Геотермальные ресурсы Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования "Гомельский

Государственный университет им. Ф. Скорины"

Геотермальные ресурсы Земли

Выполнила студентка

группы А-13

Белоус Галина

Проверила

Шпилевская Л.С

1. Геотермальные источники

Геотермамльный истомчник (греч. гбЯб -- земля и иесм -- тепло, жар) -- выход на поверхность подземных вод, нагретых выше 20 °C. Также существует определение, в соответствии с которым источник называется горячим, если имеет температуру выше среднегодовой температуры данной местности.

Большинство горячих источников питаются водой, которая подогревается магматическими интрузиями в районах активного вулканизма. Однако не все термальные источники привязаны к таким областям, вода также может подогреваться таким образом, что просачивающиеся вниз подземные воды достигают глубины около километра и более, где порода имеет более высокую температуру из-за геотермического градиента земной коры, составляющего около 30 °C на км первые 10 км.

Термальные минеральные источники подразделяются на тёплые (20-37 °C), горячие (37-50 °C) и очень горячие (50-100 °C).

Человеку просто не под силу исчерпать этот - строго говоря, невозобновляемый - внутренний ресурс планеты. В тех местах, где земная кора тонкая и к поверхности поступает магма, - это тепло можно использовать для превращения воды в пар, который крутит турбину и дает электричество.

По способу применения геотермальной энергии различают следующие три категории:

Прямое использование, при котором горячая вода и пар, направленные непосредственно к поверхности Земли, используются в системах отопления, садоводстве и производственных процессах;

Производство электроэнергии, при котором геотермальное тепло используется для приведения в движение турбины геотермальным паром или горячей водой; или

Тепловые насосы, которые работают благодаря перемещению тепла и используются для регулирования температуры зданий.

Способы прямого использования, такие как купание и приготовление пищи, не требуют передовых технологий и существуют уже на протяжении нескольких тысяч лет. В настоящее время способы прямого использования включают отопление зданий (и районов, а также целых деревень и городов), парниковое садоводство, сушку культур, аквакультуру, а также промышленные процессы, такие как пастеризация.

Термальные воды, как я уже говорила, используются для теплоснабжения и в качестве альтернативного источника электричества. Рейкьявик (столица Исландии) полностью обогревается теплом термальных вод. В Италии, Исландии, Мексике, России, США и Японии работает ряд электростанций на перегретых термальных водах с температурой свыше 100 °C.

Тепло подземных источников воды - это экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Технология добычи и преобразования геотермальной энергии в электрическую тоже безопасна с экологической точки зрения. Использование геотермальной энергии не приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ, копоти и дыма. В настоящее время тепло недр используют в 78 странах мира. Из них 24 страны научились вырабатывать электроэнергию за счет использования подземного пара. В Эстонии сейчас насчитывается около 5 тыс. геотермальных установок. В Швейцарии количество станций перевалило за 40 тыс. В Швеции их более 300 тыс.В США имеется около 200 тысяч теплонасосных установок, в Польше установлено 600 таких агрегатов.

Теоретически, геотермальных ресурсов Земли достаточно для удовлетворения человеческих потребностей в электроэнергии, однако лишь очень небольшая их часть может быть использована в действительности, потому что разведка и бурение глубокозалегающих ресурсов стоит очень дорого. Тем не менее, продолжающийся технический прогресс расширяет диапазон ресурсов.

Первый геотермальный генератор был запущен в Италии в 1904 году в районе Лардерелло, в Тоскане. Принц Пьеро Джинори зажег перед фотокамерами пять лампочек, а уже в 1911 году тосканцы запустили первую полноценную геотермальную станцию. Сегодня станция обеспечивает миллион домов в Тоскане - это четверть электричества в регионе. Геотермальные станции активно используются в Новой Зеландии и Исландии - землях с высокой вулканической активностью . Так в Исландии насчитывается более 7 тысяч геотермальных источников: самое большое количество на единицу площади в мире . Благодаря парникам, работающим на термальных источниках, в стране, где повсюду нет фруктовых деревьев, а на земле растут лишь картошка и капуста, множество не только своих овощей, но и цветов 85% исландцев живёт в домах, обогреваемых водами термальных источников. Горячая вода подаётся также в многочисленные теплицы и плавательные бассейны.

