Общие представления о тепле Земли (часть 3)

Повышенная плотность теплового потока, в известной мере "компенсирует" малую мощность осадочных пород, а температура 150°С (минимальный уровень для выработки электроэнергии в бинарном цикле) ожидается на глубине 5 км как в Санкт-Петербурге, так и на основной части Северного Кавказа. Правда, на такой глубине в Дагестане, на Тарумовской площади вскрыт пласт с температурой 200°С, а в нашем опытном гидроразрыве в Тырныаузе, на склоне Эльбруса в скважине глубиной 4 км температура гранитов составляла 213°С. В вулканических районах Японии граниты с температурой более 200°С залегают на глубине 2 км (район Огачи), а на некоторых участках даже на меньших глубинах температура достигает 250°С. Еще более высокие температуры ожидаются над промежуточными очагами вулканов. На склоне вулкана Авача, недалеко от Петропавловска-Камчатского на глубине 4 км ожидается не менее 400°С. Максимальная температура в недрах 1050°С зафиксирована в 1975 г. при бурении скважин через затвердевшую корку лавового озера, образованного при очередном извержении в 1974 г. гавайского вулкана Килауэа.
Средневзвешенная температура земной поверхности составляет, по разным оценкам, от 10 до 15°С, тогда как температура космического пространства близка к абсолютному нулю, не выше 4°К. Поэтому наша относительно горячая планета непрерывно излучает в Космос большое количество тепла. Эти теплопотери, по оценке Е.А. Любимовой, не менее Qom > 10 ТВт, вызывают некоторое снижение температуры верхних поясов планеты в зоне оттока глубиной от 300 до 1000 км, Однако современная мощность внутриземной теплогенерации, как и прежде, превосходит космические теплопотери Земли, ее масса имеет положительный тепловой баланс, т.е. продолжает разогреваться. Это означает, что использование и преобразование какой-то доли геотермальной энергии (аккумулированной в недрах разности Qm - Qom за время существования Земли) принципиально не может нанести какого-либо ущерба тепловому благополучию нашей планеты.
Помимо планетарного масштаба, нужно оценить и локальную экологическую опасность - возможность местного похолодания климата на участках извлечения тепла Земли. В 80-х годах в Проблемной лаборатории горной теплофизики СПГГИ было выполнено моделирование процесса возмущения температурного поля после техногенного охлаждения объема пород в 0,25 км3 на ΔТ = 100°С на глубине 3 км. Установлено, что после окончания работы такой геотермальной системы зона температурного возмущения будет расширяться во все стороны с уменьшением ΔT и через 13 тыс. лет понижение температуры нейтрального слоя над этим участком достигнет максимальной величины в ΔT = 0,1°С. Поскольку такое возмущение на порядок меньше естественных температурных колебаний при изменениях климата за сопоставимые периоды, сделан вывод об отсутствии такого рода локальных экологических опасностей.

---