Nishati ya joto ya dunia kama chanzo cha joto. Kutumika kubadilishana joto la ardhi na mipango ya usambazaji wa joto

Nishati ya jotoardhi- hii ni nishati ya joto ambayo hutolewa kutoka kwa maeneo ya ndani ya Dunia kwa mamia ya mamilioni ya miaka. Kulingana na tafiti za kijiolojia na kijiofizikia, halijoto katika kiini cha dunia hufikia 3,000-6,000 °C, ikipungua hatua kwa hatua kutoka katikati ya sayari hadi kwenye uso wake. Mlipuko wa maelfu ya volkano, harakati za vitalu vya ukoko wa dunia, na matetemeko ya ardhi yanaonyesha hatua ya nishati ya ndani ya Dunia. Wanasayansi wanaamini kuwa uwanja wa joto wa sayari yetu ni kwa sababu ya kuoza kwa mionzi katika kina chake, na pia mgawanyiko wa mvuto wa jambo la msingi.
Vyanzo vikuu vya kupokanzwa mambo ya ndani ya sayari ni uranium, thoriamu na potasiamu ya mionzi. Michakato kuoza kwa mionzi kwenye mabara hutokea hasa kwenye safu ya granite ya ukoko wa dunia kwa kina cha kilomita 20-30 au zaidi, katika bahari - katika vazi la juu. Inachukuliwa kuwa chini ya ukoko wa dunia kwa kina cha kilomita 10-15, thamani ya joto inayowezekana kwenye mabara ni 600-800 ° C, na katika bahari - 150-200 ° C.
Mtu anaweza kutumia nishati ya mvuke tu ambapo inajidhihirisha karibu na uso wa Dunia, i.e. katika maeneo ya volkeno na shughuli ya seismic. Sasa nishati ya jotoardhi inatumiwa kwa ufanisi na nchi kama vile Marekani, Italia, Iceland, Mexico, Japan, New Zealand, Urusi, Ufilipino, Hungaria, na El Salvador. Hapa, joto la ndani la dunia huinuka hadi juu kabisa kwa namna ya maji ya moto na mvuke na joto hadi 300 ° C na mara nyingi hutoka kama joto la vyanzo vya maji (gia), kwa mfano, gia maarufu za Yellowstone. Hifadhi huko USA, gia za Kamchatka na Iceland.
Vyanzo vya nishati ya jotoardhi imegawanywa katika mvuke kavu ya moto, mvuke ya moto ya mvua na maji ya moto. Kisima hicho, ambacho ni chanzo muhimu cha nishati kwa reli ya umeme nchini Italia (karibu na Larderello), kimekuwa kikiendeshwa na mvuke kavu wa moto tangu 1904. Maeneo mengine mawili maarufu ya mvuke wa moto mkavu duniani ni Uwanja wa Matsukawa nchini Japani na Uwanja wa Geyser karibu na San Francisco, ambao pia una matumizi marefu na madhubuti ya nishati ya jotoardhi. Mvuke wa moto wenye unyevu mwingi zaidi ulimwenguni unapatikana New Zealand (Wairakei), maeneo ya jotoardhi yenye nguvu kidogo kidogo iko Mexico, Japani, El Salvador, Nicaragua, na Urusi.
Kwa hivyo, aina nne kuu za rasilimali za nishati ya jotoardhi zinaweza kutofautishwa:
joto la uso wa ardhi linalotumiwa na pampu za joto;
rasilimali za nishati ya mvuke, maji ya moto na ya joto kwenye uso wa dunia, ambayo sasa hutumiwa katika uzalishaji wa nishati ya umeme;
joto lililojilimbikizia chini ya uso wa dunia (labda kwa kukosekana kwa maji);
nishati ya magma na joto ambalo hujilimbikiza chini ya volkano.

Akiba joto la mvuke(~8 * 1030J) ni mara bilioni 35 ya matumizi ya kila mwaka ya nishati duniani. 1% tu ya nishati ya jotoardhi katika ukoko wa dunia (kina cha kilomita 10) inaweza kutoa kiasi cha nishati ambacho ni mara 500 zaidi ya hifadhi zote za mafuta na gesi duniani. Hata hivyo, leo ni sehemu ndogo tu ya rasilimali hizi inaweza kutumika, na hii ni kutokana, kwanza kabisa, kwa sababu za kiuchumi. Maendeleo ya viwanda ya rasilimali za jotoardhi (nishati ya maji ya kina kirefu na mvuke) ilianza mnamo 1916, wakati mtambo wa kwanza wa nguvu ya mvuke wenye uwezo wa 7.5 MW ulizinduliwa nchini Italia. Katika wakati uliopita, uzoefu mkubwa umekusanywa katika uwanja wa maendeleo ya vitendo ya rasilimali za nishati ya jotoardhi. Jumla ya uwezo uliowekwa wa mitambo iliyopo ya nishati ya jotoardhi (GeoTES) ilikuwa: 1975 - 1,278 MW, mwaka 1990 - 7,300 MW. Maendeleo makubwa zaidi katika suala hili yamefikiwa na Marekani, Ufilipino, Mexico, Italia na Japan.
Vigezo vya kiufundi na kiuchumi vya mitambo ya nguvu ya jotoardhi hutofautiana kwa anuwai pana na hutegemea sifa za kijiolojia za eneo hilo (kina cha tukio, vigezo vya maji ya kufanya kazi, muundo wake, nk). Kwa mitambo mingi ya nishati ya mvuke inayoanza kufanya kazi, gharama ya umeme ni sawa na gharama ya umeme inayozalishwa kwenye mitambo ya makaa ya mawe na inafikia 1200 ... 2000 dola za Marekani / MW.
Huko Iceland, 80% ya nyumba hupashwa joto kwa kutumia maji ya moto yaliyotolewa kutoka kwa visima vya jotoardhi karibu na jiji la Reykjavik. Katika magharibi mwa Marekani, karibu nyumba na mashamba 180 hupashwa joto kwa kutumia maji ya moto ya mvuke. Kulingana na wataalamu, kati ya 1993 na 2000, uzalishaji wa umeme wa kimataifa kutokana na nishati ya jotoardhi uliongezeka zaidi ya mara mbili. Malipo joto la mvuke Kuna wengi nchini Marekani kwamba wanaweza, kinadharia, kutoa nishati mara 30 zaidi ya ambayo serikali hutumia sasa.
Katika siku zijazo, inawezekana kutumia joto la magma katika maeneo hayo ambapo iko karibu na uso wa Dunia, pamoja na joto kavu la miamba ya fuwele yenye joto. Katika kesi ya mwisho, visima hupigwa kwa kilomita kadhaa, maji baridi hupigwa chini, na maji ya moto yanapokelewa tena.

Katika nchi yetu, matajiri katika hidrokaboni, nishati ya joto ni aina ya rasilimali ya kigeni, ambayo, kutokana na hali ya sasa ya mambo, haiwezekani kushindana na mafuta na gesi. Hata hivyo hii mtazamo mbadala nishati inaweza kutumika karibu kila mahali na kwa ufanisi kabisa.

Nishati ya mvuke ni joto matumbo ya dunia. Inazalishwa kwa kina na kufikia uso wa Dunia kwa aina tofauti na kwa nguvu tofauti.

Joto la tabaka za juu za udongo hutegemea hasa mambo ya nje (ya nje) - mwanga wa jua na joto la hewa. Katika majira ya joto na wakati wa mchana, udongo hu joto hadi kina fulani, na wakati wa baridi na usiku hupungua baada ya mabadiliko ya joto la hewa na kwa kuchelewa fulani ambayo huongezeka kwa kina. Ushawishi wa mabadiliko ya kila siku katika joto la hewa huisha kwa kina kutoka chache hadi makumi kadhaa ya sentimita. Mabadiliko ya msimu huathiri tabaka za kina za udongo - hadi makumi ya mita.

Kwa kina fulani - kutoka makumi hadi mamia ya mita - joto la udongo hubakia mara kwa mara, sawa na wastani wa joto la hewa la kila mwaka kwenye uso wa Dunia. Unaweza kuthibitisha hili kwa urahisi kwa kwenda chini kwenye pango lenye kina kirefu.

Lini wastani wa joto la kila mwaka hewa katika eneo fulani ni chini ya sifuri, hii inajidhihirisha kuwa permafrost (kwa usahihi, permafrost). KATIKA Siberia ya Mashariki Unene, yaani, unene, wa udongo uliohifadhiwa mwaka mzima katika maeneo fulani hufikia 200-300 m.

Kutoka kwa kina fulani (tofauti kwa kila nukta kwenye ramani), hatua ya Jua na anga hudhoofika sana hivi kwamba mambo ya asili (ya ndani) huja kwanza na mambo ya ndani ya dunia huwaka kutoka ndani, ili halijoto ianze kupanda. kwa kina.

Kupokanzwa kwa tabaka za kina za Dunia kunahusishwa haswa na kuoza kwa vitu vya mionzi vilivyo hapo, ingawa vyanzo vingine vya joto pia huitwa, kwa mfano, michakato ya physicochemical, tectonic kwenye tabaka za kina za ukoko wa dunia na vazi. Lakini kwa sababu yoyote, joto la miamba na dutu zinazohusiana na kioevu na gesi huongezeka kwa kina. Wachimbaji wanakabiliwa na jambo hili - ndani migodi ya kina Daima ni moto. Kwa kina cha kilomita 1, joto la digrii thelathini ni la kawaida, na joto la kina ni kubwa zaidi.

Mtiririko wa joto wa mambo ya ndani ya dunia unaofikia uso wa Dunia ni mdogo - kwa wastani nguvu zake ni 0.03-0.05 W/m2, au takriban 350 Wh/m2 kwa mwaka. Kwenye usuli mtiririko wa joto kutoka kwa Jua na hewa inayochomwa nayo ni kiasi kisichoweza kuonekana: Jua huwapa kila mtu mita ya mraba uso wa dunia ni karibu 4000 kWh kila mwaka, yaani, mara 10,000 zaidi (bila shaka, hii ni wastani, na kuenea kubwa kati ya latitudo za polar na ikweta na kulingana na mambo mengine ya hali ya hewa na hali ya hewa).