А как же остальной мир? Основные надежды связывают с глубоким бурением - от 3 до 10 км, - чтобы добраться до так называемой разогретой твердой породы. Только на территории США в ней содержится достаточно для обеспечения всего человечества энергией на 30 тысяч лет . Глубокое бурение стало уже привычной технологией. В скважину заливается вода, там она закипает, пар выходит наружу и крутит турбины генераторов. Проблема лишь в том, что вода убегает в подземные трещины и её нужно постоянно обновлять. С негативными последствиями применения такой технологии столкнулись в 1996 году в швейцарском Базеле: вскоре после закачки воды в скважину случилось небольшое землетрясение. Воду убрали, но толчки продолжались ещё некоторое время. Сделали вывод: в сейсмоопасных районах такой способ получения энергии может выйти боком . Могут ли истощиться геотермальные ресурсы? Это, конечно, исключено. Но локальное остужение источников вполне возможно, так в той же Тоскане максимальной мощности производство энергии достигло в 1958 году, с тех пор дело идёт на убыль. Мощности ГеоТЭС в мире концу 1990 - х годов из-за удорожания эксплуатации сократились почти вдвое .

На сегодняшний день мировыми лидерами в геотермальной электроэнергетике являются США, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия. Особенно ярким примером использования геотермальной энергии служит последнее государство. Остров Исландия появился на поверхности океана в результате вулканических извержений 17 миллионов лет назад, и теперь его жители пользуются своим привилегированным положением -- примерно 90% исландских домов обогревается подземной энергией. Что касается выработки электроэнергии, здесь работают пять ГеоТЭС общей мощностью 420 МВт, использующих горячий пар с глубины от 600 до 1000 метров. Таким образом, с помощью геотермальных источников производится 26,5% всей электроэнергии Исландии.

геотермальный минеральный электроэнергия

Топ-15 стран, использующих геотермальную энергию (данные на 2007г.)

2. Геотермальная энергетика Беларуси

Развитию геотермальной энергетики в Беларуси препятствуют межведомственные барьеры

Беларусь имеет огромный потенциал для развития геотермальной энергетики. Бесплатная тепловая энергия, которая содержится в недрах земли в виде горячей воды, позволяет обогревать помещения, осуществлять сушку различной продукции и даже вырабатывать электроэнергию. Использование тепла недр позволяет замещать истощаемые запасы нефти и природного газа, решать проблемы изменения климата и кислотных дождей, экономить денежные средства за счет удешевления теплоснабжения зданий и сооружений.

Однако геотермальные технологии до сих пор почти не освоены в Беларуси.

Энергия недр - наиболее выгодный и безопасный вариант из существующих видов энергии. Эксплуатация геотермальной энергии не наносит вред окружающей среде, ее доступность не зависит от сезона года, времени суток и погоды. С этой точки зрения тепло земли является уникальным ресурсом, использование которого выгодно как с экономической, так и с экологической точки зрения.

За последние несколько десятилетий многие государства решают для себя проблему постоянного удорожания энергоносителей посредством все более активного использования возобновляемых источников, в том числе и геотермальной энергии.

Президент Беларуси поставил задачу обеспечить получение республикой к 2015 году более 30% энергии из собственных источников. Ряд объектов уже перешли на местные источники энергии, в том числе и на геотермальные.

В марте этого года утвержден план первоочередных мероприятий по использованию в республике геотермальных источников энергии. Он включает 8 пунктов, в том числе исследование и разработку технических решений использования подземного тепла для теплоснабжения отдельно стоящих зданий, расположенных вдали от централизованных источников тепловой энергии. План предусматривает анализ действующих, а также выработку при необходимости дополнительных мер по стимулированию использования геотермальных установок, организацию и проведение обучающих семинаров с приглашением ведущих специалистов и производителей геотермального оборудования, а также ряд других мероприятий.

