5.5.3. Геотермальні енергетичні установки (гтес)

Перспективним джерелом енергії є глибинна теплота Землі (термальні ресурси), яка акумулюється підземними водами (гідротермальні ресурси) і гірничими породами (петрогеотермальні ресурси) пластового і тріщинно-жильного типу.

Родовища пластового типу розташовані поряд з водоносними горизонтами або комплексами, гірські породи які мають властивість пропускати крізь себе рідкі та газоподібні флюїди і акумулювати їх у порожньому просторі. Це пористі і тріщинуваті гірські породи називають породними підземними колекторами.

Родовища пластового типу характеризуються великими площами, розміри яких сягають сотень квадратних кілометрів. Родовища тріщинно-жильного типу локальні, їх розміри становлять від одного до десяти квадратних кілометрів і розміщені вони поблизу зон великих тектонічних зрушень.

Інтенсивність нагрівання земної товщі пов’язана з широтою місцевості та зменшується від екватора до полюсів, що обумовлено кутами падіння сонячних променів на землю. Із збільшенням глибини температура води підвищується. Розрахунками встановлено, що рівень її критичного стану повинен знаходитись на глибині 12,5 км, а нижчі вона приймає газоподібну (пароподібну) форму і зі збільшенням тиску не переходить в рідинну форму.

За температурою термальні води ділять на низько потенціальні (від 40 до 100С) і високо потенціальні (від 100 до 350С). у гірських районах зустрічаються джерела термальних вод з температурою 70…100С, а у вулканічних – у вигляді гейзерів і парових струменів. такі виходи існують в районі Камчатки (Росія), Великі Гейзери (США), в Новій Зеландії, Італії тощо.

Експлуатація термальних ресурсів Землі характеризується технічною простотою і екологічною чистотою. Для цього будують свердловини фонтанного або насосного типу. Пластові тиски підтримуються за допомогою зворотного накачування в пласти відпрацьованих термальних вод. Це дає змогу використовувати не тільки теплоту термальних вод, а й теплоту, акумульовану породами, які їх вміщують.

Петрогеотермальні ресурси – теплота, що акумулюється в блоках гірських порід, які мають температуру до 350С. Технологія вилучення цього виду теплоти Землі ґрунтується на створенні штучних циркулюючих водотеплозворотніх систем.

Використання термальних вод пов’язано як з їх дебітом, так і з температурою. Так, при температурі до 100С їх краще використовувати для опалювання приміщень, а понад 100С ‑ для вироблення електричної енергії.

Поклади геотермальних вод в землі іноді знаходяться під високим тиском, який утримується на виході з свердловини. Таку воду або пару зразу можна подавати на турбіну для вироблення електроенергії.

Враховуючи дешевий та незначний негативний вплив на довкілля геотермальних електростанцій (ГТЕс), геотермальні ресурси широко використовуються як за кордоном, так і в країнах СНД. Причому щорічно загальна потужність всіх ГТЕс зростає на 15%. Особливо перспективна будова ГТЕс в тих районах, де відсутні інші джерела енергії. В даний час ГТЕС працюють в 12 країнах світу. Потужність окремих геотермальних станцій становить один мільйон і більше кВт. Так на Філіппінах працює ГТЕС потужністю 900 тис.кВт, в Росії (Ставропольський край) – 2 МВт.

Характерною особливістю геотермальних вод є залежність їх температури від глибини свердловин, за допомогою яких гаряча вода виводиться на поверхню. В світі існують свердловини глибиною до 5 км. Будова глибоких свердловин і відкачка води з таких глибин коштує дуже дорого, що стримує використання геотермальних вод.

Геотермальні води іноді мають велику мінералізацію, яка сягає до 35 г/л. вихід таких вод на поверхню землі у великій кількості без повернення в підземні шари може привести до забруднення ґрунтів, поверхневих, а також підземних вод, що гідравлічно зв’язані з поверхневими.

Відкачка великих об’ємів гарячої води може порушити водний баланс, привести до осідання поверхні землі в даному місці, викликати руйнування близькорозташованих будинків і споруд, зміни ландшафту, появи сейсмічних явищ.

Утворення на поверхні землі водних потоків і водойм з гарячою водою обумовлює надходження в атмосферу з парами води таких небезпечних забруднюючих речовин як сірка, бор, миш’як, аміак, ртуть. Крім того, пари води викликають підвищення вологості повітря.