Umuhimu wa mtiririko wa joto kutoka kwa mambo ya ndani hadi kwenye uso katika sayari nyingi unahusishwa na conductivity ya chini ya mafuta ya miamba na sifa za muundo wa kijiolojia. Lakini kuna tofauti - mahali ambapo mtiririko wa joto ni wa juu. Hizi ni, kwanza kabisa, maeneo ya makosa ya tectonic, kuongezeka kwa shughuli za seismic na volkano, ambapo nishati ya mambo ya ndani ya dunia hupata njia. Maeneo kama haya yana sifa ya mabadiliko ya joto ya lithosphere; hapa mtiririko wa joto unaofikia uso wa Dunia unaweza kuwa mara kadhaa na hata maagizo ya ukubwa yenye nguvu zaidi kuliko "kawaida". Milipuko ya volkeno na chemchemi za maji moto huleta kiasi kikubwa cha joto kwenye uso katika maeneo haya.

Haya ni maeneo ambayo yanafaa zaidi kwa maendeleo ya nishati ya jotoardhi. Katika eneo la Urusi, hizi ni, kwanza kabisa, Kamchatka, Visiwa vya Kuril na Caucasus.

Wakati huo huo, maendeleo ya nishati ya mvuke yanawezekana karibu kila mahali, kwani ongezeko la joto na kina ni jambo la ulimwengu wote, na kazi ni "kutoa" joto kutoka kwa kina, kama vile malighafi ya madini hutolewa kutoka hapo.

Kwa wastani, joto huongezeka kwa kina kwa 2.5-3 ° C kwa kila m 100. Uwiano wa tofauti ya joto kati ya pointi mbili ziko kwa kina tofauti na tofauti ya kina kati yao inaitwa gradient ya joto.

Sawa ni hatua ya jotoardhi, au muda wa kina ambapo halijoto hupanda kwa 1°C.

Kadiri gradient ya juu na, ipasavyo, hatua ya chini, joto la kina la Dunia linakuja juu ya uso na eneo hili linaahidi zaidi kwa maendeleo ya nishati ya jotoardhi.

Katika maeneo tofauti, kulingana na muundo wa kijiolojia na hali nyingine za kikanda na za mitaa, kiwango cha ongezeko la joto kwa kina kinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa. Katika kipimo cha Dunia, kushuka kwa thamani kwa ukubwa wa gradient na hatua za jotoardhi hufikia mara 25. Kwa mfano, huko Oregon (USA) gradient ni 150 ° C kwa kilomita 1, na ndani Africa Kusini-6°C kwa kilomita 1.

Swali ni, ni joto gani kwa kina kirefu - 5, 10 km au zaidi? Mwenendo ukiendelea, halijoto katika kina cha kilomita 10 inapaswa kuwa wastani takriban 250–300°C. Hii inathibitishwa zaidi au kidogo na uchunguzi wa moja kwa moja katika visima vyenye kina kirefu, ingawa picha ni ngumu zaidi kuliko ongezeko la joto la mstari.

Kwa mfano, katika Kola ultra-deep vizuri, iliyochimbwa kwenye ngao ya fuwele ya Baltic, hali ya joto hubadilika kwa kiwango cha 10 ° C/1 km hadi kina cha kilomita 3, na kisha gradient ya mvuke inakuwa mara 2-2.5 zaidi. Kwa kina cha kilomita 7, joto la 120 ° C lilikuwa tayari limeandikwa, kwa kilomita 10 - 180 ° C, na kwa kilomita 12 - 220 ° C.

Mfano mwingine ni kisima kilichochimbwa katika eneo la Kaskazini mwa Caspian, ambapo kwa kina cha m 500 joto la 42 ° C lilirekodiwa, kwa kilomita 1.5 - 70 ° C, kwa kilomita 2 - 80 ° C, kwa kilomita 3 - 108 ° C. .

Inafikiriwa kuwa mteremko wa jotoardhi hupungua kuanzia kina cha kilomita 20-30: kwa kina cha kilomita 100, makadirio ya joto ni karibu 1300-1500 ° C, kwa kina cha km 400 - 1600 ° C, katika Dunia. msingi (kina zaidi ya kilomita 6000) - 4000-5000° C.

Kwa kina cha hadi kilomita 10-12, joto hupimwa kwa njia ya visima vya kuchimba; ambapo hazipo, imedhamiriwa na ishara zisizo za moja kwa moja kwa njia sawa na kwa kina zaidi. Vile ishara zisizo za moja kwa moja inaweza kuwa asili ya kifungu cha mawimbi ya seismic au joto la lava ya kumwaga.

Hata hivyo, kwa madhumuni ya nishati ya jotoardhi, data juu ya halijoto katika kina cha zaidi ya kilomita 10 bado haijawa na manufaa.

Kuna joto nyingi kwa kina cha kilomita kadhaa, lakini jinsi ya kuinua? Wakati mwingine asili yenyewe hututatulia shida hii kwa msaada wa baridi ya asili - maji yenye joto ambayo huja juu ya uso au kulala kwa kina kinapatikana kwetu. Katika baadhi ya matukio, maji katika kina ni joto kwa hali ya mvuke.

Hakuna ufafanuzi mkali wa dhana ya "maji ya joto". Kama sheria, wanamaanisha maji ya moto ya chini ya ardhi katika hali ya kioevu au kwa njia ya mvuke, pamoja na yale yanayokuja kwenye uso wa Dunia na joto la juu ya 20 ° C, ambayo ni, kama sheria, juu kuliko joto la hewa. .

Joto la maji ya chini ya ardhi, mvuke, mchanganyiko wa maji ya mvuke ni nishati ya hydrothermal. Ipasavyo, nishati kulingana na matumizi yake inaitwa hydrothermal.

Hali ni ngumu zaidi na uchimbaji wa joto moja kwa moja kutoka kwa miamba kavu - nishati ya petroli, haswa kwani joto la juu, kama sheria, huanza kutoka kwa kina cha kilomita kadhaa.

Katika eneo la Urusi, uwezo wa nishati ya mafuta ya petroli ni mara mia moja zaidi ya nishati ya hydrothermal - tani 3,500 na 35 trilioni za mafuta ya kawaida, kwa mtiririko huo. Hii ni ya asili kabisa - joto la kina cha Dunia linapatikana kila mahali, na maji ya joto yanapatikana ndani ya nchi. Hata hivyo, kutokana na matatizo ya kiufundi yaliyo wazi, maji ya joto kwa sasa hutumiwa zaidi kuzalisha joto na umeme.

Maji yenye joto kutoka 20-30 hadi 100 ° C yanafaa kwa ajili ya joto, joto kutoka 150 ° C na hapo juu yanafaa kwa ajili ya kuzalisha umeme katika mitambo ya nguvu ya joto.

Kwa ujumla, rasilimali za jotoardhi nchini Urusi, kwa suala la tani za mafuta sawa au kitengo chochote cha kipimo cha nishati, ni takriban mara 10 zaidi kuliko akiba ya mafuta.

Kinadharia, ni kwa njia ya nishati ya jotoardhi tu ndipo inaweza kukidhi kikamilifu mahitaji ya nishati nchi. Katika mazoezi, kwa sasa, katika maeneo mengi ya wilaya yake hii haiwezekani kwa sababu za kiufundi na kiuchumi.

Ulimwenguni, matumizi ya nishati ya jotoardhi mara nyingi huhusishwa na Iceland, nchi ambayo iko katika mwisho wa kaskazini wa Ridge ya Mid-Atlantic, katika eneo lenye nguvu sana la tectonic na volkeno. Labda kila mtu anakumbuka mlipuko mkubwa wa volkano ya Eyjafjallajökull ( Eyjafjallajökull) mwaka 2010.

Ni kutokana na umaalum huu wa kijiolojia ambapo Iceland ina akiba kubwa ya nishati ya jotoardhi, ikijumuisha chemchemi za maji moto zinazotoka kwenye uso wa Dunia na hata kububujikwa kwa namna ya gia.

Huko Iceland, zaidi ya 60% ya nishati yote inayotumiwa sasa inatoka Duniani. Vyanzo vya jotoardhi hutoa 90% ya joto na 30% ya uzalishaji wa umeme. Wacha tuongeze kwamba umeme uliobaki wa nchi huzalishwa na mitambo ya umeme wa maji, ambayo ni, pia kwa kutumia chanzo cha nishati mbadala, na kuifanya Iceland ionekane kama aina ya kiwango cha kimataifa cha mazingira.

Ufugaji wa nishati ya mvuke katika karne ya 20 ulisaidia sana Iceland kiuchumi. Hadi katikati ya karne iliyopita ilikuwa sana nchi maskini, sasa inashika nafasi ya kwanza duniani kwa suala la uwezo uliosakinishwa na uzalishaji wa nishati ya jotoardhi kwa kila mtu na iko katika kumi bora katika thamani kamili ya uwezo uliowekwa wa mitambo ya nishati ya jotoardhi. Walakini, idadi yake ni watu elfu 300 tu, ambayo hurahisisha kazi ya kubadili vyanzo vya nishati rafiki wa mazingira: hitaji lake kwa ujumla ni ndogo.

Mbali na Iceland, sehemu kubwa ya nishati ya jotoardhi katika usawa wa jumla wa uzalishaji wa umeme hutolewa huko New Zealand na nchi za visiwa. Asia ya Kusini-Mashariki(Ufilipino na Indonesia), nchi za Amerika ya Kati na Afrika Mashariki, eneo ambalo pia lina sifa ya hali ya juu ya tetemeko na shughuli za volkeno. Kwa nchi hizi, katika kiwango chao cha sasa cha maendeleo na mahitaji, nishati ya jotoardhi inatoa mchango mkubwa katika maendeleo ya kijamii na kiuchumi.

Matumizi ya nishati ya jotoardhi yana historia ndefu sana. Moja ya kwanza mifano maarufu- Italia, mahali katika mkoa wa Tuscany, sasa inaitwa Larderello, ambapo mwanzoni mwa karne ya 19 maji ya moto ya ndani ya eneo hilo, yanapita kwa kawaida au kuondolewa kutoka kwa visima vya kina, yalitumiwa kwa madhumuni ya nishati.

Maji kutoka kwa chemchemi ya chini ya ardhi, yenye matajiri katika boroni, yalitumiwa hapa kupata asidi ya boroni. Hapo awali, asidi hii ilipatikana kwa uvukizi katika boilers za chuma, na kuni za kawaida kutoka kwa misitu ya karibu zilichukuliwa kama mafuta, lakini mnamo 1827 Francesco Larderel aliunda mfumo ambao ulifanya kazi kwa joto la maji yenyewe. Wakati huo huo, nishati ya mvuke ya asili ya maji ilianza kutumika kufanya kazi za kuchimba visima, na mwanzoni mwa karne ya 20 - kwa ajili ya kupokanzwa nyumba za ndani na greenhouses. Huko, huko Larderello, mwaka wa 1904, mvuke wa maji ya joto ukawa chanzo cha nishati kwa ajili ya kuzalisha umeme.