По данным исследований белорусских ученых, наша страна имеет большой потенциал для развития геотермальной энергетики. Во всех регионах республики на небольшой глубине - около 100 м - залегает вода с температурой 8-9 градусов. В наиболее прогретых блоках земной коры - на глубине 4-5 км - температура достигает 110-115 градусов (в Гомельской области вблизи Светлогорска и Речицы). "Этих температур достаточно, чтобы вырабатывать тепло для отопления зданий, сооружений, а также для использования в сельскохозяйственном и промышленном производствах", На территории республики пробурены тысячи поисковых скважин. Многие из тех, где вместо нефти нашли источники теплой и горячей воды или минерализованных рассолов, раньше "консервировали" за ненадобностью. Только относительно недавно специалисты поняли, что тепло земных недр можно превратить в миллионы долларов. После соответствующих работ по восстановлению или ремонту уже имеющихся скважин здесь можно устанавливать геотермальные станции.

"Более активное развитие в стране геотермальной энергетики позволило бы удовлетворить значительную часть ее потребности в энергоносителях". Но для Беларуси актуален также вопрос удешевления строительства геотермальных установок. "Для этого необходимо организовать производство отечественных тепловых насосов", - добавил ученый, пояснив, что сейчас стоимость одной геотермальной станции для одноэтажного деревянного дома на среднюю семью составляет от 15 тыс. до 20 тыс. евро. Причем большая часть этих средств уходит не на бурение мелких скважин, а на покупку тепловых насосов, которые сегодня промышленностью страны не выпускаются. Импортное оборудование, которое приходится использовать для строительства в республике геотермальных установок, стоит дорого: для приведенного примера - от 8 тыс. до 12 тыс. евро. Создание отечественных аналогов позволило бы заметно снизить сроки окупаемости для таких установок.

К слову, по мере увеличения глубины залегания теплой воды возрастает и ее минерализация. Для добычи же тепла из источников вблизи земной поверхности можно использовать подземные грунтовые либо скважинные теплообменники.

Сейчас в республике насчитывается около 100 геотермальных установок, в том числе в коттеджах и зданиях, находящихся в частном владении. В основном они установлены на объектах, удаленных от центральных теплотрасс и других коммуникаций. Там их строительство продиктовано, прежде всего, необходимостью.

Использовать тепло недр более масштабно попробовала дирекция тепличного комбината "Берестье", который расположен на восточной окраине Бреста. Пробуренная здесь в 2008 году поисковая скважина глубиной около 1,5 км, выявила вместо нефти источник пресной теплой воды. По указу Президента скважина была передана предприятию для строительства и использования геотермальной установки. В 2011 году комбинат построил теплонасосную геотермальную станцию мощностью 1 МВт. На ней с помощью двух тепловых насосов температуру добытой из-под земли воды поднимали с 24 до 60 градусов. Этой водой комбинат отапливал часть теплиц и обеспечивал себе горячее водоснабжение.

После первого года эксплуатации станция продемонстрировала положительный экономический эффект. С ее помощью на отоплении теплиц предприятие сэкономило около 12% природного газа, а использование воды из подземного источника для полива растений позволило снизить расходы на подогрев воды. В частности, из 8 млн.куб.м газа, потребляемого комбинатом, за год удалось сэкономить 1 млн.куб.м.

По оценкам специалистов, примерно за 6 лет проект должен был окупиться. Однако, несмотря на очевидную выгоду, сейчас геотермальная станция не используется на полную мощность: дешевое тепло недр расходуют только на полив растений, а на обогрев - нет. Связано это с тем, что администрация комбината не нашла общего языка с государственными ведомствами, отвечающими за водоснабжение в республике.

Конфликт развязался вокруг дальнейшего использования комбинатом добытой из-под земли и впоследствии из-за отбора тепла охлажденной воды. Комбинат, который не имеет возможностей для ее дальнейшего использования, предложил Бресту принять для питьевого водоснабжения воду высокого качества. Однако городские власти от предложения отказались.

