С давних пор люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, сосредоточенной в недрах земного шара. Память человечества хранит предания старины глубокой и недавнего времени о катастрофических последствиях извержений огнедышащих вулканов, разрушивших города и многие селения и унесших миллионы жизней. И об этих чудовищных последствиях свидетельствует картина выдающегося русского художника Карла Брюллова «Последний день Помпеи», на которой с великим мастерством изображен драматизм гибели античного города при извержении вулкана Везувий в 79 г. от Рождества Христова…
Мощность извержения даже самого небольшого вулкана невообразимо велика – она во много раз превосходит мощность самых крупных энергетических комплексов, созданных руками человека и возведенных в разные времена. Однако о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится: человек пока не может обуздать такую непокорную стихию с пользой для дела, да и, к счастью, они случаются не везде и не так уж часто. Извержения вулканов – это внешнее проявление почти неисчерпаемой внутренней энергии, таящейся в глубинных недрах Земли, крохотная доля которой периодически высвобождается через огнедышащие жерла вулканов…
Человек все-таки научился извлекать энергию подземных источников, правда, в небольших масштабах. Они находятся относительно неглубоко в поверхностном слое земной коры. Например, энергию от подземных источников получают многочисленные теплицы в Исландии – других мощных энергоресурсов здесь нет. Эта совсем небольшая европейская страна Исландия (в переводе – «страна льда») с холодным климатом полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Она богата горячими источниками и необычными фонтанами горячей воды, вырывающейся из-под земли и называемыми гейзерами. И хотя не исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла подземных источников (еще древние римляне к своим широко распространенным баням, или термам Каракаллы подводили теплую воду из-под земли), жители этой маленькой северной страны уже давно успешно эксплуатируют подземную, природную котельную, причем эксплуатируют весьма эффективно и с минимальных антропогенным воздействием на окружающую среду…
В некоторых местах земной коры на протяжении миллионов лет накапливалась геотермальная энергия, которая почти не возобновляется либо возобновляется очень медленно. Ее запасы сконцентрированы в подземных месторождениях сухого пара (пара без капель воды), водяного пара (смеси пара и капель воды) и горячей воды. Все эти месторождения земного тепла обычно находятся под непроницаемым, толстым слоем земной коры, и для их извлечения необходимо чаще всего бурить скважины (рис.6.7).
Геотермальные месторождения освоены в тои или ином виде в 20 странах мира, и в некоторых из них уже построены геотермальные электростанции, общая мощность которых равна мощности 5–6 крупных тепловых электростанций. Около 44 % геотермальной энергии в мире приходится на США.
Геотермальная энергия используется для разных целей: отопления помещений, обогревания теплиц, производства электроэнергии и в виде высокотемпературного тепла, потребляемого для различных производственных процессов.
Первая геотермальная электростанция, совсем маломощная, была построена сравнительно давно, в 1904 г. в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном в честь французского инженера Лардерелли, предложившего способ преобразования энергии горячих источников и ее использования. На протяжении десятилетий эта электростанция постепенно достраивалась: в эксплуатацию вводились всё новые и новые агрегаты на расположенных поблизости источниках горячей воды, и в наше время ее мощность достигла внушительной величины – 360 тыс. кВт. Более мощные геотермальные электростанции сооружены в Новой Зеландии, США и в других странах, включая Россию.
В России горячими источниками особенно богаты сейсмически активные территории Камчатки и Курильских островов. Подземные источники, фонтанирующие паром и кипятком, известны в этих краях давно – некоторые из них описаны еще в 1740-х годах русским ботаником и географом С.П. Крашенинниковым (1711–1755), исследователем Камчатки. Однако разведочное бурение на Камчатке началось гораздо позднее, только в 1958 г. Через несколько лет, в 1966 г., здесь была возведена первая в нашей стране геотермальная электростанция мощностью 5 МВт. Она расположена на Паужетских термальных источниках, в 200 км от Петропавловска-Камчатского. К 1989 г. ее мощность доведена до 11 МВт. В 1997 г. на Камчатке введены в эксплуатацию Верхне-Мутновская геотермальная электростанция (12 МВт) и в 2002 г. еще два энергоблока мощностью по 25 МВт каждый.
Одна из самых больших и глубоких скважин в Дагестане (в селе Берикей) дает мощный поток горячей воды, используемой для отопления жилых домов и промышленных зданий. В год эта скважина, кроме того, выносит вместе с водой 330 т йода и 450 т брома, составляющих примерно 3 % их мировых запасов. В нашей стране почти весь бром и значительная часть йода извлекаются из подземных вод. Всё это свидетельствует о больших возможностях и перспективах развития геотермальной энергетики вместе с сопутствующей промышленной добычей ценных сырьевых ресурсов.
Запасов геотермальной энергии во всем мире в потенциально доступных местах хватит на 100–200 лет. Геотермальная электроэнергия примерно в два раза дешевле энергии, производимой на современных тепловых электростанциях, и в четыре раза дешевле энергии, вырабатываемой на модернизированных атомных станциях.
Согласно приближенным оценкам, запасы геотермальных вод (с температурой от 50 до 250 °С) в нашей стране составляют не менее 20 млн м3 воды в расчёте на суточное потребление. Этот огромный резерв экологически чистых энергоресурсов может заменить чрезвычайно большое количество органического топлива. Производство тепла и электроэнергии на геотермальных электростанциях не сопровождается выбросом диоксида углерода, как на тепловых электростанциях. В то же время в ряде случаев возможно загрязнение атмосферы сероуглеродом, водных источников и почвы растворами солей и некоторых токсичных веществ. Возможны и локальные изменения климата. Однако в целом антропогенное воздействие на окружающую среду геотермальных электростанций гораздо меньше, чем при эксплуатации атомных и тепловых электростанций.
Известны и другие виды почти неисчерпаемых источников геотермальной энергии: расплавленные горные породы (магма) вблизи земной поверхности; сухие горные породы, нагретые магмой до высокой температуры; теплые горные породы с низкой или средней температурой. Все эти нетрадиционные источники пока не до конца исследованы и, следовательно, не освоены в промышленных масштабах. Расчеты показывают, что потенциально доступной энергии во всех подобных геотермальных месторождениях, например, в США, хватило бы для удовлетворения энергетических потребностей этой страны на 600–700 лет. Однако проведенные экспериментальные работы по освоению таких месторождений показывают, что ни одно из них не позволяет пока получать энергию по низкой цене, сравнимой с ценой энергии, произведенной традиционными способами.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 4-е изд. М.: Директ-Медиа, 2021.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Степан Харланович Карпенков
Русская Стратегия | 