Mfano wa Italia ulifuatiwa na nchi zingine kadhaa mwishoni mwa 19 na mwanzoni mwa karne ya 20. Kwa mfano, mnamo 1892, maji ya joto yalitumiwa kwanza kupokanzwa ndani huko USA (Boise, Idaho), mnamo 1919 huko Japan, na mnamo 1928 huko Iceland.

Huko USA, kiwanda cha kwanza cha nguvu kinachofanya kazi kwenye nishati ya hydrothermal kilionekana California mapema miaka ya 1930, huko New Zealand - mnamo 1958, huko Mexico - mnamo 1959, huko Urusi (GeoPP ya kwanza ya ulimwengu) - mnamo 1965.

Kanuni ya zamani juu ya chanzo kipya

Uzalishaji wa umeme unahitaji joto la juu la chanzo cha maji kuliko inapokanzwa - zaidi ya 150°C. Kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa nishati ya jotoardhi (GeoPP) ni sawa na kanuni ya uendeshaji wa mtambo wa kawaida wa nguvu ya joto (CHP). Kwa kweli, mtambo wa nguvu ya jotoardhi ni aina ya mtambo wa nguvu za joto.

Katika mitambo ya nishati ya joto, chanzo kikuu cha nishati kwa kawaida ni makaa ya mawe, gesi au mafuta ya mafuta, na maji ya kazi ni mvuke wa maji. Mafuta, yanapochomwa, huwasha maji ndani ya mvuke, ambayo huzunguka turbine ya mvuke, ambayo hutoa umeme.

Tofauti kati ya GeoPP ni kwamba chanzo kikuu cha nishati hapa ni joto la mambo ya ndani ya dunia na giligili inayofanya kazi katika mfumo wa mvuke hutolewa kwa vile vile vya turbine ya jenereta ya umeme katika fomu "tayari" moja kwa moja kutoka kwa kisima cha uzalishaji. .

Kuna mipango mitatu kuu ya uendeshaji wa GeoPPs: moja kwa moja, kwa kutumia mvuke kavu (mvuke); isiyo ya moja kwa moja, kulingana na maji ya hydrothermal, na mchanganyiko, au binary.

Matumizi ya mpango mmoja au mwingine inategemea hali ya mkusanyiko na joto la carrier wa nishati.

Rahisi zaidi na kwa hiyo ya kwanza ya mipango ya mastered ni ya moja kwa moja, ambayo mvuke inayotoka kwenye kisima hupitishwa moja kwa moja kupitia turbine. Kituo cha kwanza cha umeme wa kijiografia ulimwenguni huko Larderello mnamo 1904 pia kilifanya kazi kwenye mvuke kavu.

GeoPP zilizo na mpango wa uendeshaji usio wa moja kwa moja ndizo zinazojulikana zaidi katika wakati wetu. Wanatumia maji ya moto ya chini ya ardhi, ambayo hupigwa chini ya shinikizo la juu ndani ya evaporator, ambapo sehemu yake hutolewa, na mvuke unaosababishwa huzunguka turbine. Katika baadhi ya matukio, vifaa vya ziada na nyaya zinahitajika ili kusafisha maji ya joto na mvuke kutoka kwa misombo ya fujo.

Mvuke wa kutolea nje huingia kwenye sindano vizuri au hutumiwa kupokanzwa majengo - katika kesi hii kanuni ni sawa na wakati wa kufanya kazi ya mmea wa nguvu ya joto.

Katika GeoPP za binary, maji ya moto ya joto huingiliana na kioevu kingine ambacho hufanya kazi za maji ya kufanya kazi na kiwango cha chini cha kuchemsha. Vimiminika vyote viwili hupitishwa kupitia kibadilisha joto, ambapo maji ya joto huvukiza maji yanayofanya kazi, ambayo mvuke wake huzunguka turbine.

Kanuni ya uendeshaji ya GeoPP ya binary. Maji ya moto ya joto yanaingiliana na kioevu kingine ambacho hufanya kazi za maji ya kazi na ina kiwango cha chini cha kuchemsha. Maji yote mawili hupitishwa kupitia kibadilisha joto, ambapo maji ya joto huvukiza maji ya kufanya kazi, ambayo mvuke wake, kwa upande wake, huzunguka turbine.

Mfumo huu umefungwa, ambayo hutatua tatizo la uzalishaji katika anga. Kwa kuongezea, vimiminika vya kufanya kazi vilivyo na kiwango cha chini cha mchemko hufanya iwezekane kutumia maji yasiyo ya moto sana kama chanzo kikuu cha nishati.

Miradi yote mitatu hutumia chanzo cha hydrothermal, lakini nishati ya petrothermal inaweza kutumika kuzalisha umeme.

Mchoro wa mzunguko katika kesi hii pia ni rahisi sana. Ni muhimu kuchimba visima viwili vilivyounganishwa - sindano na uzalishaji. Maji hutiwa ndani ya sindano vizuri. Kwa kina ni joto, basi maji yenye joto au mvuke hutengenezwa kwa sababu ya joto kali hutolewa kwa uso kupitia kisima cha uzalishaji. Kisha yote inategemea jinsi nishati ya mafuta ya petroli hutumiwa - kwa ajili ya joto au kwa ajili ya kuzalisha umeme. Mzunguko uliofungwa unawezekana kwa kusukuma mvuke wa taka na maji kurudi kwenye kisima cha sindano au njia nyingine ya kutupa.

Mpango wa uendeshaji wa mfumo wa petrothermal. Mfumo huo unategemea matumizi ya gradient ya joto kati ya uso wa dunia na mambo yake ya ndani, ambapo joto ni kubwa zaidi. Maji kutoka kwenye uso hupigwa kwenye kisima cha sindano na huwashwa kwa kina kirefu, kisha maji ya moto au mvuke inayotokana na joto hutolewa kwa uso kupitia kisima cha uzalishaji.

Hasara ya mfumo huo ni dhahiri: kupata joto la juu la kutosha la maji ya kazi, ni muhimu kuchimba visima kwa kina kirefu. Na hizi ni gharama kubwa na hatari ya hasara kubwa ya joto wakati maji yanapoenda juu. Kwa hivyo, mifumo ya mafuta ya petroli bado haijaenea sana ikilinganishwa na ile ya hidrothermal, ingawa uwezo wa nishati ya petrothermal ni maagizo ya ukubwa wa juu.

Hivi sasa, kiongozi katika uundaji wa kinachojulikana mifumo ya mzunguko wa petrothermal (PCS) ni Australia. Kwa kuongezea, eneo hili la nishati ya jotoardhi linaendelea kikamilifu nchini Marekani, Uswizi, Uingereza na Japan.

Zawadi kutoka kwa Bwana Kelvin

Uvumbuzi wa pampu ya joto mwaka wa 1852 na mwanafizikia William Thompson (aka Lord Kelvin) ulitoa ubinadamu fursa halisi ya kutumia joto la chini la tabaka za juu za udongo. Mfumo wa pampu ya joto, au kiongeza joto kama Thompson alivyouita, unategemea mchakato halisi wa kuhamisha joto kutoka kwa mazingira hadi kwenye jokofu. Kimsingi, hutumia kanuni sawa na mifumo ya mafuta ya petroli. Tofauti ni katika chanzo cha joto, ambacho kinaweza kuibua swali la istilahi: ni kwa kiasi gani pampu ya joto inaweza kuchukuliwa kuwa mfumo wa joto? Ukweli ni kwamba katika tabaka za juu, hadi kina cha makumi hadi mamia ya mita, miamba na maji yaliyomo huwashwa si kwa joto la kina la dunia, bali na jua. Kwa hivyo, ni jua ndani kwa kesi hii- chanzo kikuu cha joto, ingawa inachukuliwa, kama katika mifumo ya jotoardhi, kutoka ardhini.

Uendeshaji wa pampu ya joto inategemea kuchelewa kwa joto na baridi ya udongo ikilinganishwa na angahewa, na kusababisha kuundwa kwa gradient ya joto kati ya uso na tabaka za kina ambazo huhifadhi joto hata wakati wa majira ya baridi, kama inavyofanyika katika hifadhi. . Kusudi kuu la pampu za joto ni kupokanzwa nafasi. Kwa asili, ni "friji ya reverse". Pampu ya joto na jokofu huingiliana na vifaa vitatu: mazingira ya ndani(katika kesi ya kwanza - chumba chenye joto, pili - chumba kilichopozwa cha jokofu), mazingira ya nje - chanzo cha nishati na jokofu (baridi), ambayo pia ni baridi ambayo inahakikisha uhamishaji wa joto au baridi. .

Dutu iliyo na kiwango cha chini cha kuchemsha hufanya kama jokofu, ambayo huiruhusu kuchukua joto kutoka kwa chanzo ambacho kina joto la chini.

Katika jokofu, friji ya kioevu inapita kupitia koo (mdhibiti wa shinikizo) ndani ya evaporator, ambapo kutokana na kupungua kwa kasi kwa shinikizo, kioevu hupuka. Uvukizi ni mchakato wa mwisho wa joto unaohitaji kufyonzwa kwa joto kutoka nje. Matokeo yake, joto huondolewa kwenye kuta za ndani za evaporator, ambayo hutoa athari ya baridi kwenye chumba cha friji. Ifuatayo, jokofu hutolewa kutoka kwa evaporator hadi kwenye compressor, ambapo inarudi kwenye hali ya kioevu. Huu ni mchakato wa kinyume unaosababisha kutolewa kwa joto lililoondolewa kwenye mazingira ya nje. Kama sheria, hutupwa ndani ya nyumba, na ukuta wa nyuma wa jokofu ni joto.

Pampu ya joto hufanya kazi kwa karibu sawa, na tofauti ambayo joto huchukuliwa kutoka kwa mazingira ya nje na kwa njia ya evaporator huingia katika mazingira ya ndani - mfumo wa joto la chumba.

Katika pampu halisi ya joto, maji huwashwa kwa kupitisha mzunguko wa nje uliowekwa kwenye ardhi au hifadhi, na kisha huingia kwenye evaporator.

