по фамилии этого семейства). Позже это предприятие было куплено «Обществом итальянских правительственных железных дорог», кото-

служить источником энергии для электростанции, выра­ батывающей 80 млн. квт-ч в год. В 1914 г. в Лардерелло работала электростанция с тремя турбогенераторами общей мощностью 8250 квт.

В 1961 г. общая мощность 10 электростанций Тоска­ ны, работающих на тепле, доставляемом Невидимым океаном, составила около 330 тыс. квт. Скважины в Тос­ кане в том же году давали 3000 т пара в час (с глубин от 700 до 1700 м).

Кроме Тосканы, в 1960 г. в Италии на подземных парогидротермах (так называют подземные перегретые воды и пары) работала небольшая электростанция в районе Везувия на так называемых Флегрейских полях, где из скважин получают пар с температурой 300° С.

Особенно большое значение отопление без топлива имеет для страны льда и огня — островной Исландии. Там давно известны многочисленные горячие источники и гейзеры (около 30). Знаменитый Большой Гейзер вы­ брасывал столб горячей воды и пара на высоту до 70 м. Процесс извержения (выброса) длился около 20 мин. Это была величественная, надолго запоминающаяся кар­ тина. К сожалению, этот гейзер перестал действовать в

теплофикации зданий столицы страны — Рейкьявика, а также других городов и поселков. Кроме того, эти воды используют круглый год в плавательных бассейнах и теплицах (где выращивают даже бананы). Для мытья, приготовления пищи и хлебопечения исландцы пользова-

82

лисъ природной горячей водой уже много веков назад. Результаты бурения скважин около Рейкьявика позво­ лили в 1930 г. построить первую теплоцентраль.

Ресурсы тепла Невидимого океана в Исландии ис­ пользуются далеко не в полной мере. Подсчитано, что эти ресурсы позволяют отопить дома на 1500 тысяч че­ ловек, т. е. в 10 раз больше населения страны.

Хорошо «работает» Подземный океан и в Новой Зе­ ландии, тоже славившейся своими гейзерами. Гейзер Ваймангу выбрасывал струю воды на высоту 450 м (ми­ ровой рекорд!), но он, как и другие гейзеры, был унич­ тожен при извержении вулкана Таравера в 1886 г. Сей­ час в Новой Зеландии гейзеров нет.

В районе Вайракей на подземном паре работает электростанция с годовой выработкой электроэнергии более 1 млрд, квт-ч (около 20% всей выработки элек­ троэнергии в Новой Зеландии). Скважины этого района дают пароводяную смесь (от 10 до 30% пара, осталь­ ное— вода) с температурой около 200° С. Возможности использования подземного тепла есть и во многих других местах Новой Зеландии, где широко ведутся необходи­

мые изыскания.

В других странах тепловые возможности Невидимого океана изучены намного хуже и реализуются в гораздо меньшей степени. Между тем такие возможности очень велики в США и у нас в СССР. Прекрасно известны гей­ зеры Йеллоустонского национального парка (штат Мон­ тана, США). Их там более 60. Есть, например, гейзер Старый служака, регулярно каждые о0 70 мин выбра­ сывающий струю воды с температурой 90 С до высоты

42м.

ВКалифорнии в так называемом районе Ьольших

Гейзеров установленные ресурсы подземного пара могут обеспечить работу электростанции мощностью до

4* 83

100 тыс. квт. Бурить скважины на подземный пар там начали еще в 1921 г. Скважины дают чистый пар. Пер­ вая в США геотермоэлектростанция дала ток лишь в 1960 г. Сейчас электростанция «Большие Гейзеры» имеет мощность 25 тыс. квт.

Крупные ресурсы горячих вод и паров имеются и в других штатах США. В штате Орегон они используются для подогрева шоссе (чтобы не было гололеда).

На Аляске давно славится Долина Десяти Тысяч Ды­ мов (названная так коренными жителями — индейцами), где горячие источники и гейзеры выбрасывают в воздух более 20 тыс. м3 пара в секунду; температура пара до­ стигает нескольких сотен градусов.

. В Японии горячими подземными водами производят термальное орошение рисовых полей, обогревают плава­ тельные бассейны. Электростанция в Мацукаве имеет мощность 20 тыс. квт.

Во Франции в департаменте Канталь имеются два источника, дающих сейчас миллион литров горячей воды в сутки. Еще древние римляне использовали эту воду для отопления, своих вилл.

Огромны возможности отопления без топлива — за счет тепла Невидимого океана — в нашей стране. В пер­ вую очередь следует указать на наши вулканические об­ ласти — Камчатку и Курильские острова.