Как пояснил директор тепличного комбината "Берестье" Николай Долбик, во время использования геотермальной установки для отопления помещений остается громадное количество использованной и охлажденной воды. "Она не годится для полива тепличных растений, так как им подходит только теплая вода. А поскольку добываемого из скважины ресурса слишком много для удовлетворения потребностей комбината, то девать ее некуда", - сказал директор предприятия. К слову, за сутки "Берестье" поднимает из скважины около 1 тыс.куб.м воды. Понятно, что сливать такое количество воды в реку или в ручей предприятию невыгодно.

Первоначально в проекте геотермальной станции было предусмотрено, что отработанный водный ресурс должен был подаваться в сети водопровода Бреста (добытой за сутки воды должно хватить для обеспечения 1/7 части этого города). Сначала, рассмотрев проект, КУПП "Брестводоканал" приняло предложение комбината. Но при условии, что учреждение построит станцию обезжелезивания и отберет пробы воды. Комбинат условия выполнил. Согласно результатам тестов, добытая из скважины вода соответствует стандартам питьевой.

Однако "Брестводоканал" принять воду снова отказался, сославшись на п.34.14 инструкции по планированию, учету производственных затрат и калькулированию себестоимости отдельных жилищно-коммунальных услуг, утвержденной постановлением Министерства жилищно-коммунального хозяйства Беларуси №14 от 14.06.2011. Согласно документу, организации водопроводно-канализационного хозяйства могут принять "чужую" воду только при отсутствии у них достаточных мощностей для оказания соответствующих услуг. Как сказали тогда в "Брестводоканале", таких проблем организация не испытывает, а значит и в услугах тепличного комбината она не нуждается.

Последовавшее за этим обращение администрации комбината в Министерство жилищно-коммунального хозяйства с просьбой внести в действующую инструкцию дополнения, которые позволили бы решить проблему, результата не принесло. В феврале прошлого года Минжилкомхоз сообщил тепличному комбинату о том, что предложение включено в проект постановления, и пообещал, что в установленном порядке оно будет направлено на согласование. С тех пор уже прошло больше года, а ответ из ведомства до сих пор не получен. Из-за технической дилеммы геотермальная установка для отопления не используется.

Ученые считают, что для Беларуси опыт использования такой мощной геотермальной установки, как на "Берестье", мог бы стать бесценным. "Однако межведомственный конфликт помешал полностью раскрыть потенциал экономически выгодного начинания"

Белорусские геологи вместе с сейсмологами и учеными других сопредельных направлений составили подробную геотермальную карту Беларуси. "Нам известно, где расположены геотермальные воды, какие там глубины и температуры. - Лучше всего изучены Гомельская и Брестская области".

В некоторых регионах Беларуси температура подземной воды достигает 80 градусов и даже выше. Одна из проблем - с ростом глубины залегания увеличивается соленость рассолов, что сильно затрудняет извлечение и использование воды. Требуются специальные технологии и решения. Поэтому пока намного выгоднее использовать энергию воды, добытой из скважин менее глубоких, с низкой минерализацией и, соответственно, более низкой температурой.

Замминистра уверен, что развитие белорусской геотермальной энергетики имеет для страны очень хорошие перспективы. "Подобная энергия - практически неиссякаемый источник, в отличие от углеводородов, и ожидаемый эффект от ее использования может быть колоссальным", - считает он.

Горячие источники издревле применялись для лечения больных (римские, тбилисские термы), соответствующий раздел медицины называется бальнеология. Такая вода чаще всего обогащена множеством полезных элементов: магнием, кальцием, железом, йодом, бромом, натрием и т.д. Что, естественно, придает ей лечебную силу. Иногда в ее состав входят полезные бактерии - термофилы - которые зарождаются только в очень горячей воде.

Температура термальной воды - 37- 42 градуса, от 20 до 37 - это просто теплые или субтермальные воды. Чем выше температуры, тем больше концентрация полезных химических элементов. Это для тех, кто любит по горячее.

Как хорошо бывает после утомительного рабочего дня наполнить ванну, расслабиться, послушать лаунж или что-то классическое, понежиться в горячей воде и забыть обо всем. А термальные источники - это природные ванны, эффект многократно усиливается (недаром они были известны ещё в Римской Империи). Восстанавливается и ускоряется обмен веществ. Если в воде достаточное количество йода и брома, такая терапия понижает давление, улучшает сон, повышает трудоспособность.

