Jordens kjernefysiske varme. Ulemper med geotermisk energi

Denne energien tilhører alternative kilder. Nå for tiden nevner de i økende grad mulighetene for å skaffe ressursene som planeten gir oss. Vi kan si at vi lever i en tid med mote for fornybar energi. Mange tekniske løsninger, planer og teorier blir laget på dette området.

Den ligger dypt i jordens dyp og har egenskapene til fornyelse, den er med andre ord uendelig. Klassiske ressurser, ifølge forskere, begynner å ta slutt, olje, kull og gass vil tørke opp.

Nesjavellir geotermiske kraftverk, Island

Derfor kan vi gradvis forberede oss på å ta i bruk nye alternative metoder for energiproduksjon. Under jordskorpen er det en kraftig kjerne. Temperaturen varierer fra 3000 til 6000 grader. Flytte litosfæriske plater viser sin enorme styrke. Det manifesterer seg i form av et vulkanutbrudd av magma. Radioaktivt forfall oppstår i dypet, noen ganger utløser slike naturkatastrofer.

Vanligvis varmer magma overflaten uten å gå utover den. Dette skaper geysirer eller varme bassenger med vann. Så du kan bruke fysiske prosesser V til riktige formål for menneskeheten.

Typer geotermiske energikilder

Det er vanligvis delt inn i to typer: hydrotermisk og petrotermisk energi. Den første er dannet på grunn av varme kilder, og den andre typen er forskjellen i temperaturer på overflaten og dypt i jorden. Forklar med dine egne ord, en hydrotermisk kilde består av damp og varmt vann, mens en petrotermisk kilde er skjult dypt under bakken.

Kart over geotermisk energiutviklingspotensial i verden

For petrotermisk energi er det nødvendig å bore to brønner, fylle den ene med vann, hvoretter det vil oppstå en dampprosess som kommer til overflaten. Det er tre klasser av geotermiske områder:

Geotermisk - ligger i nærheten kontinentalplater. Temperaturgradient mer enn 80C/km. Som et eksempel, den italienske kommunen Larderello. Det er et kraftverk der
Semitermisk – temperatur 40 – 80 C/km. Dette er naturlige akviferer som består av fragmenterte bergarter. Noen steder i Frankrike varmes bygninger opp på denne måten.
Normal – stigning mindre enn 40 C/km. Representasjon av slike områder er mest vanlig

De er en utmerket kilde til forbruk. De ligger i fjellet på en viss dybde. La oss se på klassifiseringen mer detaljert:

Epitermisk - temperatur fra 50 til 90 C
Mesotermisk – 100 – 120 s
Hypotermisk - mer enn 200 s

Disse artene består av forskjellige kjemiske sammensetninger. Avhengig av det kan vann brukes til forskjellige formål. For eksempel ved produksjon av elektrisitet, varmeforsyning (varmeruter), råvarebase.

Video: Geotermisk energi

Oppvarmingsprosess

Vanntemperaturen er 50 -60 grader, noe som er optimalt for oppvarming og varmforsyning av boligområder. Behovet for varmeanlegg avhenger av geografisk plassering og klimatiske forhold. Og folk trenger konstant varmtvannsforsyning. For denne prosessen er det konstruert GTS (geotermiske termiske stasjoner).

Hvis det for klassisk produksjon av termisk energi brukes et kjelehus som forbruker fast eller gassbrensel, brukes en geysirkilde i denne produksjonen. Den tekniske prosessen er veldig enkel, samme kommunikasjon, termiske ruter og utstyr. Det er nok å bore en brønn, rense den for gasser, og deretter sende den med pumper til kjelerommet, hvor temperaturplanen vil bli opprettholdt, og deretter vil den gå inn i varmeledningen.

Hovedforskjellen er at det ikke er nødvendig å bruke en brennstoffkjele. Dette reduserer kostnadene for termisk energi betydelig. Om vinteren får abonnentene varme- og varmtvannsforsyning, og om sommeren kun varmtvannsforsyning.

Kraftproduksjon

Varme kilder og geysirer fungerer som hovedkomponentene i produksjonen av elektrisitet. Til dette formålet brukes flere ordninger, og spesielle kraftverk bygges. GTS-enhet:

VV-tank
Pumpe
Gassutskiller
Dampseparator
Genererer turbin
Kondensator
Boost pumpe
Tankkjøler

Som vi kan se, er hovedelementet i kretsen dampomformeren. Dette lar deg få renset damp, siden den inneholder syrer som ødelegger turbinutstyr. Det er mulig å bruke en blandet ordning i den teknologiske syklusen, det vil si at vann og damp er involvert i prosessen. Væsken går gjennom hele trinnet med rensing fra gasser, akkurat som damp.

Binær kildekrets

Arbeidskomponenten er en væske med lavt kokepunkt. Termisk vann er også involvert i produksjon av elektrisitet og fungerer som et sekundært råstoff.

Med dens hjelp dannes damp fra en lavtkokende kilde. GTS med en slik driftssyklus kan være helautomatisert og krever ikke vedlikeholdspersonell. Kraftigere stasjoner bruker en dobbeltkretskrets. Denne typen kraftverk gjør det mulig å nå en kapasitet på 10 MW. Dobbel krets struktur:

Damp-generator
Turbin
Kondensator
Utkaster
Matepumpe
Economizer
Fordamper

Praktisk bruk

Kildenes enorme reserver er mange ganger større enn det årlige energiforbruket. Men bare en liten brøkdel brukes av menneskeheten. Byggingen av stasjonene dateres tilbake til 1916. Det første geotermiske kraftverket med en kapasitet på 7,5 MW ble opprettet i Italia. Industrien utvikler seg aktivt i land som USA, Island, Japan, Filippinene og Italia.

Aktiv utforskning av potensielle lokasjoner og mer praktiske utvinningsmetoder er i gang. Produksjonskapasiteten øker fra år til år. Hvis vi tar hensyn til økonomisk indikator, da er kostnaden for en slik industri lik kullvarmekraftverk. Island dekker nesten fullstendig boligmassen med en GT-kilde. 80 % av husene brukes til oppvarming varmt vann fra brønner. Eksperter fra USA hevder at med riktig utbygging kan geotermiske kraftverk produsere 30 ganger mer årlig forbruk. Hvis vi snakker om potensial, vil 39 land i verden kunne forsyne seg med strøm fullt ut hvis de bruker 100 prosent av jordens undergrunn.

Doktor i tekniske vitenskaper PÅ. Jeg hater det, professor,
akademiker Det russiske akademiet teknologiske vitenskaper, Moskva

I de siste tiårene har verden vurdert retningen for mer effektiv bruk av energien til jordens dype varme med sikte på delvis å erstatte naturgass, olje, kull. Dette vil bli mulig ikke bare i områder med høye geotermiske parametere, men også i alle områder kloden ved boring av injeksjons- og produksjonsbrønner og skaper sirkulasjonssystemer mellom disse.