Katika evaporator, joto huhamishiwa kwenye mzunguko wa ndani unaojazwa na friji ya kiwango cha chini cha kuchemsha, ambacho, kupitia evaporator, hubadilika kutoka kwa kioevu hadi kwenye hali ya gesi, ikiondoa joto.

Ifuatayo, jokofu la gesi huingia kwenye compressor, ambapo inasisitizwa kwa shinikizo la juu na joto, na huingia kwenye condenser, ambapo kubadilishana joto hutokea kati ya gesi ya moto na baridi kutoka kwa mfumo wa joto.

Compressor inahitaji umeme kufanya kazi, lakini uwiano wa mabadiliko (uwiano wa nishati zinazotumiwa na nishati zinazozalishwa) katika mifumo ya kisasa ni ya juu ya kutosha ili kuhakikisha ufanisi wao.

Hivi sasa, pampu za joto hutumiwa sana kwa kupokanzwa nafasi, haswa katika nchi zilizoendelea kiuchumi.

Nishati sahihi ya kiikolojia

Nishati ya mvuke inachukuliwa kuwa rafiki wa mazingira, ambayo kwa ujumla ni kweli. Kwanza kabisa, hutumia inayoweza kufanywa upya na kwa vitendo rasilimali isiyoisha. Nishati ya mvuke haihitaji maeneo makubwa, tofauti na vituo vikubwa vya umeme wa maji au mashamba ya upepo, na haichafui angahewa, tofauti na nishati ya hidrokaboni. Kwa wastani, GeoPP inachukua 400 m 2 kwa suala la 1 GW ya umeme unaozalishwa. Kielelezo sawa cha mmea wa nguvu ya makaa ya mawe, kwa mfano, ni 3600 m2. Faida za mazingira za GeoPP pia ni pamoja na matumizi ya chini ya maji - lita 20 maji safi kwa kW 1, wakati mitambo ya nguvu ya mafuta na mitambo ya nyuklia inahitaji kuhusu lita 1000. Kumbuka kuwa hivi ndivyo viashiria vya mazingira vya GeoPP ya "wastani".

Lakini hasi madhara bado zipo. Ya kawaida kati yao ni kelele, uchafuzi wa joto anga na kemikali - maji na udongo, pamoja na malezi ya taka ngumu.

Chanzo kikuu uchafuzi wa kemikali mazingira - maji ya joto yenyewe (pamoja na joto la juu na madini), mara nyingi huwa na kiasi kikubwa cha misombo ya sumu, na kwa hiyo kuna tatizo la utupaji wa maji taka na vitu vyenye hatari.

Madhara mabaya ya nishati ya joto yanaweza kupatikana katika hatua kadhaa, kuanzia na kuchimba visima. Hatari sawa hutokea hapa kama wakati wa kuchimba kisima chochote: uharibifu wa kifuniko cha udongo na mimea, uchafuzi wa udongo na maji ya chini.

Matatizo ya uchafuzi wa mazingira katika hatua ya operesheni ya GeoPP mazingira wameokolewa. Maji ya joto - maji na mvuke - kawaida huwa na dioksidi kaboni (CO 2), salfa salfa (H 2 S), amonia (NH 3), methane (CH 4), chumvi ya meza (NaCl), boroni (B), arseniki (As). ), zebaki (Hg). Inapotolewa kwenye mazingira ya nje, huwa vyanzo vya uchafuzi wa mazingira. Kwa kuongeza, mazingira ya kemikali yenye fujo yanaweza kusababisha uharibifu wa uharibifu wa miundo ya mitambo ya nishati ya jotoardhi.

Wakati huo huo, utoaji wa uchafuzi kutoka kwa GeoPP kwa wastani uko chini kuliko kutoka kwa mitambo ya nishati ya joto. Kwa mfano, utoaji wa gesi ya kaboni dioksidi kwa kila saa ya kilowati inayozalishwa ni hadi g 380 kwenye GeoPPs, 1042 g kwenye mitambo ya nishati ya makaa ya mawe, 906 g kwenye mitambo ya mafuta na 453 g kwenye mitambo ya nishati ya gesi. .

Swali linatokea: nini cha kufanya na maji taka? Ikiwa madini ni ya chini, yanaweza kutolewa ndani ya maji ya uso baada ya kupoa. Njia nyingine ni kuisukuma tena ndani ya chemichemi ya maji kupitia kisima cha sindano, ambayo inapendekezwa na inatumiwa sana kwa sasa.

Uchimbaji wa maji ya joto kutoka kwa chemichemi ya maji (pamoja na kusukuma maji ya kawaida) inaweza kusababisha subsidence na harakati za udongo, uharibifu mwingine wa tabaka za kijiolojia, na matetemeko madogo ya ardhi. Uwezekano wa matukio kama haya ni, kama sheria, chini, ingawa kesi za pekee zimerekodiwa (kwa mfano, katika GeoPP huko Staufen im Breisgau nchini Ujerumani).

Inapaswa kusisitizwa kuwa wengi wa GeoPP ziko katika maeneo yenye wakazi wachache kiasi na katika nchi za dunia ya tatu, ambapo mahitaji ya mazingira ni magumu kuliko katika nchi zilizoendelea. Kwa kuongeza, kwa sasa idadi ya GeoPP na uwezo wao ni ndogo. Kwa maendeleo makubwa zaidi ya nishati ya jotoardhi, hatari za kimazingira zinaweza kuongezeka na kuongezeka.

Nishati ya Dunia ni kiasi gani?

Gharama za uwekezaji kwa ajili ya ujenzi wa mifumo ya joto la ardhi hutofautiana katika aina mbalimbali sana - kutoka dola 200 hadi 5000 kwa kW 1 ya uwezo uliowekwa, yaani, chaguzi za bei nafuu zinalinganishwa na gharama ya kujenga kituo cha nguvu cha joto. Wanategemea, kwanza kabisa, juu ya hali ya kutokea kwa maji ya joto, muundo wao, na muundo wa mfumo. Kuchimba kwa kina kirefu, kuunda mfumo wa kufungwa na visima viwili, na haja ya kusafisha maji inaweza kuongeza gharama mara nyingi.

Kwa mfano, uwekezaji katika uundaji wa mfumo wa mzunguko wa mafuta ya petroli (PCS) inakadiriwa kuwa dola elfu 1.6-4 kwa kila kW 1 ya uwezo uliowekwa, ambayo inazidi gharama za ujenzi wa mtambo wa nyuklia na inalinganishwa na gharama za ujenzi wa upepo na upepo. mitambo ya nishati ya jua.

Faida dhahiri ya kiuchumi ya GeoTES ni nishati ya bure. Kwa kulinganisha, katika muundo wa gharama ya mtambo wa uendeshaji wa nguvu ya mafuta au kituo cha nguvu za nyuklia, akaunti ya mafuta kwa 50-80% au hata zaidi, kulingana na bei za sasa za nishati. Kwa hivyo faida nyingine ya mfumo wa jotoardhi: gharama za uendeshaji ni thabiti zaidi na zinatabirika, kwani hazitegemei hali ya bei ya nje ya nishati. Kwa ujumla, gharama za uendeshaji wa mitambo ya nishati ya jotoardhi inakadiriwa kuwa senti 2-10 (60 kopecks-3 rubles) kwa kWh 1 ya nguvu zinazozalishwa.

Kitu cha pili cha gharama kubwa baada ya nishati (na muhimu sana) ni, kama sheria, mishahara ya wafanyikazi wa mimea, ambayo inaweza kutofautiana sana katika nchi na mikoa.

Kwa wastani, gharama ya kWh 1 ya nishati ya mvuke inalinganishwa na ile ya mitambo ya nishati ya joto (katika Masharti ya Kirusi- kuhusu 1 rub./1 kWh) na mara kumi zaidi kuliko gharama ya kuzalisha umeme kwenye vituo vya umeme vya umeme (5-10 kopecks / 1 kWh).

Sehemu ya sababu ya gharama kubwa ni kwamba, tofauti na mitambo ya nguvu ya joto na majimaji, mitambo ya nguvu ya mvuke ina uwezo mdogo. Kwa kuongeza, ni muhimu kulinganisha mifumo iliyo katika eneo moja na chini ya hali sawa. Kwa mfano, huko Kamchatka, kulingana na wataalam, 1 kWh ya umeme wa joto hugharimu mara 2-3 chini ya umeme unaozalishwa kwenye mitambo ya umeme ya ndani.

Viashiria ufanisi wa kiuchumi uendeshaji wa mfumo wa jotoardhi hutegemea, kwa mfano, ikiwa maji taka yanahitaji kutupwa na kwa njia gani hii inafanywa, na ikiwa matumizi ya pamoja ya rasilimali yanawezekana. Hivyo, vipengele vya kemikali na misombo iliyotolewa kutoka kwa maji ya joto inaweza kutoa mapato ya ziada. Hebu tukumbuke mfano wa Larderello: uzalishaji wa kemikali ulikuwa msingi huko, na matumizi ya nishati ya mvuke hapo awali ilikuwa ya asili ya msaidizi.

Nishati ya mvuke ya mbele

Nishati ya mvuke inakua kwa njia tofauti kuliko upepo na jua. Hivi sasa, inategemea kwa kiasi kikubwa juu ya asili ya rasilimali yenyewe, ambayo inatofautiana kwa kasi kwa eneo, na viwango vya juu zaidi vinahusishwa na kanda nyembamba za hitilafu za jotoardhi, kwa kawaida zinazohusiana na maeneo ya makosa ya tectonic na volkano.

Kwa kuongeza, nishati ya jotoardhi haina nguvu sana kiteknolojia ikilinganishwa na upepo na, hasa, nishati ya jua: mifumo ya kituo cha jotoardhi ni rahisi sana.

KATIKA muundo wa jumla Sehemu ya jotoardhi huchangia chini ya 1% ya uzalishaji wa umeme duniani, lakini katika baadhi ya mikoa na nchi sehemu yake hufikia 25-30%. Kwa sababu ya uhusiano na hali ya kijiolojia, sehemu kubwa ya uwezo wa nishati ya jotoardhi imejilimbikizia katika nchi za ulimwengu wa tatu, ambapo kuna vikundi vitatu vya maendeleo makubwa zaidi ya tasnia - visiwa vya Asia ya Kusini, Amerika ya Kati na Afrika Mashariki. Mikoa miwili ya kwanza imejumuishwa katika "ukanda wa moto wa Dunia" wa Pasifiki, wa tatu umefungwa kwenye Ufa wa Afrika Mashariki. Kuna uwezekano mkubwa kwamba nishati ya jotoardhi itaendelea kukua katika mikanda hii. Matarajio ya mbali zaidi ni maendeleo ya nishati ya petrothermal, kwa kutumia joto la tabaka za dunia ziko kwa kina cha kilomita kadhaa. Hii ni rasilimali inayokaribia kila mahali, lakini uchimbaji wake unahitaji gharama kubwa, kwa hivyo nishati ya mafuta ya petroli inaendelea hasa katika nchi zenye nguvu zaidi kiuchumi na kiteknolojia.