Горячие источники и гейзеры Камчатки расположены недалеко от действующих вулканов. Известно несколько групп камчатских горячих источников — Паужетские, Паратунские, Банные, Жирновские, Начикинские, Налачевские (рис. 24). Очень интересна Долина Гейзеров, где находятся сотни горячих источников. Над крутыми скло­ нами долины поднимаются клубы пара, взлетают горя­ чие брызги, слышны всплески и шипение кипящей воды. Склоны покрыты особыми разноцветными водорослями.

84

Рис. 24. Местоположение некоторых групп го­ рячих источников на Камчатке (по Т. И. Усти­ новой)

Здесь насчитывают около 20 гейзеров. Наиболее круп­ ные из них выбрасывают во время извержения фонтаны воды высотой 10 м и более. Гейзер «Великан» выбрасы­ вает столько пара на высоту до 300 м, что из-за него нельзя разглядеть воду и определить высоту водяного столба; возможно, он достигает и 50 м. В последнее вре­ мя камчатская Долина Гейзеров все более и более посе­ щается туристами.

Первая в СССР электростанция на тепле Невидимого океана сооружена на р. Паужетке. Общий дебит Паужетской группы горячих источников 35 л/сек, температура около 100° С. Скважины вскрывают пароводяную смесь

85

лофикации города, обогрева теплиц, снабжающих Петро­ павловск овощами. На этой базе в Петропавловске уже создан первый в стране геотермальный теплично-парни­

станция (фреон — вещество, на котором работают холо­ дильники; при 100° С он уже создает давление, доста­ точное для действия турбины).

На Курильских островах давно известен тоже весьма перспективный для подземного теплоснабжения район — Горячий Пляж вблизи г. Южно-Курильска (о-в Кунашир).

Большие перспективы использования тепла Невиди­ мого океана имеются на Кавказе. Здесь нет гейзеров, но много горячих источников с температурой иногда поч­ ти до 100° С (например, Брагуны близ г. Грозного 91° С, Гудермес 73° С и т. д.). Фонтаны горячей воды и пара получены из множества буровых скважин. На Кавказе много недавно погасших вулканов, которые еще 40— 50 тысяч лет назад проявляли бурную деятельность. В районах расположения потухших вулканов (например, Эльбруса), вероятно, можно с помощью глубоких сква­ жин получить мощные притоки перегретых вод и пара. Однако возможности интенсивной эксплуатации подзем­ ных горячих вод на Кавказе имеются' не только в быв­ ших вулканических районах. Наибольшие практические

86

успехи достигнуты в этом деле в столице Дагестана — городе Махачкале. Там из скважин получают в сутки несколько тысяч кубометров вод с температурой около 65° С, что позволяет теплофицировать значительную часть этого города.

Горячие подземные воды давно известны в Тбилиси. На них там издавна работали знаменитые бани, описан­ ные Пушкиным в «Путешествии в Арзрум». В послед­ ние годы в Тбилиси в ряде скважин получены притоки (до 1000 м3/сут) самоизливающихся горячих вод с тем­ пературой более 50°С.

В районе г. Грозного уже около 40 лет вместе с нефтью из некоторых пластов получают до 2000 м3/сут воды с температурой около 90° С. Вынос тепла водами одной скважины составляет там примерно 1,5-1010 ккал, что эквивалентно теплу, полученному от сгорания 1530 т мазута или 2200 т каменного угля. Известный гидрогео­ лог профессор Г. М. Сухарев предложил пробурить ряд скважин для теплофикации города Грозного, которые могут дать воду с температурой 85—90° С. Эту воду можно использовать для отопления промышленных предприятий и жилых домов, а также пустить на их ба­ зе небольшую электростанцию.

В районе Берекей (Южный Дагестан) из одной скважины получили фонтан воды в 70 тыс. м3/сут с тем­

пературой 57° С.

Неправильно было бы думать, что горячие воды, при­

В крупных подземных бассейнах, совершенно не связан­ ных с вулканами, заключены колоссальные запасы тер­ мальных вод, нередко нагретых до 100—150° С и более. Самый крупный бассейн термальных подземных вод

87

Западно-Сибирский — представляет собой в то же время крупнейший в мире подземный водоносный (и нефтегазо­ носный) бассейн вообще. Особенно интересно и ценно, что на севере Западной Сибири горячие подземные во­ ды можно получать из скважин в условиях холодного климата и многолетней мерзлоты. Это должно помочь освоению труднодоступных районов.

Для понимания хозяйственного значения отопления без топлива, возможного при освоении Невидимого океа­

гнозные расчеты потребления энергии показывают, что в 2000 году (совсем скоро!) для обеспечения годовой ми­

условного топлива 7000 ккал/кг), тогда как за 100 лет — с 1860 по 1960 г. — всего было израсходовано около 200 млрд, т условного топлива.

88