Den økende interessen for alternative energikilder i verden de siste tiårene er forårsaket av utarming av hydrokarbonbrenselreserver og behovet for å løse en rekke miljø problemer. Objektive faktorer (fossilt brensel og uranreserver, samt endringer i miljøet forårsaket av tradisjonell brann og atomenergi) tyder på at overgangen til nye metoder og former for energiproduksjon er uunngåelig.

Verdensøkonomien er for tiden på vei mot en overgang til en rasjonell kombinasjon av tradisjonelle og nye energikilder. Jordens varme opptar en av de første plassene blant dem.

Ressurser geotermisk energi deles inn i hydrogeologiske og petrogeotermiske. Den første av dem er representert av kjølevæsker (de utgjør bare 1% av delte ressurser geotermisk energi) - grunnvann, damp og damp-vann-blandinger. Sistnevnte representerer geotermisk energi inneholdt i varmt steinerÅh.

Fonteneteknologien (selvstrømning) som brukes i vårt land og i utlandet for utvinning av naturlig damp og geotermisk vann er enkel, men ineffektiv. Med en lav strømningshastighet av selvstrømmende brønner kan varmeproduksjonen dekke inn kostnadene ved boring bare hvis dybden til geotermiske reservoarer med høy temperatur i områder med termiske anomalier. Levetiden til slike brønner i mange land når ikke engang 10 år.

Samtidig bekrefter erfaring at i nærvær av grunne naturlige dampreservoarer er bygging av et geotermisk kraftverk det mest lønnsomme alternativet for å bruke geotermisk energi. Driften av slike geotermiske kraftverk har vist sin konkurranseevne sammenlignet med andre typer kraftverk. Derfor er bruk av reserver av geotermisk vann og hydrotermisk damp i vårt land på Kamchatka-halvøya og på øyene i Kuril-ryggen, i regionene i Nord-Kaukasus, og muligens også i andre områder, tilrådelig og rettidig. Men dampforekomster er sjeldne; dens kjente og forutsagte reserver er små. Mye mer vanlige forekomster av termisk energivann er ikke alltid plassert nær nok til forbrukeren - varmeforsyningsobjektet. Dette utelukker muligheten for effektiv bruk i stor skala.

Ofte utvikler spørsmål om bekjempelse av saltforekomster seg til et komplekst problem. Bruk av geotermiske, vanligvis mineraliserte, kilder som kjølevæske fører til gjengroing av brønnsoner med jernoksid-, kalsiumkarbonat- og silikatformasjoner. I tillegg påvirker problemer med erosjon-korrosjon og kalkavleiringer driften av utstyret negativt. Problemet blir også utslipp av mineralisert avløpsvann som inneholder giftige urenheter. Derfor kan ikke den enkleste fonteneteknologien tjene som grunnlag for den utbredte utviklingen av geotermiske ressurser.

I følge foreløpige estimater på den russiske føderasjonens territorium er prognosereservene for termalvann med en temperatur på 40-250 °C, en saltholdighet på 35-200 g/l og en dybde på opptil 3000 m 21-22 millioner m3/dag, som tilsvarer forbrenning av 30-40 millioner tonn hydrokarboner. i år.

Forventede reserver av damp-luftblanding med en temperatur på 150-250 °C på Kamchatka-halvøya og Kuriløyene er 500 tusen m3/dag. og reserver av termisk vann med en temperatur på 40-100 °C - 150 tusen m3/dag.

Prioriterte utbygginger vurderes å være termiske vannreserver med en strømningshastighet på om lag 8 millioner m3/døgn, med en saltholdighet på opptil 10 g/l og en temperatur over 50 °C.

Mye høyere verdi For fremtidens energisektor er det utvinning av termisk energi, praktisk talt uuttømmelige petrogeotermiske ressurser. Denne geotermiske energien, inneholdt i faste varme bergarter, står for 99 % av de totale underjordiske termiske energiressursene. På en dybde på 4-6 km kan massiver med en temperatur på 300-400 °C bare finnes nær de mellomliggende sentrene til noen vulkaner, men varme bergarter med en temperatur på 100-150 °C er fordelt nesten overalt på disse dypene , og med en temperatur på 180-200 °C i en ganske stor del av Russlands territorium.

I milliarder av år har atom-, gravitasjons- og andre prosesser inne i jorden generert og genererer termisk energi. Noe av det sendes ut i verdensrommet, og varmen akkumuleres i dypet, d.v.s. Varmeinnholdet i de faste, flytende og gassformige fasene av jordstoffet kalles geotermisk energi.

Den kontinuerlige genereringen av innenjordisk varme kompenserer for dets eksterne tap, tjener som en kilde til akkumulering av geotermisk energi og bestemmer den fornybare delen av ressursene. Den totale varmefjerningen fra undergrunnen til jordens overflate tre ganger dagens kapasitet til kraftverk i verden og er beregnet til 30 TW.

Det er imidlertid klart at fornybarhet kun er relevant for begrensede naturressurser, og det totale potensialet for geotermisk energi er praktisk talt uuttømmelig, siden det bør defineres som Total varme tilgjengelig for jorden.

Det er ingen tilfeldighet at verden de siste tiårene har vurdert retningen for mer effektiv bruk av energien til jordens dype varme med sikte på delvis å erstatte naturgass, olje og kull. Dette vil bli mulig ikke bare i områder med høye geotermiske parametere, men også i alle områder av kloden når du borer injeksjons- og produksjonsbrønner og skaper sirkulasjonssystemer mellom dem.

Selvfølgelig, med lav varmeledningsevne av bergarter, for effektiv drift av sirkulasjonssystemer er det nødvendig å ha eller skape en tilstrekkelig utviklet varmevekslingsoverflate i varmeutvinningssonen. En slik overflate er besatt av porøse lag og soner med naturlig bruddmotstand som ofte finnes på de ovennevnte dybdene, hvis permeabilitet gjør det mulig å organisere tvungen filtrering av kjølevæsken med effektiv utvinning av energi fra bergarter, samt kunstig dannelse av en omfattende varmevekslingsoverflate i porøse massiver med lav permeabilitet ved bruk av den hydrauliske fraktureringsmetoden (se figur).

For tiden brukes hydraulisk frakturering i olje- og gassindustrien som en måte å øke permeabiliteten til formasjoner for å øke oljeutvinningen under utviklingen av oljefelt. Moderne teknologi lar deg lage en smal, men lang sprekk, eller en kort, men bred. Det er kjente eksempler på hydraulisk oppsprekking med sprekker opp til 2-3 km lange.

Den innenlandske ideen om å utvinne de viktigste geotermiske ressursene i faste bergarter ble uttrykt tilbake i 1914 av K.E. Tsiolkovsky, og i 1920 ble det geotermiske sirkulasjonssystemet (GCS) i et varmt granittmassiv beskrevet av V.A. Obruchev.