Kwa ujumla, kutokana na kuenea kwa rasilimali za jotoardhi na kiwango kinachokubalika cha usalama wa mazingira, kuna sababu ya kuamini kwamba nishati ya jotoardhi ina matarajio mazuri ya maendeleo. Hasa na tishio linaloongezeka la uhaba wa rasilimali za jadi za nishati na kupanda kwa bei kwao.

Kutoka Kamchatka hadi Caucasus

Huko Urusi, ukuzaji wa nishati ya jotoardhi ina historia ndefu, na katika nafasi kadhaa sisi ni kati ya viongozi wa ulimwengu, ingawa sehemu ya nishati ya jotoardhi katika usawa wa jumla wa nishati ya nchi kubwa bado haitoshi.

Mikoa miwili ikawa waanzilishi na vituo vya maendeleo ya nishati ya joto nchini Urusi - Kamchatka na Caucasus ya Kaskazini, na ikiwa katika kesi ya kwanza tunazungumzia hasa juu ya nguvu za umeme, basi kwa pili - kuhusu matumizi ya nishati ya joto ya maji ya joto.

Katika Caucasus Kaskazini - ndani Mkoa wa Krasnodar, Chechnya, Dagestan - joto la maji ya joto lilitumiwa kwa madhumuni ya nishati hata kabla ya Mkuu. Vita vya Uzalendo. Katika miaka ya 1980-1990, maendeleo ya nishati ya jotoardhi katika kanda, kwa sababu za wazi, yalikwama na bado haijajitokeza kutoka kwa hali ya vilio. Walakini, usambazaji wa maji ya joto katika Caucasus Kaskazini hutoa joto kwa watu elfu 500, na, kwa mfano, jiji la Labinsk katika eneo la Krasnodar lenye idadi ya watu elfu 60 lina joto kabisa na maji ya joto.

Huko Kamchatka, historia ya nishati ya jotoardhi imeunganishwa, kwanza kabisa, na ujenzi wa GeoPP. Ya kwanza kati yao, ambayo bado inafanya kazi vituo vya Pauzhetskaya na Paratunka, vilijengwa nyuma mnamo 1965-1967, wakati Paratunka GeoPP yenye uwezo wa kW 600 ikawa kituo cha kwanza ulimwenguni na mzunguko wa binary. Hii ilikuwa maendeleo ya wanasayansi wa Soviet S.S. Kutateladze na A.M. Rosenfeld kutoka Taasisi ya Thermofizikia SB RAS, ambaye mwaka wa 1965 alipokea cheti cha mwandishi cha uchimbaji wa umeme kutoka kwa maji na joto la 70 ° C. Teknolojia hii baadaye ikawa mfano wa zaidi ya GeoPP 400 za binary duniani.

Uwezo wa Pauzhetskaya GeoPP, uliozinduliwa mnamo 1966, hapo awali ulikuwa MW 5 na baadaye ukaongezwa hadi MW 12. Hivi sasa, kitengo cha binary kinajengwa kwenye kituo, ambacho kitaongeza uwezo wake kwa MW 2.5 mwingine.

Uendelezaji wa nishati ya joto katika USSR na Urusi ulizuiliwa na upatikanaji wa vyanzo vya jadi vya nishati - mafuta, gesi, makaa ya mawe, lakini haukuacha. Vifaa vikubwa zaidi vya nishati ya jotoardhi kwa sasa ni Verkhne-Mutnovskaya GeoPP yenye uwezo wa jumla wa vitengo vya nguvu vya MW 12, iliyoanza kutumika mwaka wa 1999, na Mutnovskaya GeoPP yenye uwezo wa MW 50 (2002).

Mutnovskaya na Verkhne-Mutnovskaya GeoPPs ni vitu vya kipekee sio tu kwa Urusi, bali pia kwa kiwango cha kimataifa. Vituo hivyo viko chini ya volcano ya Mutnovsky, kwenye urefu wa mita 800 juu ya usawa wa bahari, na hufanya kazi katika hali mbaya ya hali ya hewa, ambapo kuna majira ya baridi kwa miezi 9-10 ya mwaka. Vifaa vya Mutnovsky GeoPPs, kwa sasa ni moja ya kisasa zaidi ulimwenguni, viliundwa kabisa katika biashara za uhandisi wa nguvu za ndani.

Hivi sasa, sehemu ya vituo vya Mutnovsky katika muundo wa jumla wa matumizi ya nishati ya kitovu cha nishati ya Kati Kamchatka ni 40%. Kuna mipango ya kuongeza uwezo katika miaka ijayo.

Kutaja maalum inapaswa kufanywa kuhusu maendeleo ya petrothermal ya Kirusi. Hatuna vituo vikubwa vya kuchimba visima bado, lakini tuna teknolojia za juu za kuchimba visima kwa kina kirefu (karibu kilomita 10), ambazo pia hazina analogues duniani. Maendeleo yao zaidi yatapunguza kwa kiasi kikubwa gharama za kuunda mifumo ya mafuta ya petroli. Watengenezaji wa teknolojia na miradi hii ni N. A. Gnatus, M. D. Khutorskoy (Taasisi ya Jiolojia ya Chuo cha Sayansi cha Urusi), A. S. Nekrasov (Taasisi ya Utabiri wa Kitaifa wa Uchumi wa Chuo cha Sayansi cha Urusi) na wataalamu kutoka Kiwanda cha Turbine cha Kaluga. Hivi sasa, mradi wa mfumo wa mzunguko wa petrothermal nchini Urusi uko katika hatua ya majaribio.

Nishati ya mvuke ina matarajio nchini Urusi, ingawa ni mbali sana: kwa sasa uwezo ni mkubwa sana na nafasi ya nishati ya jadi ni nguvu. Wakati huo huo, katika idadi ya maeneo ya mbali ya nchi, matumizi ya nishati ya joto ni faida ya kiuchumi na tayari iko katika mahitaji. Hizi ni maeneo yenye uwezo mkubwa wa nishati (Chukotka, Kamchatka, Visiwa vya Kuril - sehemu ya Urusi ya "ukanda wa moto wa Dunia" wa Pasifiki, milima ya Siberia ya Kusini na Caucasus) na wakati huo huo mbali na kukatwa kutoka katikati. vifaa vya nishati.

Labda, katika miongo ijayo, nishati ya joto katika nchi yetu itakua haswa katika mikoa kama hiyo.

Kirill Degtyarev,
Mtafiti, Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow M. V. Lomonosova
"Sayansi na Maisha" No. 9, No. 10 2013

Jamii ilipoendelea na kuimarika, ubinadamu ulianza kutafuta zaidi na zaidi na wakati huo huo njia za kiuchumi za kupata nishati. Kwa kusudi hili, vituo mbalimbali vinajengwa leo, lakini wakati huo huo, nishati iliyo ndani ya matumbo ya dunia hutumiwa sana. Je, ikoje? Hebu jaribu kufikiri.

Nishati ya jotoardhi

Tayari kutoka kwa jina ni wazi kwamba inawakilisha joto la mambo ya ndani ya dunia. Chini ya ukoko wa dunia kuna safu ya magma, ambayo ni silicate ya kioevu ya moto inayoyeyuka. Kulingana na data ya utafiti, uwezo wa nishati ya joto hili ni kubwa zaidi kuliko nishati ya hifadhi ya dunia gesi asilia, pamoja na mafuta. Magma - lava - huja juu ya uso. Zaidi ya hayo, shughuli kubwa zaidi huzingatiwa katika tabaka hizo za dunia ambazo mipaka ya sahani za tectonic iko, na vile vile ambapo ukonde wa dunia una sifa ya wembamba. Nishati ya mvuke kutoka duniani hupatikana kama ifuatavyo: lava na rasilimali za maji Sayari hugusa, na kusababisha maji ya joto kwa kasi. Hii inasababisha mlipuko wa gia, uundaji wa kinachojulikana kama maziwa ya moto na mikondo ya chini ya maji. Hiyo ni, haswa matukio ya asili ambayo mali zao hutumiwa kikamilifu kama nishati.

Chemchemi za jotoardhi bandia

Nishati iliyomo kwenye matumbo ya dunia lazima itumike kwa busara. Kwa mfano, kuna wazo la kuunda boilers chini ya ardhi. Ili kufanya hivyo, unahitaji kuchimba visima viwili vya kina cha kutosha, ambacho kitaunganishwa chini. Hiyo ni, zinageuka kuwa nishati ya joto inaweza kupatikana karibu na kona yoyote ya ardhi viwandani: kupitia kisima kimoja, maji baridi yatapigwa ndani ya malezi, na kwa njia ya pili, maji ya moto au mvuke yatatolewa. Vyanzo vya joto vya bandia vitakuwa na faida na busara ikiwa joto linalosababisha hutoa nishati zaidi. Mvuke inaweza kutumwa kwa jenereta za turbine, ambazo zitazalisha umeme.

Bila shaka, joto lililoondolewa ni sehemu tu ya kile kinachopatikana akiba ya jumla. Lakini ikumbukwe kwamba joto la kina litajazwa tena kila wakati kwa sababu ya michakato ya ukandamizaji wa miamba na stratification ya udongo wa chini. Kama wataalam wanasema, ukoko wa dunia hukusanya joto, ambalo jumla yake ni mara 5000 zaidi ya thamani ya kalori ya udongo wote wa chini wa dunia kwa ujumla. Inatokea kwamba wakati wa uendeshaji wa vituo vya joto vilivyotengenezwa kwa bandia vinaweza kuwa na ukomo.

Makala ya vyanzo

Vyanzo vinavyowezesha kupata nishati ya jotoardhi ni vigumu sana kutumia kikamilifu. Zinapatikana katika nchi zaidi ya 60 ulimwenguni kote, na idadi kubwa zaidi ya volkano za ardhini kwenye eneo la pete ya moto ya volkano ya Pasifiki. Lakini katika mazoezi zinageuka kuwa vyanzo vya jotoardhi ndani mikoa mbalimbali walimwengu ni tofauti kabisa katika mali zao, yaani wastani wa joto, madini, utungaji wa gesi, asidi na kadhalika.

