Добыча и использование тепла Земли. Основные понятия (часть 1)

В настоящее время во многих странах накоплен значительный опыт добычи и использования тепла Земли для производства электроэнергии и отопления различных объектов, а также извлечения полезных компонентов из геотермальных вод. Возрастающее год от года внимание к теплу Земли связано с его практически неисчерпаемыми ресурсами и не столько с парогидротермами, сколько с теплом глубинных горячих горных пород. Его ресурсы в пределах 10-километрового слоя земной коры определены примерно в 137 трлн. т условного топлива, что на порядок больше всех прогнозируемых топливных ресурсов мира и примерно на столько же больше тепла содержится в подземных горячих водах, которые приурочены к областям молодого вулканизма.
Использование поверхностных проявлений геотермальных систем в виде гейзеров, фумарол, горячих источников известно с глубокой древности. В 1905 г. в Италии начала действовать первая ГеоГЭС. В 1920 г. акад. В. А. Обручев в фантастической повести «Тепловая шахта» развил идею использования тепла сухих горных пород в «подземном котле», где вода нагревалась бы за счет тепла горных пород. В 1977 г. Лос-Аламосская лаборатория (США) создала циркуляционную систему с «подземным котлом» в виде крупной трещины гидроразрыва.
Ядерные и гравитационные процессы в недрах Земли постоянно генерируют тепловую энергию. Подсчитано, что общее теплосодержание Земли в топливном эквиваленте составляет примерно 4,5∙10в8 трлн. т условного топлива. Теоретическая разработка технологии добычи и использования этого, по определению проф. Ю. Д. Дядькина, полезного ископаемого — одна из задач геотехнологии. Но это полезное ископаемое непригодно для складирования и транспортирования на значительные расстояния, его необходимо использовать «на месте».
Геотемпературное поле Земли (ее первых километров) характеризуется довольно быстрым ростом температур с глубиной, однако различные физико-геологические условия залегания пород, а следовательно, и их характеристики определяют различие геотемпературного поля и, более того, в ряде мест наблюдаются его положительные аномалии, которые и являются объектами добычи тепла.
В настоящее время создана Геотермическая карта СССР, а в ЛГИ схематическая карта изотермы 100°С, из которых видно, что с глубины 2—4 км на половине территории нашей страны можно добывать тепло.
Основными, используемыми в настоящее время, являются гидротермальные ресурсы тепла, локализованные в виде пара или горячих вод в трещинно-жильных (до 300°С) или артезианских бассейнах (до 150°С).

---