I 1963 ble den første GCS opprettet i Paris for å trekke ut varme fra porøse bergarter for oppvarming og klimaanlegg i lokalene til Broadcasting Chaos-komplekset. I 1985 var det allerede 64 GCS i drift i Frankrike med en total termisk kapasitet på 450 MW med årlige besparelser på omtrent 150 tusen tonn olje. Samme år ble den første lignende GVC opprettet i USSR i Khankala-dalen nær byen Grozny.

I 1977, under prosjektet til Los Alamos National Laboratory i USA, begynte testing av en eksperimentell GVC med hydraulisk frakturering av et nesten ugjennomtrengelig massiv på Fenton Hill-området i New Mexico. Injisert gjennom en brønn (injeksjon) forkjølelse ferskvann ble oppvarmet på grunn av varmeveksling med en steinmasse (185 OS) i en vertikal sprekk med et areal på 8000 m2, dannet ved hydraulisk oppsprekking på en dybde på 2,7 km. Gjennom en annen brønn (produksjon), som også krysset denne sprekken, kom overopphetet vann til overflaten i form av en dampstråle. Når det sirkulerte i en lukket sløyfe under trykk, nådde temperaturen på overopphetet vann på overflaten 160-180 °C, og systemets termiske kraft nådde 4-5 MW. Kjølevæskelekkasjer inn i det omkringliggende massivet utgjorde omtrent 1 % av den totale strømningshastigheten. Konsentrasjonen av mekaniske og kjemiske urenheter (opptil 0,2 g/l) tilsvarte forholdene for ferskt drikkevann. Det hydrauliske bruddet krevde ikke støtte og ble holdt åpent av hydrostatisk væsketrykk. Den frie konveksjonen som utviklet seg i den sikret effektiv deltakelse i varmevekslingen av nesten hele overflaten av den varme bergmassen.

Utvinning av underjordisk termisk energi fra varme ugjennomtrengelige bergarter basert på metodene for retningsboring og hydraulisk frakturering utviklet og lenge praktisert i olje- og gassindustrien forårsaket ikke seismisk aktivitet, eller andre skadelige effekter på miljøet.

I 1983 gjentok engelske forskere den amerikanske erfaringen ved å lage en eksperimentell GCS med hydraulisk frakturering av granitter i Carnwell. Tilsvarende arbeid ble utført i Tyskland og Sverige. Det er mer enn 224 geotermiske oppvarmingsprosjekter i USA. Det antas at geotermiske ressurser kan gi hoveddelen av USAs fremtidige behov for termisk energi til ikke-elektriske behov. I Japan nådde kapasiteten til geotermiske kraftverk i 2000 omtrent 50 GW.

For tiden utføres forskning og utforskning av geotermiske ressurser i 65 land. I verden er det laget stasjoner med en total kapasitet på ca 10 GW basert på geotermisk energi. FN gir aktiv støtte til utvikling av geotermisk energi.

Erfaringene fra mange land rundt om i verden med bruk av geotermiske kjølevæsker viser at de under gunstige forhold er 2-5 ganger mer lønnsomme enn termiske og kjernekraftverk. Beregninger viser at én geotermisk brønn kan erstatte 158 tusen tonn kull per år.

Dermed er jordens varme kanskje den eneste store, fornybare energiressursen, hvis rasjonelle utvikling lover å redusere energikostnadene sammenlignet med moderne drivstoffenergi. Med et like uuttømmelig energipotensial vil solenergi- og termonukleære installasjoner dessverre bli dyrere enn eksisterende drivstoff.

Til tross for den svært lange historien med å utnytte jordens varme, har geotermisk teknologi i dag ennå ikke nådd sin høy utvikling. Å utvikle jordens termiske energi opplever store vanskeligheter under konstruksjon dype brønner, som er en kanal for å bringe kjølevæsken til overflaten. På grunn av den høye temperaturen i bunnen (200-250 °C) er tradisjonelle skjæreverktøy uegnet for arbeid under slike forhold; det stilles spesielle krav til valg av bore- og foringsrør, sementslam, boreteknologi, foringsrør og komplettering av brønner. Husholdningsmåleutstyr, serielle driftsarmaturer og utstyr produseres i versjoner som tillater temperaturer ikke høyere enn 150-200 °C. Tradisjonell dypmekanisk boring av brønner tar noen ganger år og krever betydelige økonomiske kostnader. I faste produksjonsmidler varierer kostnadene for brønner fra 70 til 90 %. Dette problemet kan og bør bare løses ved å skape en progressiv teknologi for å utvikle hoveddelen av geotermiske ressurser, dvs. hente ut energi fra varme bergarter.

Vår gruppe russiske forskere og spesialister har jobbet med problemet med å utvinne og bruke den uuttømmelige, fornybare dype termiske energien fra varme bergarter på jorden på territoriet til den russiske føderasjonen i mange år. Målet med arbeidet er å skape, basert på hjemlige, høy teknologi tekniske midler for dyp penetrasjon i dypet av jordskorpen. For tiden er det utviklet flere varianter av boresammenstillinger (DS), som ikke har noen analoger i verdenspraksis.

Driften av den første versjonen av BS er knyttet til dagens tradisjonelle brønnboringsteknologi. Hard bergborehastighet ( gjennomsnittlig tetthet 2500-3300 kg/m3) opp til 30 m/t, brønndiameter 200-500 mm. Den andre versjonen av BS borer brønner i en autonom og automatisk modus. Lanseringen utføres fra en spesiell utskytnings- og akseptplattform, hvorfra dens bevegelse styres. Tusen meter med BS i hardt fjell kan dekkes i løpet av få timer. Brønndiameter er fra 500 til 1000 mm. Gjenbrukbare BS-alternativer har en stor økonomisk effektivitet og enorme potensielle verdier. Innføringen av BS i produksjon vil åpne opp ny scene i bygging av brønner og gi tilgang til uuttømmelige kilder til termisk energi på jorden.

For varmeforsyningsbehov varierer den nødvendige dybden av brønner over hele landet fra opptil 3-4,5 tusen m og overstiger ikke 5-6 tusen m. Kjølevæsketemperaturen for bolig og felles varmeforsyning går ikke over 150 °C. Til industrianlegg temperaturen overstiger som regel ikke 180-200 °C.

Hensikten med å lage en GCS er å gi konstant, tilgjengelig, billig varme til fjerntliggende, vanskelig tilgjengelige og uutviklede områder i Russland. Driftsvarigheten til GCS er 25-30 år eller mer. Tilbakebetalingstid for stasjoner (inkludert nyeste teknologier boring) - 3-4 år.

Opprettelsen i den russiske føderasjonen i de kommende årene av passende kapasiteter for bruk av geotermisk energi for ikke-elektriske behov vil gjøre det mulig å erstatte rundt 600 millioner tonn ekvivalent drivstoff. Besparelser kan beløpe seg til opptil 2 billioner rubler.

Innen 2030 blir det mulig å skape energikapasitet for å erstatte brannenergi med opptil 30 %, og innen 2040 nesten fullstendig eliminere organiske råvarer som brensel fra energibalanse Den russiske føderasjonen.