Giza ni vyanzo vya nishati Duniani, upekee wake ni kwamba hutapika maji yanayochemka kwa vipindi fulani. Baada ya mlipuko kutokea, bwawa huwa halina maji; chini yake unaweza kuona mkondo unaoingia ndani kabisa ya ardhi. Geyser kama vyanzo vya nishati hutumiwa katika mikoa kama Kamchatka, Iceland, New Zealand na Marekani Kaskazini, na gia moja zinapatikana katika maeneo mengine.

Nishati inatoka wapi?

Magma isiyopozwa iko karibu sana na uso wa dunia. Gesi na mvuke hutolewa kutoka humo, ambayo huinuka na kupita kwenye nyufa. Kuchanganya na maji ya ardhini, huwafanya kuwa na joto na wenyewe hugeuka kuwa maji ya moto ambayo vitu vingi huyeyuka. Maji hayo hutolewa kwenye uso wa dunia kwa namna ya vyanzo mbalimbali vya joto: chemchemi za moto, chemchemi za madini, gia, na kadhalika. Kulingana na wanasayansi, matumbo ya moto ya dunia ni mapango au vyumba vilivyounganishwa na vifungu, nyufa na njia. Wanajazwa tu na maji ya chini ya ardhi, na karibu nao kuna mifuko ya magma. Hivi ndivyo nishati ya joto ya dunia inavyozalishwa kwa asili.

Uwanja wa umeme wa dunia

Kuna chanzo kingine mbadala cha nishati asilia, ambacho kinaweza kutumika tena, ni rafiki wa mazingira, na ni rahisi kutumia. Kweli, chanzo hiki bado kinasomwa tu na haitumiwi katika mazoezi. Kwa hiyo, nishati inayowezekana Dunia iko kwenye uwanja wake wa umeme. Nishati inaweza kupatikana kwa njia hii kwa kusoma sheria za msingi za umemetuamo na sifa za uwanja wa umeme wa Dunia. Kwa asili, sayari yetu, kutoka kwa mtazamo wa umeme, ni capacitor ya spherical iliyoshtakiwa hadi volts 300,000. Nyanja yake ya ndani ina malipo hasi, na moja ya nje - ionosphere - ni chanya. ni kizio. Kupitia hiyo kuna mtiririko wa mara kwa mara wa mikondo ya ionic na convective, ambayo hufikia nguvu ya maelfu mengi ya amperes. Hata hivyo, tofauti ya uwezo kati ya sahani haipunguzi.

Hii inaonyesha kuwa kwa asili kuna jenereta, jukumu ambalo ni kujaza mara kwa mara uvujaji wa malipo kutoka kwa sahani za capacitor. Jukumu la jenereta kama hiyo ni uwanja wa sumaku wa Dunia, unaozunguka pamoja na sayari yetu katika mtiririko upepo wa jua. Nishati ya uwanja wa sumaku wa Dunia inaweza kupatikana kwa usahihi kwa kuunganisha mtumiaji wa nishati kwenye jenereta hii. Ili kufanya hivyo, unahitaji kufunga msingi wa kuaminika.

Vyanzo vinavyoweza kurejeshwa

Kadiri idadi ya watu katika sayari yetu inavyoongezeka kwa kasi, tunahitaji nishati zaidi na zaidi ili kuwawezesha watu wetu. Nishati iliyomo kwenye matumbo ya dunia inaweza kuwa tofauti sana. Kwa mfano, kuna vyanzo mbadala: nishati ya upepo, jua na maji. Wao ni rafiki wa mazingira, na kwa hiyo wanaweza kutumika bila hofu ya kuharibu mazingira.

Nishati ya maji

Njia hii imetumika kwa karne nyingi. Imejengwa leo kiasi kikubwa mabwawa na mabwawa ambayo maji hutumika kuzalisha nishati ya umeme. Kiini cha uendeshaji wa utaratibu huu ni rahisi: chini ya ushawishi wa mtiririko wa mto, magurudumu ya turbines yanazunguka, na ipasavyo, nishati ya maji inabadilishwa kuwa umeme.

Leo kuna idadi kubwa ya mitambo ya umeme wa maji ambayo hubadilisha nishati ya mtiririko wa maji ndani ya umeme. Upekee wa njia hii ni kwamba zinafanywa upya, na, ipasavyo, miundo kama hiyo ina gharama ya chini. Ndiyo maana, licha ya ukweli kwamba ujenzi wa vituo vya umeme vya maji huchukua muda mrefu sana, na mchakato yenyewe ni wa gharama kubwa sana, miundo hii bado ina faida kubwa juu ya viwanda vinavyotumia umeme.

Nishati ya jua: kisasa na kuahidi

Nishati ya jua hupatikana kwa kutumia paneli za jua, lakini teknolojia za kisasa zinaruhusu matumizi ya njia mpya kwa hili. Mfumo mkubwa zaidi ulimwenguni umejengwa katika jangwa la California. Inatoa nishati kikamilifu kwa nyumba 2,000. Ubunifu hufanya kazi kama ifuatavyo: vioo vinaonyesha miale ya jua, ambayo hutumwa kwenye boiler ya maji ya kati. Inachemsha na kugeuka kuwa mvuke, ambayo huzunguka turbine. Ni, kwa upande wake, imeunganishwa na jenereta ya umeme. Upepo pia unaweza kutumika kama nishati ambayo Dunia inatupa. Upepo hupandisha tanga na kugeuza vinu. Na sasa, kwa msaada wake, unaweza kuunda vifaa ambavyo vitatoa nishati ya umeme. Kwa kuzungusha vile vya windmill, huendesha shimoni la turbine, ambalo kwa upande wake linaunganishwa na jenereta ya umeme.

Nishati ya ndani ya Dunia

Ilionekana kama matokeo ya michakato kadhaa, kuu ikiwa ni kuongezeka na mionzi. Kulingana na wanasayansi, malezi ya Dunia na misa yake ilitokea zaidi ya miaka milioni kadhaa, na hii ilitokea kwa sababu ya malezi ya sayari. Walishikamana, na ipasavyo, umati wa Dunia ukawa zaidi na zaidi. Baada ya sayari yetu kuanza kuwa na misa yake ya kisasa, lakini bado ilikuwa haina angahewa, miili ya meteoroid na asteroid ilianguka bila kuzuiliwa juu yake. Utaratibu huu unaitwa kwa usahihi kuongezeka, na ulisababisha kutolewa kwa nishati muhimu ya mvuto. Na kadiri miili iliyoigonga sayari inavyokuwa kubwa, ndivyo kiasi cha nishati iliyomo kwenye matumbo ya Dunia inavyoongezeka.

Tofauti hii ya mvuto ilisababisha ukweli kwamba vitu vilianza kutawanyika: vitu vizito vilizama tu, wakati vile vyepesi na tete vilielea juu. Utofautishaji pia uliathiri kutolewa kwa ziada kwa nishati ya uvutano.

Nishati ya Atomiki

Kutumia nishati ya dunia kunaweza kutokea kwa njia tofauti. Kwa mfano, kwa njia ya ujenzi wa mitambo ya nyuklia, wakati nishati ya joto hutolewa kutokana na kuoza kwa chembe ndogo zaidi za suala la atomiki. Mafuta kuu ni uranium, ambayo iko ndani ukoko wa dunia. Wengi wanaamini kwamba njia hii ya kuzalisha nishati ni ya kuahidi zaidi, lakini matumizi yake yanahusishwa na matatizo kadhaa. Kwanza, urani hutoa mionzi inayoua viumbe vyote vilivyo hai. Kwa kuongeza, ikiwa dutu hii inaingia kwenye udongo au anga, basi halisi maafa ya kiteknolojia. Matokeo ya kusikitisha ya ajali hiyo Kiwanda cha nguvu cha nyuklia cha Chernobyl tunapitia hadi leo. Hatari iko katika ukweli kwamba taka za mionzi zinaweza kutishia viumbe vyote kwa muda mrefu sana, kwa milenia.

Wakati mpya - mawazo mapya

Bila shaka, watu hawaishii hapo, na kila mwaka majaribio zaidi na zaidi yanafanywa kutafuta njia mpya za kupata nishati. Ikiwa nishati ya joto ya dunia inapatikana kwa urahisi kabisa, basi njia zingine sio rahisi sana. Kwa mfano, inawezekana kabisa kutumia gesi ya kibaolojia, ambayo hupatikana kwa taka zinazooza, kama chanzo cha nishati. Inaweza kutumika kwa kupokanzwa nyumba na kupokanzwa maji.

Kwa kuongezeka, zinajengwa wakati mabwawa na turbines zimewekwa kwenye midomo ya hifadhi, ambazo zinaendeshwa na kupungua na mtiririko wa mawimbi, kwa mtiririko huo, kuzalisha umeme.

Kwa kuchoma takataka tunapata nishati

Njia nyingine, ambayo tayari inatumika nchini Japan, ni uundaji wa mitambo ya kuteketeza taka. Leo zimejengwa huko Uingereza, Italia, Denmark, Ujerumani, Ufaransa, Uholanzi na USA, lakini huko Japan tu biashara hizi zilianza kutumiwa sio tu kwa madhumuni yao yaliyokusudiwa, bali pia kuzalisha umeme. Viwanda vya ndani huchoma 2/3 ya taka zote, na viwanda vina vifaa vya turbine za mvuke. Ipasavyo, wanatoa joto na umeme kwa maeneo ya karibu. Kwa kuongezea, kwa suala la gharama, kujenga biashara kama hiyo ni faida zaidi kuliko kujenga kiwanda cha nguvu cha mafuta.

Matarajio ya kutumia joto la Dunia ambapo volkano zimejilimbikizia inaonekana ya kuvutia zaidi. Katika kesi hii, hakutakuwa na haja ya kuchimba Dunia kwa undani sana, kwa kuwa tayari kwa kina cha mita 300-500 joto litakuwa angalau mara mbili ya kiwango cha kuchemsha cha maji.