Термальная вода - спасение для кожи, которая приобретает упругость, свежесть, гладкость и сияние. Особенно это актуально для людей, чья кожа постоянно подвергается ультрафиолетовому излучению, находится на ветру или в зоне низких температур.

Бурлящая термальная вода способствует похудению и избавлению от целлюлита. Ее можно использовать для профилактики и лечения простудных заболеваний, ревматизма, воспалений мочеполовой системы. Да, и нервы успокаивает, а в наше суматошное время это очень важно. Горячие источники - лучшее место для людей с заболеваниями опорно-двигательной системы. Тело расслабляется, организм насыщается полезными минералами в нужных ему количествах, кожа увлажняется. Для тех, кому жизненно необходимо привести тело и мысли в тонус, горячие источники - прекрасный выбор.

Мест, куда можно отправиться оздоровиться в горячей, насыщенной полезными элементами воде, очень много. Ещё со времен Римской Империи Италии славится своими термальными банями. Именно римские термы располагались на местах нынешних знаменитых термальных курортов: Карловы Вары (Чехия), Виши (Франция). Как известно из истории Нерон и Петрарка, например, излечились именно благодаря термальным источникам.

В Италии около 400 источников, насыщенных геотермической энергией, а бальнеотерапия - один из наиболее популярных методов терапии. Средиземноморский климат Италии, развитая инфраструктура и большой выбор термальных курортов делают эту страну привлекательной для туристов. Один из самых знаменитых альпийских курортов - Бормио. Так же популярны Стабиевы Термы - остатки Помпейских бань.

Также известна своими термальными источниками и горячими ключами Камчатка. Не совсем привычный выбор места для отпуска, но вполне оправданный. Налычевские термальные ключи, например, самые крупные углекислые источники региона. Воды эти ещё называют мышьяковистыми, борными, хлоридно-натриево-кальциевыми и кремнистыми. Такое сочетание встречается довольно редко. Именно на Камчатке находится множество гейзеров, купание в которых восстанавливает силы и здоровье, очень полезно для суставов.

Европейские термальные здравницы расположены в Словении, Венгрии (Хайдусобосло, здесь лечат бесплодие, невралгию, экзему, псориаз, хронический аднексит), Болгарии, Чехии.

Побаловать себя горячими природными ваннами недельку-другую также можно на курортах Краснодарского края (Гуамское ущелье (температура воды на выходе здесь 85 градусов), в Закарпатье (город Берегово).

Так что для профилактики аллергии, лечения кожных и многих других заболеваний, не обязательно глотать таблетки, можно использовать термальную силу воды.В Японии на геотермальных источниках располагаются онсэны.

Онсэн (яп. ‰·ђт?) -- название горячих источников в Японии, а также, зачастую, и название сопутствующей им инфраструктуры туризма -- отелей, постоялых домов, ресторанов, расположенных вблизи источника[1][2]. В стране, изобилующей проявлениями вулканизма, существует более 2000 горячих источников, использующихся для купания. Онсэны бывают открытыми, когда купание происходит в естественном водоёме, заполненном горячей водой из источника, и закрытыми, когда горячей минеральной водой наполняют специальные ванны офуро. Отдых на горячих источниках традиционно играет ключевую роль во внутреннем японском туризме.

Традиционный онсэн предполагает купание на открытом воздухе. Многие онсэн в последнее время также дополнены и крытыми помещениями для купания, существуют онсэн и чисто закрытого типа, куда обычно горячая вода подаётся из скважины. Последние следует отличать от сэнто -- обычных общественных бань -- тем, что в сэнто вода не минеральная, а обычная, и подогревается бойлером.

Традиционный онсэн в старо-японском стиле, наиболее почитаемый населением, имеет всего одну смешанную купальню для мужчин и женщин, часто она дополняется ещё отделённой зоной купания только для женщин, или же устанавливаются определённые часы для тех или иных. Маленькие дети допускаются в любую часть без ограничений. Чаще всего на онсэн едут семьями, или дружескими компаниями, или для проведения медового месяца.

Размещено на Allbest.ru