Litteratur

1. Goncharov S.A. Termodynamikk. M.: MGTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 s.

2. Dyadkin Yu.D. og andre Geotermisk termofysikk. St. Petersburg: Nauka, 1993. 255 s.

3. Mineralressursbase drivstoff- og energikompleks i Russland. Tilstand og prognose / V.K. Branchugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko og andre, red. V.Z. Garipova, E.A. Kozlovsky. M. 2004. 548 s.

4. Novikov G.P. et al. Boring av brønner på termisk vann. M.: Nedra, 1986. 229 s.

For Russland kan jordens varmeenergi bli en konstant, pålitelig kilde til billig og rimelig elektrisitet og varme ved å bruke nye høye, miljøvennlige teknologier for utvinning og forsyning til forbrukeren. Dette gjelder spesielt nå for tiden

Begrensede ressurser av fossile energiråvarer

Etterspørselen etter organiske energiråvarer er stor i industrialiserte land og utviklingsland (USA, Japan, land i det forente Europa, Kina, India, etc.). Samtidig er disse landenes egne hydrokarbonressurser enten utilstrekkelige eller reserverte, og et land, for eksempel USA, kjøper energiråvarer i utlandet eller utvikler forekomster i andre land.

I Russland, et av de rikeste landene når det gjelder energiressurser, er økonomiske behov for energi så langt dekket av mulighetene for å bruke naturressurser. Utvinningen av fossile hydrokarbonråstoffer fra undergrunnen er imidlertid svært i høyt tempo. Hvis i 1940–1960-årene. de viktigste oljeproduserende områdene var "Second Baku" i Volga-regionen og Ural, så fra 1970-tallet til i dag har et slikt område vært Vest-Sibir. Men også her er det en betydelig nedgang i produksjonen av fossile hydrokarboner. Tiden med "tørr" senomansk gass er i ferd med å bli en saga blott. Den forrige fasen av omfattende utbygging av naturgassproduksjon er avsluttet. Utvinningen fra slike gigantiske forekomster som Medvezhye, Urengoyskoye og Yamburgskoye utgjorde henholdsvis 84, 65 og 50 %. Egenvekt oljereserver som er gunstige for utvikling, synker også over tid.

På grunn av aktivt forbruk av hydrokarbonbrensel har olje- og naturgassreservene på land sunket betydelig. Nå er hovedreservene deres konsentrert om kontinentalsokkelen. Og selv om råstoffbasen til olje- og gassindustrien fortsatt er tilstrekkelig for olje- og gassproduksjon i Russland i nødvendige volumer, vil det i nær fremtid i økende grad sikres gjennom utbygging av forekomster med komplekse gruvedrift og geologiske forhold. Kostnadene ved hydrokarbonproduksjon vil øke.

Mesteparten av de ikke-fornybare ressursene som utvinnes fra undergrunnen brukes som brensel til kraftverk. Først av alt er dette , hvorav andelen i drivstoffstrukturen er 64%.

I Russland produseres 70 % av elektrisiteten ved termiske kraftverk. Energiselskaper land brenner årlig om lag 500 millioner tonn av f.eks. t. for å generere elektrisitet og varme, mens produksjon av varme bruker 3–4 ganger mer hydrokarbonbrensel enn produksjon av elektrisitet.

Mengden varme som oppnås fra forbrenningen av disse volumene av hydrokarbonråvarer tilsvarer bruken av hundrevis av tonn kjernebrensel - forskjellen er enorm. derimot kjernekraft krever å sikre miljøsikkerhet (for å forhindre en gjentakelse av Tsjernobyl) og beskytte den mot mulige terrorhandlinger, samt sikker og kostbar demontering av foreldede og utgåtte kjernekraftverksenheter. Påviste utvinnbare uranreserver i verden er rundt 3 millioner 400 000 tonn. Over hele forrige periode (til 2007) ble det utvunnet rundt 2 millioner tonn.

RES som fremtiden for global energi

Den økende interessen for alternative fornybare energikilder (RES) i verden de siste tiårene er ikke bare forårsaket av utarming av hydrokarbondrivstoffreserver, men også av behovet for å løse miljøproblemer. Objektive faktorer (fossilt brensel og uranreserver, samt miljøendringer knyttet til bruk av tradisjonell brann- og atomenergi) og energiutviklingstrender tyder på at overgangen til nye metoder og former for energiproduksjon er uunngåelig. Allerede i første halvdel av det 21. århundre. Det vil være en fullstendig eller nesten fullstendig overgang til utradisjonelle energikilder.

Jo før et gjennombrudd blir gjort i denne retningen, desto mindre smertefullt vil det være for hele samfunnet og jo mer fordelaktig for landet der avgjørende skritt vil bli tatt i denne retningen.

Verdensøkonomien har nå allerede satt kursen for overgangen til en rasjonell kombinasjon av tradisjonelle og nye energikilder. Energiforbruket i verden i 2000 utgjorde mer enn 18 milliarder tce. t., og energiforbruket innen 2025 kan øke til 30–38 milliarder tce. t., ifølge prognoser, innen 2050 er forbruk på nivået 60 milliarder tce mulig. t. Karakteristiske trender i utviklingen av verdensøkonomien i den aktuelle perioden er en systematisk nedgang i forbruket av fossilt brensel og en tilsvarende økning i bruken av utradisjonelle energiressurser. Jordens termiske energi opptar en av de første plassene blant dem.

For tiden har den russiske føderasjonens energidepartement vedtatt et program for utvikling av ikke-tradisjonell energi, inkludert 30 store prosjekter bruken av varmepumpeenheter (HPU), hvis driftsprinsipp er basert på forbruket av lavkvalitets termisk energi på jorden.

Lavgradig varmeenergi fra jorden og varmepumper

Kilder til jord med lavt potensial varmeenergi er solstråling Og termisk stråling oppvarmet indre av planeten vår. For tiden er bruken av slik energi et av de mest dynamisk utviklende områdene for energi basert på fornybare energikilder.

Jordens varme kan brukes i forskjellige typer bygninger og konstruksjoner for oppvarming, varmtvannsforsyning, klimaanlegg (kjøling), samt for oppvarming av stier om vinteren, forebygging av ising, oppvarming av felt på åpne stadioner osv. På engelsk teknisk litteratur systemer som utnytter jordens varme i varme- og luftkondisjoneringssystemer betegnes som GHP - "geotermiske varmepumper" (geotermiske varmepumper). Klimatiske egenskaper landene i Sentral- og Nord-Europa, som sammen med USA og Canada er hovedområdene for bruk av lavgradig varme fra jorden, bestemmer dette hovedsakelig for oppvarmingsformål; luftkjøling selv i sommerperiode Kreves relativt sjelden. Derfor, i motsetning til USA, fungerer varmepumper i europeiske land hovedsakelig i oppvarmingsmodus. I USA brukes de oftere i luftvarmesystemer kombinert med ventilasjon, som tillater både oppvarming og kjøling av uteluft. I europeiske land brukes varmepumper vanligvis i vannvarmesystemer. Siden effektiviteten øker etter hvert som temperaturforskjellen mellom fordamperen og kondensatoren avtar, brukes ofte gulvvarmesystemer til å varme opp bygninger, der en kjølevæske sirkulerer ved en relativt lav temperatur (35–40 o C).