Pia kuna njia ya kuzalisha umeme kama Hydrojeni - rahisi na rahisi zaidi kipengele cha kemikali- inaweza kuchukuliwa kuwa mafuta bora, kwa sababu iko ambapo kuna maji. Ukichoma hidrojeni, unaweza kupata maji, ambayo hutengana na oksijeni na hidrojeni. Moto wa hidrojeni yenyewe hauna madhara, yaani, hautasababisha madhara kwa mazingira. Upekee wa kipengele hiki ni kwamba ina thamani ya juu ya kalori.

Nini kinafuata?

Bila shaka nishati shamba la sumaku Dunia au ile inayopatikana kutoka kwa mitambo ya nyuklia haiwezi kukidhi kikamilifu mahitaji yote ya wanadamu, ambayo yanaongezeka kila mwaka. Hata hivyo, wataalam wanasema kwamba hakuna sababu ya kuwa na wasiwasi, kwa kuwa rasilimali za mafuta za sayari bado zinatosha. Zaidi ya hayo, vyanzo vipya zaidi na zaidi, rafiki wa mazingira na vinavyoweza kufanywa upya, vinatumiwa.

Tatizo la uchafuzi wa mazingira bado, na linakua kwa kasi sana. Kiasi uzalishaji wa madhara huenda mbali na kiwango, ipasavyo, hewa tunayopumua ni hatari, maji yana uchafu hatari, na udongo hupungua polepole. Ndio maana ni muhimu sana kusoma mara moja jambo kama nishati kwenye matumbo ya Dunia ili kutafuta njia za kupunguza hitaji la mafuta ya kisukuku na kutumia kikamilifu vyanzo vya nishati visivyo vya jadi.

Nishati hii ni ya vyanzo mbadala. Siku hizi, wanazidi kutaja uwezekano wa kupata rasilimali ambazo sayari inatupa. Tunaweza kusema kwamba tunaishi katika enzi ya mtindo kwa nishati mbadala. Suluhu nyingi za kiufundi, mipango, na nadharia zinaundwa katika eneo hili.

Iko ndani ya kina kirefu cha dunia na ina mali ya upyaji, kwa maneno mengine, haina mwisho. Rasilimali za zamani, kulingana na wanasayansi, zimeanza kuisha, mafuta, makaa ya mawe na gesi yatakauka.

Nesjavellir Geothermal Power Plant, Aisilandi

Kwa hiyo, tunaweza kujiandaa hatua kwa hatua kupitisha mbinu mpya mbadala za uzalishaji wa nishati. Chini ya ukoko wa dunia kuna msingi wenye nguvu. Joto lake linaanzia 3000 hadi 6000 digrii. Harakati za sahani za lithospheric zinaonyesha nguvu zake kubwa. Inajidhihirisha kwa namna ya mlipuko wa volkeno ya magma. Uozo wa mionzi hutokea kwenye vilindi, wakati mwingine husababisha majanga hayo ya asili.

Kwa kawaida, magma hupasha joto uso bila kwenda zaidi yake. Hii inaunda gia au madimbwi ya maji yenye joto. Kwa hivyo unaweza kutumia michakato ya kimwili V kwa madhumuni sahihi kwa ubinadamu.

Aina za vyanzo vya nishati ya jotoardhi

Kawaida imegawanywa katika aina mbili: nishati ya hydrothermal na petrothermal. Ya kwanza huundwa kutokana na chemchemi za joto, na aina ya pili ni tofauti ya joto juu ya uso na kina kirefu duniani. Kuelezea kwa maneno yako mwenyewe, chanzo cha hydrothermal kina mvuke na maji ya moto, wakati chanzo cha petrothermal kinafichwa chini ya ardhi.

Ramani ya uwezo wa kuendeleza nishati ya jotoardhi duniani

Kwa nishati ya petrothermal, ni muhimu kuchimba visima viwili, kujaza moja kwa maji, baada ya hapo mchakato wa mvuke utatokea, ambao utakuja juu ya uso. Kuna madarasa matatu ya maeneo ya jotoardhi:

Jotoardhi - iko karibu na sahani za bara. Kiwango cha joto zaidi ya 80C/km. Kwa mfano, jumuiya ya Italia ya Larderello. Kuna kiwanda cha nguvu huko
Nusu ya joto - joto 40 - 80 C / km. Hizi ni vyanzo vya maji vya asili vinavyojumuisha miamba iliyogawanyika. Katika baadhi ya maeneo nchini Ufaransa, majengo yana joto kwa njia hii.
Kawaida - gradient chini ya 40 C / km. Uwakilishi wa maeneo kama haya ni ya kawaida

Wao ni chanzo bora kwa matumizi. Wamo ndani mwamba, kwa kina fulani. Wacha tuangalie uainishaji kwa undani zaidi:

Epithermal - joto kutoka 50 hadi 90 C
Mesothermal - 100 - 120 s
Hypothermal - zaidi ya 200 s

Aina hizi zinajumuisha tofauti muundo wa kemikali. Kulingana na hilo, maji yanaweza kutumika kwa madhumuni mbalimbali. Kwa mfano, katika uzalishaji wa umeme, usambazaji wa joto (njia za joto), msingi wa malighafi.

Video: Nishati ya Jotoardhi

Mchakato wa kupokanzwa

Joto la maji ni digrii 50 -60, ambayo ni bora kwa kupokanzwa na usambazaji wa moto wa maeneo ya makazi. Haja ya mifumo ya joto inategemea eneo la kijiografia na hali ya hewa. Na watu wanahitaji maji ya moto kila wakati. Kwa mchakato huu, GTS (vituo vya joto vya jotoardhi) vinajengwa.

Ikiwa kwa ajili ya uzalishaji wa classic wa nishati ya joto nyumba ya boiler hutumiwa ambayo hutumia mafuta imara au gesi, basi katika uzalishaji huu chanzo cha geyser hutumiwa. Mchakato wa kiufundi ni rahisi sana, mawasiliano sawa, njia za joto na vifaa. Inatosha kuchimba kisima, kuitakasa kwa gesi, kisha kuituma na pampu kwenye chumba cha boiler, ambapo ratiba ya joto itahifadhiwa, na kisha itaingia kwenye bomba la joto.

Tofauti kuu ni kwamba hakuna haja ya kutumia boiler ya mafuta. Hii inapunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya nishati ya joto. Katika majira ya baridi, wanachama hupokea joto na maji ya moto, na katika majira ya joto tu maji ya moto.

Uzalishaji wa nguvu

Chemchemi za maji moto na gia hutumika kama sehemu kuu katika utengenezaji wa umeme. Kwa kusudi hili, mipango kadhaa hutumiwa, na mimea maalum ya nguvu hujengwa. Kifaa cha GTS:

Tangi ya DHW
Pampu
Kitenganishi cha gesi
Kitenganishi cha mvuke
Inazalisha turbine
Capacitor
Kuongeza pampu
Tangi-baridi

Kama tunaweza kuona, kipengele kikuu cha mzunguko ni kibadilishaji cha mvuke. Hii inakuwezesha kupata mvuke iliyosafishwa, kwa kuwa ina asidi zinazoharibu vifaa vya turbine. Inawezekana kutumia mpango mchanganyiko katika mzunguko wa teknolojia, yaani, maji na mvuke vinahusika katika mchakato. Kioevu hupitia hatua nzima ya utakaso kutoka kwa gesi, kama vile mvuke.

Mzunguko wa chanzo cha binary

Sehemu ya kazi ni kioevu yenye kiwango cha chini cha kuchemsha. Maji ya joto pia inashiriki katika uzalishaji wa umeme na hutumika kama malighafi ya sekondari.

Kwa msaada wake, mvuke kutoka kwa chanzo cha chini cha kuchemsha huundwa. GTS yenye mzunguko huo wa uendeshaji inaweza kuwa automatiska kikamilifu na hauhitaji wafanyakazi wa matengenezo. Vituo vyenye nguvu zaidi vinatumia mzunguko wa mzunguko wa mbili. Aina hii ya mitambo inaruhusu kufikia uwezo wa 10 MW. Muundo wa mzunguko wa mara mbili:

Jenereta ya mvuke
Turbine
Capacitor
Ejector
Pampu ya kulisha
Mchumi
Evaporator

Matumizi ya vitendo

Akiba kubwa ya vyanzo ni mara nyingi zaidi ya matumizi ya kila mwaka ya nishati. Lakini ni sehemu ndogo tu inayotumiwa na wanadamu. Ujenzi wa vituo ulianza 1916. Kiwanda cha kwanza cha umeme wa mvuke chenye uwezo wa MW 7.5 kiliundwa nchini Italia. Sekta hii inaendelea kikamilifu katika nchi kama vile USA, Iceland, Japan, Ufilipino, na Italia.

Ugunduzi unaoendelea wa maeneo yanayowezekana na mbinu rahisi zaidi za uchimbaji unaendelea. Uwezo wa uzalishaji unakua mwaka hadi mwaka. Ikiwa tunazingatia kiashiria cha kiuchumi, basi gharama ya sekta hiyo ni sawa na mitambo ya makaa ya mawe ya makaa ya mawe. Iceland karibu inashughulikia hisa zake za makazi na chanzo cha GT. 80% ya nyumba hutumia maji ya moto kutoka kwenye visima kwa ajili ya joto. Wataalamu kutoka Marekani wanadai kwamba kwa maendeleo sahihi, mitambo ya nishati ya jotoardhi inaweza kuzalisha mara 30 zaidi ya matumizi ya kila mwaka. Ikiwa tunazungumza juu ya uwezo, nchi 39 za ulimwengu zitaweza kujipatia umeme kikamilifu ikiwa zitatumia asilimia 100 ya ardhi ya chini ya ardhi.

Vyanzo vikuu vya nishati ya joto ya Dunia ni [, ]:

joto la tofauti ya mvuto;

joto la radiogenic;

joto la msuguano wa mawimbi;

ongezeko la joto;

joto la msuguano linalotolewa kwa sababu ya kuzunguka tofauti kwa msingi wa ndani unaohusiana na ule wa nje, msingi wa nje kuhusiana na vazi na tabaka za kibinafsi ndani ya msingi wa nje.

Hadi sasa, vyanzo vinne tu vya kwanza vimehesabiwa. Katika nchi yetu, mikopo kuu kwa hili inakwenda O.G. Sorokhtin Na S.A. Ushakov. Data hapa chini inategemea hasa mahesabu ya wanasayansi hawa.