Typer systemer for bruk av lavpotensial varmeenergi fra jorden

Generelt kan to typer systemer for bruk av lavpotensial varmeenergi fra jorden skilles:

– åpne systemer: grunnvann som tilføres direkte til varmepumper brukes som en kilde til lavkvalitets termisk energi;

– lukkede systemer: varmevekslere er plassert i jordmassen; når en kjølevæske med lavere temperatur i forhold til bakken sirkulerer gjennom dem, "velges" termisk energi fra bakken og overføres til fordamperen til varmepumpen (eller når du bruker en kjølevæske med høyere temperatur i forhold til bakken, er det avkjølt).

Minuser åpne systemer er at brønner krever vedlikehold. I tillegg er bruk av slike systemer ikke mulig på alle områder. De viktigste kravene til jord og grunnvann er som følger:

- tilstrekkelig permeabilitet av jorda, slik at vannreservene kan fylles på;

- flink kjemisk oppbygning grunnvann (f.eks. lavt jerninnhold), unngå problemer knyttet til dannelse av avleiringer på rørvegger og korrosjon.

Lukkede systemer for bruk av lavpotensial varmeenergi fra jorden

Lukkede systemer kan være horisontale eller vertikale (Figur 1).

Ris. 1. Opplegg for en jordvarmepumpeinstallasjon med: a – horisontal

og b – vertikale jordvarmevekslere.

Horisontal jordvarmeveksler

I vest- og sentraleuropeiske land, horisontal jordvarmevekslere vanligvis er de separate rør lagt relativt tett og koblet til hverandre i serie eller parallelt (fig. 2).

Ris. 2. Horisontale jordvarmevekslere med: a – seriell og

b – parallellkobling.

For å spare området der varme fjernes, er det utviklet forbedrede typer varmevekslere, for eksempel varmevekslere i form av en spiral (fig. 3), plassert horisontalt eller vertikalt. Denne formen for varmevekslere er vanlig i USA.

DEM. Kapitonov

Jordens kjernefysiske varme

Jordisk varme

Jorden er en ganske varm kropp og er en varmekilde. Den varmes opp først og fremst på grunn av solstrålingen den absorberer. Men jorden har også sin egen termiske ressurs som kan sammenlignes med varmen den mottar fra solen. Denne selvenergien til jorden antas å ha følgende opprinnelse. Jorden oppsto for rundt 4,5 milliarder år siden etter dannelsen av solen fra en protoplanetarisk skive av gass og støv som roterte rundt den og komprimerte den. På det tidlige stadiet av dannelsen ble jordens substans oppvarmet på grunn av relativt langsom gravitasjonskompresjon. Energien som ble frigjort når små kosmiske kropper falt på den, spilte også en stor rolle i jordens termiske balanse. Derfor ble den unge jorden smeltet. Avkjøling kom den gradvis til sin nåværende tilstand med en solid overflate, hvorav en betydelig del er dekket med hav- og sjøvann. Dette harde ytre laget kalles jordskorpen og i gjennomsnitt på landområder er tykkelsen omtrent 40 km, og under havvann– 5-10 km. Det dypere laget av jorden, kalt mantel, består også av fast stoff. Den strekker seg til en dybde på nesten 3000 km og inneholder mesteparten av jordens stoff. Til slutt, den innerste delen av jorden er dens kjerne. Den består av to lag - ekstern og intern. Ytre kjerne dette er et lag av smeltet jern og nikkel ved en temperatur på 4500-6500 K, 2000-2500 km tykk. Indre kjerne med en radius på 1000-1500 km er det en solid jern-nikkel-legering oppvarmet til en temperatur på 4000-5000 K med en tetthet på ca. 14 g/cm 3, som oppsto under enormt (nesten 4 millioner bar) trykk.
I tillegg til den indre varmen til jorden, som den arvet fra det tidligste varme stadiet av dannelsen, og mengden som bør avta med tiden, er det en annen - langsiktig, assosiert med radioaktivt forfall av kjerner med en lang halveringstid - primært 232 Th, 235 U , 238 U og 40 K. Energien som frigjøres i disse forfallene - de står for nesten 99 % av jordens radioaktive energi - fyller stadig på jordens termiske reserver. Kjernene ovenfor er inneholdt i skorpen og mantelen. Forfallet deres fører til oppvarming av både de ytre og indre lag av jorden.
En del av den enorme varmen inne i jorden frigjøres konstant til overflaten, ofte i veldig storskala vulkanske prosesser. Varmestrømmen som strømmer fra jordens dyp gjennom overflaten er kjent. Det er (47±2)·10 12 Watt, som tilsvarer varmen som kan genereres av 50 tusen kjernekraftverk (gjennomsnittseffekten til ett kjernekraftverk er ca. 10 9 Watt). Spørsmålet oppstår om noen betydelig rolle radioaktiv energi i jordens totale termiske budsjett, og hvis den spiller, hva slags? Svaret på disse spørsmålene forble ukjent i lang tid. Det er nå muligheter til å svare på disse spørsmålene. Nøkkelrollen her tilhører nøytrinoer (antineutrinoer), som er født i prosessene radioaktivt forfall kjerner som utgjør jordens stoff og som kalles geo-nøytrino.

Geo-nøytrino

Geo-nøytrino er det kombinerte navnet på nøytrinoer eller antinøytrinoer, som sendes ut som et resultat av beta-nedbrytning av kjerner som befinner seg under jordoverflaten. Åpenbart, takket være deres enestående penetreringsevne, kan registrering av dem (og bare dem) med bakkebaserte nøytrino-detektorer gi objektiv informasjon om de radioaktive forfallsprosessene som skjer dypt inne i jorden. Et eksempel på et slikt forfall er β − forfallet til 228 Ra-kjernen, som er et produkt av α-forfallet til den langlivede 232 Th-kjernen (se tabell):

Halveringstiden (T 1/2) til 228 Ra-kjernen er 5,75 år, den frigjorte energien er omtrent 46 keV. Energispekteret til antinøytrinoer er kontinuerlig med en øvre grense nær den frigjorte energien.
Forfallene til kjernene 232 Th, 235 U, 238 U er kjeder av påfølgende forfall, som danner den såkalte radioaktiv serie. I slike kjeder er α-forfall ispedd β−-forfall, siden under α-forfall blir de endelige kjernene forskjøvet fra β-stabilitetslinjen til regionen av kjerner overbelastet med nøytroner. Etter en kjede av påfølgende henfall, ved slutten av hver serie, dannes stabile kjerner med et antall protoner og nøytroner nær eller lik de magiske tallene (Z = 82,N= 126). Slike sluttkjerner er stabile isotoper av bly eller vismut. Dermed ender forfallet av T 1/2 med dannelsen av en dobbel magisk kjerne 208 Pb, og på banen 232 Th → 208 Pb oppstår seks α-forfall, ispedd fire β − henfall (i 238 U → 206 Pb kjeden er det åtte α- og seks β − - henfall; i 235 U → 207 Pb kjeden er det syv α- og fire β − henfall). Dermed er energispekteret til antinøytrinoer fra hver radioaktiv serie en superposisjon av partielle spektre fra individuelle β −-forfall inkludert i denne serien. Spektrene til antinøytrinoer produsert i forfallet til 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K er vist i fig. 1. 40 K forfall er et enkelt β − forfall (se tabell). Antinøytrinoer når sin høyeste energi (opptil 3,26 MeV) i forfall
214 Bi → 214 Po, som er et ledd i den radioaktive serien 238 U. Den totale energien som frigjøres under passering av alle henfallslenker i serien 232 Th → 208 Pb er lik 42,65 MeV. For de radioaktive seriene 235 U og 238 U er disse energiene henholdsvis 46,39 og 51,69 MeV. Energi frigjort i forfall
40 K → 40 Ca, er 1,31 MeV.

Karakteristikk av kjerner 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K

Kjerne	Andel i % i blandingen isotoper	Antall kjerner forholder seg Si kjerner	T 1/2 milliarder år
232 Th	100	0.0335	14.0
235 U	0.7204	6,48·10 -5	0.704
238 U	99.2742	0.00893	4.47
40K	0.0117	0.440	1.25

Et estimat av geoneutrino-fluksen, laget på grunnlag av forfallet av 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K kjernene inneholdt i jordens materie, fører til en verdi i størrelsesorden 10 6 cm -2 sek -1 . Ved å registrere disse geo-nøytrinoene er det mulig å få informasjon om radioaktiv varmes rolle i jordens totale termiske balanse og teste våre ideer om innholdet av langlivede radioisotoper i sammensetningen av jordens materie.

Ris. 1. Energispektra til antinøytrinoer fra kjernefysisk forfall

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K, normalisert til ett henfall av moderkjernen

Reaksjonen brukes til å oppdage elektron-antinøytrinoer

P → e + + n, (1)

hvor denne partikkelen faktisk ble oppdaget. Terskelen for denne reaksjonen er 1,8 MeV. Derfor kan bare geo-nøytrinoer produsert i forfallskjeder som starter fra 232 Th og 238 U-kjernene registreres i reaksjonen ovenfor. Det effektive tverrsnittet for reaksjonen under diskusjon er ekstremt lite: σ ≈ 10 -43 cm 2. Det følger at en nøytrino-detektor med et følsomt volum på 1 m 3 ikke vil registrere mer enn noen få hendelser per år. Åpenbart, for pålitelig å oppdage geo-nøytrino-flukser, kreves det store volum-nøytrino-detektorer, plassert i underjordiske laboratorier for maksimal beskyttelse mot bakgrunnen. Ideen om å bruke detektorer designet for å studere solenergi og reaktornøytrinoer for å registrere geoneutrinoer oppsto i 1998. For tiden er det to nøytrino-detektorer med stort volum som bruker en væskescintillator og er egnet for å løse dette problemet. Dette er nøytrino-detektorer fra eksperimentene KamLAND (Japan) og Borexino (Italia). Nedenfor tar vi for oss utformingen av Borexino-detektoren og resultatene oppnådd på denne detektoren for registrering av geo-nøytrinoer.

Borexino detektor og geo-nøytrino registrering

Borexino-nøytrino-detektoren er plassert sentralt i Italia i et underjordisk laboratorium under Gran Sasso-fjellkjeden, hvis fjelltopper når 2,9 km i høyden (fig. 2).

Ris. 2. Utforming av nøytrinolaboratoriet under Gran Sasso-fjellkjeden (sentral-Italia)

Borexino er en ikke-segmentert massiv detektor, aktivt medium som er
280 tonn organisk væskescintillator. Et nylon sfærisk kar med en diameter på 8,5 m er fylt med det (fig. 3). Scintillatoren er pseudokumen (C 9 H 12) med det spektrumskiftende tilsetningsstoffet PPO (1,5 g/l). Lys fra scintillatoren samles opp av 2212 åtte-tommers fotomultiplikatorrør (PMTs) plassert på en rustfri stålkule (SSS).

Ris. 3. Diagram av Borexino-detektoren

Et nylonkar med pseudokumen er en intern detektor som har som oppgave å registrere nøytrinoer (antineutrinoer). Den interne detektoren er omgitt av to konsentriske buffersoner som beskytter den mot eksterne gammastråler og nøytroner. Den indre sonen er fylt med et ikke-scintillerende medium bestående av 900 tonn pseudokumen med dimetylftalat-tilsetningsstoffer som slukker scintillasjonen. Den ytre sonen er plassert på toppen av SNS og er en Cherenkov-vanndetektor som inneholder 2000 tonn ultrarent vann og avskjærer signaler fra myoner som kommer inn i installasjonen fra utsiden. For hver interaksjon som skjer i den interne detektoren, bestemmes energien og tiden. Kalibrering av detektoren ved hjelp av forskjellige radioaktive kilder gjorde det mulig å bestemme sin energiskala og graden av reproduserbarhet av lyssignalet svært nøyaktig.
Borexino er en detektor med svært høy strålingsrenhet. Alle materialer har gjennomgått strenge utvelgelser, og scintillatoren er renset for å minimere indre bakgrunn. På grunn av sin høye strålingsrenhet er Borexino en utmerket detektor for å oppdage antinøytrinoer.
I reaksjon (1) gir et positron et øyeblikkelig signal, som etter en tid følges av fangst av et nøytron av en hydrogenkjerne, noe som fører til fremkomsten av et γ-kvante med en energi på 2,22 MeV, og skaper et signal forsinket i forhold til den første. I Boreksino er nøytronfangsttiden omtrent 260 μs. De øyeblikkelige og forsinkede signalene er korrelert i rom og tid, noe som tillater presis gjenkjennelse av hendelsen forårsaket av f.eks.
Terskelen for reaksjon (1) er 1,806 MeV og, som det fremgår av fig. 1 er alle geoneutrinoer fra forfallet på 40 K og 235 U under denne terskelen, og bare en del av geoneutrinene produsert i forfallet på 232 Th og 238 U kan registreres.
Borexino-detektoren oppdaget først signaler fra geoneutrinoer i 2010, og nye resultater har nylig blitt publisert basert på observasjoner over 2056 dager mellom desember 2007 og mars 2015. Nedenfor presenterer vi dataene som er oppnådd og resultatene av diskusjonen deres, basert på artikkelen.
Som et resultat av analysen av eksperimentelle data ble 77 kandidater for elektron-antinøytrinoer identifisert som besto alle utvalgskriterier. Bakgrunnen fra hendelser som simulerte e ble estimert til . Dermed var signal-til-bakgrunn-forholdet ≈100.
Hovedkilden til bakgrunn var reaktor-antinøytrinoer. For Borexino var situasjonen ganske gunstig, siden det ikke er noen atomreaktorer i nærheten av Gran Sasso-laboratoriet. I tillegg er reaktor-antinøytrinoer mer energiske sammenlignet med geoneutrinoer, noe som gjorde det mulig å skille disse antinøytrinoene fra positronen etter størrelsen på signalet. Resultatene av analysen av bidragene fra geoneutrinoer og reaktorantinøytrinoer til det totale antallet registrerte hendelser fra e er vist i fig. 4. Antallet registrerte geo-nøytrinoer gitt ved denne analysen (i fig. 4 tilsvarer de det mørklagte området) er lik . I geo-nøytrinospekteret som er hentet ut som et resultat av analysen, er to grupper synlige - mindre energisk, mer intens og mer energisk, mindre intens. Forfatterne av den beskrevne studien assosierer disse gruppene med henfallene til henholdsvis thorium og uran.
Analysen som ble diskutert brukte forholdet mellom massene av thorium og uran i jordens materie
m(Th)/m(U) = 3,9 (i tabellen er denne verdien ≈3,8). Denne figuren gjenspeiler det relative innholdet av disse kjemiske elementene i kondritter, den vanligste gruppen av meteoritter (mer enn 90% av meteoritter som falt til jorden tilhører denne gruppen). Det antas at sammensetningen av kondritter, med unntak av lette gasser (hydrogen og helium), gjentar sammensetningen av solsystemet og den protoplanetariske skiven som jorden ble dannet fra.

Ris. 4. Spektrum av lyseffekt fra positroner i enheter av antall fotoelektroner for antinøytrinokandidathendelser (eksperimentelle punkter). Det skraverte området er bidraget fra geo-nøytrinoer. Den heltrukne linjen er bidraget fra reaktor-antinøytrinoer.

Etter hvert som samfunnet utviklet seg og ble etablert, begynte menneskeheten å lete etter mer og mer moderne og samtidig økonomiske måter å skaffe energi på. Til dette formålet bygges det i dag ulike stasjoner, men samtidig blir energien som finnes i jordens tarm mye brukt. Hvordan er det? La oss prøve å finne ut av det.

Geotermisk energi

Allerede fra navnet er det tydelig at det representerer varme jordens tarmer. Under jordskorpen er det et lag med magma, som er en brennende flytende silikatsmelte. I følge forskningsdata er energipotensialet til denne varmen mye høyere enn energien til verdens naturgassreserver, så vel som olje. Magma - lava - kommer til overflaten. Dessuten er den største aktiviteten observert i de lagene av jorden der grensene til tektoniske plater er lokalisert, så vel som hvor jordskorpen er preget av tynnhet. Jordens geotermiske energi oppnås som følger: lava og planetens vannressurser kommer i kontakt, som et resultat av at vannet begynner å varmes opp kraftig. Dette fører til utbrudd av en geysir, dannelse av såkalte varme innsjøer og undervannsstrømmer. Det vil si nettopp de naturfenomenene hvis egenskaper aktivt brukes som energi.

Kunstige geotermiske kilder

Energien som finnes i jordens tarmer må brukes med omhu. For eksempel er det en idé å lage underjordiske kjeler. For å gjøre dette må du bore to brønner med tilstrekkelig dybde, som kobles sammen i bunnen. Det vil si at det viser seg at geotermisk energi kan fås i nesten alle hjørner av landet industrielt: gjennom en brønn vil kaldt vann pumpes inn i formasjonen, og gjennom den andre vil varmt vann eller damp trekkes ut. Kunstige kilder varme vil være lønnsomt og rasjonelt hvis den resulterende varmen produserer mer energi. Dampen kan sendes til turbingeneratorer, som vil generere strøm.

Varmen som fjernes er selvsagt bare en brøkdel av det som er tilgjengelig i de totale reservene. Men det bør huskes at den dype varmen stadig vil bli etterfylt på grunn av prosessene med komprimering av bergarter og lagdeling av undergrunnen. Som eksperter sier, akkumulerer jordskorpen varme, den totale mengden av denne er 5000 ganger større enn brennverdien til all den fossile undergrunnen av jorden som helhet. Det viser seg at driftstiden til slike kunstig opprettede geotermiske stasjoner kan være ubegrenset.

Funksjoner ved kilder

Kildene som gjør det mulig å skaffe geotermisk energi er nesten umulig å utnytte fullt ut. De finnes i mer enn 60 land rundt om i verden, med det største antallet terrestriske vulkaner på territoriet til Stillehavets vulkanske ildring. Men i praksis viser det seg at geotermiske kilder i ulike regioner i verden er helt forskjellige i egenskapene, nemlig gjennomsnittstemperatur, mineralisering, gasssammensetning, surhet og så videre.

Geysirer er energikilder på jorden, og det særegne er at de spyr ut kokende vann med visse intervaller. Etter at utbruddet har skjedd, blir bassenget fritt for vann, på bunnen kan du se en kanal som går dypt ned i bakken. Geysirer som energikilder brukes i regioner som Kamchatka, Island, New Zealand og Nord Amerika, og enkeltgeysirer finnes i noen andre områder.

Hvor kommer energien fra?

Ukjølt magma befinner seg svært nær jordoverflaten. Fra den frigjøres gasser og damper, som stiger opp og passerer gjennom sprekkene. Blanding med grunnvann får de det til å varmes opp og selv blir til varmt vann der mange stoffer er oppløst. Slikt vann frigjøres til jordoverflaten i form av forskjellige geotermiske kilder: varme kilder, mineralkilder, geysirer og så videre. Ifølge forskere er jordens varme tarmer huler eller kammer forbundet med passasjer, sprekker og kanaler. De blir bare fylt med underjordisk vann, og like ved dem er det lommer med magma. Slik dannes det naturlig Termisk energi land.

Jordens elektriske felt

Det finnes en annen alternativ energikilde i naturen, som er fornybar, miljøvennlig og enkel å bruke. Riktignok blir denne kilden fortsatt bare studert og ikke brukt i praksis. Så, potensiell energi Jorden ligger i sitt elektriske felt. Energi kan oppnås på denne måten ved å studere de grunnleggende lovene for elektrostatikk og funksjoner elektrisk felt Jord. I hovedsak er planeten vår, fra et elektrisk synspunkt, en sfærisk kondensator ladet opp til 300 000 volt. Dens indre sfære har negativ ladning, og den ytre - ionosfæren - er positiv. er en isolator. Gjennom den er det en konstant strøm av ioniske og konvektive strømmer, som når en kraft på mange tusen ampere. Potensialforskjellen mellom platene reduseres imidlertid ikke.

Dette antyder at det i naturen er en generator, hvis rolle er å hele tiden fylle på lekkasjen av ladninger fra kondensatorplatene. Rollen til en slik generator er jordens magnetfelt, som roterer sammen med planeten vår i strømmen sol-vind. Energien til jordens magnetfelt kan oppnås nøyaktig ved å koble en energiforbruker til denne generatoren. For å gjøre dette må du installere pålitelig jording.

Fornybare ressurser

Ettersom jordens befolkning vokser jevnt og trutt, trenger vi mer og mer energi for å drive befolkningen. Energien som finnes i jordens tarmer kan være svært forskjellig. For eksempel er det fornybare kilder: vind-, sol- og vannenergi. De er miljøvennlige, og kan derfor brukes uten frykt for å skade miljøet.

Vannenergi

Denne metoden har blitt brukt i mange århundrer. Bygget i dag stor mengde demninger og reservoarer der vann brukes til å generere elektrisk energi. Essensen av driften av denne mekanismen er enkel: under påvirkning av elvestrømmen roterer turbinenes hjul, og følgelig omdannes vannenergien til elektrisitet.

I dag er det et stort antall vannkraftverk som konverterer energien fra vannstrømmen til elektrisitet. Det særegne ved denne metoden er at de fornyes, og følgelig har slike strukturer en lav kostnad. Det er derfor, til tross for at byggingen av vannkraftverk tar ganske lang tid, og selve prosessen er veldig dyr, har disse strukturene fortsatt en betydelig fordel i forhold til elektrisitetsintensiv industri.

Solenergi: moderne og lovende

Solenergi hentes ved hjelp av solcellepaneler, men moderne teknologier tillater bruk av nye metoder for dette. Det største systemet i verden er bygget i California-ørkenen. Den leverer fullt energi til 2000 hjem. Designet fungerer som følger: speil reflekterer solstråler, som sendes til den sentrale vannkjelen. Det koker og blir til damp, som roterer turbinen. Den er på sin side koblet til en elektrisk generator. Vind kan også brukes som energi som Jorden gir oss. Vinden blåser opp seilene og snur møllene. Og nå, med dens hjelp, kan du lage enheter som vil produsere elektrisk energi. Ved å rotere vindmøllebladene driver den turbinakselen, som igjen er koblet til en elektrisk generator.

Jordens indre energi

Det dukket opp som et resultat av flere prosesser, de viktigste var akkresjon og radioaktivitet. Ifølge forskere skjedde dannelsen av jorden og dens masse over flere millioner år, og dette skjedde på grunn av dannelsen av planetesimaler. De hang sammen, og følgelig ble jordens masse mer og mer. Etter at planeten vår begynte å ha sin moderne masse, men fortsatt var blottet for en atmosfære, falt meteoroid- og asteroidekropper uhindret på den. Denne prosessen kalles nettopp akkresjon, og den førte til frigjøring av betydelig gravitasjonsenergi. Og jo større kropper som treffer planeten, desto større er energivolumet i jordens tarmer.

Denne gravitasjonsdifferensieringen førte til at stoffer begynte å stratifisere: tunge stoffer de sank rett og slett, og de lette og flyktige fløt opp. Differensiering påvirket også den ekstra frigjøringen av gravitasjonsenergi.

Atomenergi

Å bruke jordens energi kan skje på forskjellige måter. For eksempel gjennom bygging av kjernekraftverk, når termisk energi frigjøres på grunn av forfallet av de minste partiklene av atommateriale. Hoveddrivstoffet er uran, som finnes i jordskorpen. Mange tror at denne spesielle metoden for å generere energi er den mest lovende, men bruken er forbundet med en rekke problemer. For det første sender uran ut stråling som dreper alle levende organismer. Dessuten, hvis dette stoffet kommer inn i jorda eller atmosfæren, vil en ekte menneskeskapt katastrofe oppstå. De triste konsekvensene av ulykken Tsjernobyl atomkraftverk vi opplever det den dag i dag. Faren ligger i det faktum at radioaktivt avfall kan true alt levende i veldig, veldig lang tid, i årtusener.

Ny tid – nye ideer

Folk stopper selvfølgelig ikke der, og hvert år blir det gjort flere og flere forsøk på å finne nye måter å skaffe energi på. Hvis jordens varmeenergi oppnås ganske enkelt, så er noen metoder ikke så enkle. For eksempel er det fullt mulig å bruke biologisk gass, som oppnås ved råtnende avfall, som energikilde. Den kan brukes til oppvarming av hus og oppvarming av vann.

I økende grad bygges de når demninger og turbiner installeres på tvers av munningen til reservoarene, som drives av henholdsvis flo og fjære, og genererer elektrisitet.

Ved å brenne søppel får vi energi

En annen metode, som allerede brukes i Japan, er opprettelsen av avfallsforbrenningsanlegg. I dag er de bygget i England, Italia, Danmark, Tyskland, Frankrike, Nederland og USA, men bare i Japan begynte disse foretakene å bli brukt ikke bare til det tiltenkte formålet, men også til å generere elektrisitet. Lokale fabrikker brenner 2/3 av alt avfall, og fabrikkene er utstyrt med dampturbiner. Følgelig leverer de varme og strøm til nærliggende områder. Når det gjelder kostnader, er det dessuten mye mer lønnsomt å bygge et slikt foretak enn å bygge et termisk kraftverk.

Utsiktene til å bruke jordens varme der vulkaner er konsentrert ser mer fristende ut. I dette tilfellet vil det ikke være behov for å bore jorden for dypt, siden allerede på en dybde på 300-500 meter vil temperaturen være minst dobbelt så høy som kokepunktet til vann.

Det er også en måte å generere strøm på som Hydrogen - den enkleste og enkleste kjemisk element- kan betraktes som et ideelt drivstoff, fordi det finnes der det er vann. Hvis du brenner hydrogen, kan du få vann, som spaltes til oksygen og hydrogen. Selve hydrogenflammen er ufarlig, det vil si at den ikke vil skade miljøet. Det særegne ved dette elementet er at det har en høy brennverdi.

Hva blir det neste?

Selvfølgelig kan ikke energien til jordens magnetfelt eller den som oppnås ved atomkraftverk fullt ut tilfredsstille alle menneskehetens behov, som vokser hvert år. Eksperter sier imidlertid at det ikke er noen grunn til bekymring, siden planetens drivstoffressurser fortsatt er tilstrekkelige. Dessuten blir flere og flere nye kilder, miljøvennlige og fornybare, tatt i bruk.

Problemet med miljøforurensning gjenstår, og det vokser katastrofalt raskt. Mengde skadelige utslipp går av skala, følgelig er luften vi puster inn skadelig, vannet har farlige urenheter, og jorda blir gradvis utarmet. Derfor er det så viktig å umiddelbart studere et slikt fenomen som energi i jordens tarm for å se etter måter å redusere behovet for fossilt brensel og mer aktivt bruke utradisjonelle energikilder.