Tofauti ya joto la mvuto wa Dunia

Moja ya mifumo muhimu zaidi katika maendeleo ya Dunia ni utofautishaji dutu yake, ambayo inaendelea hadi leo. Kwa sababu ya utofauti huu, malezi yalitokea msingi na ukoko, mabadiliko katika muundo wa msingi joho, wakati mgawanyiko ni awali dutu ya homogeneous katika sehemu za msongamano tofauti hufuatana na kutolewa nishati ya joto, na kiwango cha juu cha kutolewa kwa joto hutokea wakati suala la dunia limegawanywa msingi mnene na mzito na mabaki nyepesi ganda la silicate - vazi la dunia. Hivi sasa, wingi wa joto hili hutolewa kwenye mpaka vazi - msingi.

Nishati ya utofautishaji wa mvuto wa Dunia katika kipindi chote cha uwepo wake, ilijitokeza - 1.46*10 38 erg (1.46*10 31 J). Nishati hii kwa sehemu kubwa kwanza inaingia nishati ya kinetic mikondo ya convective ya jambo la vazi, na kisha ndani joto; sehemu nyingine yake inatumika kwa ziada compression ya mambo ya ndani ya dunia, inayotokana na mkusanyiko wa awamu mnene katika sehemu ya kati ya Dunia. Kutoka 1.46*10 38 mfano nishati ya upambanuzi wa mvuto wa Dunia iliingia katika mgandamizo wake wa ziada 0.23*10 38 mfano (0.23*10 31 J), na ilitolewa kwa namna ya joto 1.23*10 38 mfano (1.23*10 31 J) Ukubwa wa kipengele hiki cha joto huzidi kwa kiasi kikubwa kutolewa kwa aina nyingine zote za nishati duniani. Usambazaji wa wakati jumla ya thamani na kiwango cha kutolewa kwa sehemu ya joto ya nishati ya mvuto inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 3.6 .

Mchele. 3.6.

Kiwango cha kisasa kizazi cha joto wakati wa utofautishaji wa mvuto wa Dunia - 3*10 20 erg/s (3*10 13 W), ambayo inategemea ukubwa wa mtiririko wa joto wa kisasa unaopita kwenye uso wa sayari katika ( 4.2-4.3)*10 20 erg/s ((4.2-4.3)*10 13 W), ni ~ 70% .

Radiogenic joto

Husababishwa na kuoza kwa mionzi ya kutokuwa thabiti isotopu. Inayotumia nishati nyingi na ya muda mrefu ( na nusu ya maisha, zinazolingana na umri wa Dunia) ni isotopu 238 U, 235 U, 232 Th Na 40 K. Kiasi chao kikuu kinajilimbikizia ndani ukoko wa bara. Kiwango cha sasa cha kizazi joto la radiogenic:

na mwanajiofizikia wa Marekani V. Vaquier - 1.14*10 20 erg/s (1.14*10 13 W) ,
na wanajiofizikia wa Urusi O.G. Sorokhtin Na S.A. Ushakov - 1.26*10 20 erg/s(1.26*10 13 W) .

Hii ni ~ 27-30% ya mtiririko wa sasa wa joto.

Kutoka kwa jumla ya joto la kuoza kwa mionzi ndani 1.26*10 20 erg/s (1.26*10 13 W) katika ukoko wa dunia anasimama - 0.91*10 20 erg/s, na katika vazi - 0.35*10 20 erg/s. Inafuata kwamba sehemu ya joto ya radiogenic ya vazi haizidi 10% ya jumla ya upotezaji wa joto wa kisasa wa Dunia, na haiwezi kuwa chanzo kikuu cha nishati kwa michakato hai ya tectono-magmatic, ambayo kina chake kinaweza kufikia kilomita 2900; na joto la radiogenic iliyotolewa kwenye ukoko hupotea haraka uso wa dunia na kwa kweli haishiriki katika kupokanzwa mambo ya ndani ya sayari.

Katika enzi zilizopita za kijiolojia, kiasi cha joto cha radiogenic kilichotolewa kwenye vazi lazima kilikuwa kikubwa zaidi. Makadirio yake wakati wa kuundwa kwa Dunia ( miaka bilioni 4.6 iliyopita) kutoa - 6.95*10 20 erg/s. Tangu wakati huu, kumekuwa na kupungua kwa kasi kwa kasi ya kutolewa kwa nishati ya radiogenic (Mtini. 3.7 ).

Kwa muda wote duniani, imetolewa ~4.27*10 37 mfano(4.27*10 30 J) nishati ya joto ya kuoza kwa mionzi, ambayo ni karibu mara tatu ya chini kuliko jumla ya joto la upambanuzi wa mvuto.

Joto la Msuguano wa Mawimbi

Inajitokeza wakati wa mwingiliano wa mvuto wa Dunia hasa na Mwezi, kama mkubwa wa karibu zaidi. mwili wa cosmic. Kwa sababu ya mvuto wa kuheshimiana, mabadiliko ya mawimbi yanaibuka katika miili yao - uvimbe au nundu. Mawimbi ya mawimbi ya sayari, pamoja na mvuto wao wa ziada, huathiri mwendo wao. Kwa hivyo, mvuto wa nundu zote mbili za Dunia huunda jozi ya nguvu zinazofanya kazi kwenye Dunia yenyewe na kwenye Mwezi. Hata hivyo, ushawishi wa uvimbe wa karibu, unaoelekea Mwezi, una nguvu zaidi kuliko ule wa mbali. Kwa sababu ya kasi ya angular mzunguko wa Dunia ya kisasa ( 7.27*10 -5 s -1) inazidi kasi ya mzunguko wa Mwezi ( 2.66*10 -6 s -1), na dutu ya sayari sio laini, basi nundu za Dunia zinaonekana kubebwa na mzunguko wake wa mbele na kuendeleza harakati za Mwezi. Hii inapelekea mawimbi ya kiwango cha juu Ardhi daima hufika kwenye uso wake baadaye kidogo kuliko wakati huu kilele Mwezi, na wakati wa ziada wa nguvu hufanya juu ya Dunia na Mwezi (Mtini. 3.8 ) .

Maadili kamili Nguvu za mwingiliano wa mawimbi katika mfumo wa Dunia-Mwezi sasa ni ndogo na uharibifu wa mawimbi ya lithosphere unaosababishwa nao unaweza kufikia makumi machache ya sentimita, lakini husababisha kupungua kwa kasi kwa mzunguko wa Dunia na, kinyume chake, kuongeza kasi. harakati ya obiti Mwezi na umbali wake kutoka kwa Dunia. Nishati ya kinetiki ya mwendo wa nundu za mawimbi ya dunia hugeuka kuwa nishati ya joto kutokana na msuguano wa ndani wa dutu katika nundu za mawimbi.

Hivi sasa, kiwango cha kutolewa kwa nishati ya mawimbi ni G. Macdonald kiasi cha ~0.25*10 20 erg/s (0.25*10 13 W), wakati sehemu yake kuu (takriban 2/3) ni labda futa(hutenganisha) katika hydrosphere. Kwa hivyo, sehemu ya nishati ya mawimbi inayosababishwa na mwingiliano wa Dunia na Mwezi na kutawanywa katika Dunia ngumu (haswa katika asthenosphere) haizidi. 2 % jumla ya nishati ya joto inayozalishwa katika kina chake; na sehemu ya mawimbi ya jua haizidi 20 % kutokana na athari za mawimbi ya mwezi. Kwa hivyo, mawimbi madhubuti sasa hayana jukumu lolote katika kulisha michakato ya tectonic na nishati, lakini ndani katika baadhi ya kesi inaweza kufanya kama "vichochezi", kama vile matetemeko ya ardhi.

Kiasi cha nishati ya mawimbi kinahusiana moja kwa moja na umbali kati ya vitu vya nafasi. Na ikiwa umbali kati ya Dunia na Jua haufikiri mabadiliko yoyote muhimu kwenye kiwango cha wakati wa kijiolojia, basi katika mfumo wa Dunia-Mwezi parameter hii ni thamani ya kutofautiana. Bila kujali maoni juu yake, karibu watafiti wote wanakubali kwamba katika hatua za mwanzo za ukuaji wa Dunia, umbali wa Mwezi ulikuwa chini sana kuliko leo, lakini katika mchakato wa maendeleo ya sayari, kulingana na wanasayansi wengi, huongezeka polepole, na Yu.N. Avsuku umbali huu hupata mabadiliko ya muda mrefu katika mfumo wa mizunguko "kuja na kwenda" ya Mwezi. Inafuata kutokana na hili kwamba katika enzi za kijiolojia zilizopita jukumu la joto la maji katika usawa wa joto wa Dunia lilikuwa muhimu zaidi. Kwa ujumla, katika kipindi chote cha maendeleo ya Dunia, imebadilika ~3.3*10 37 mfano (3.3*10 30 J) nishati ya joto ya mawimbi (hii inategemea kuondolewa mfululizo kwa Mwezi kutoka kwa Dunia). Mabadiliko katika kiwango cha kutolewa kwa joto hili kwa muda huonyeshwa kwenye Mtini. 3.10 .

Zaidi ya nusu ya jumla ya nishati ya mawimbi ilitolewa mtoto wa jicho (uchafu)) - miaka bilioni 4.6-4.0 iliyopita, na wakati huo tu kwa sababu ya nishati hii Dunia inaweza kuongeza joto kwa ~ 500 0 C. Kuanzia marehemu Archean, mawimbi ya mwezi yalikuwa na ushawishi mdogo tu juu ya maendeleo. michakato ya endo asili inayohitaji nishati .

Acretion joto

Hili ni joto linalohifadhiwa na Dunia tangu kuundwa kwake. Inaendelea kuongezeka, ambayo ilidumu kwa makumi kadhaa ya mamilioni ya miaka, kutokana na mgongano sayari Dunia ilipata joto kubwa. Hata hivyo, hakuna makubaliano juu ya ukubwa wa joto hili. Hivi sasa, watafiti wana mwelekeo wa kuamini kwamba wakati wa mchakato wa kuongezeka Dunia ilipata, ikiwa haijakamilika, basi kuyeyuka kwa sehemu kubwa, ambayo ilisababisha utofautishaji wa awali wa Proto-Earth kuwa msingi mzito wa chuma na vazi nyepesi la silicate, na malezi "magma bahari" juu ya uso wake au kwa kina kifupi. Ingawa hata kabla ya miaka ya 1990, mfano wa Dunia yenye baridi ya msingi, ambayo polepole ilipata joto kwa sababu ya michakato iliyo hapo juu, ikifuatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati ya joto, ilizingatiwa karibu kukubalika kote.

Tathmini sahihi ya joto la msingi la ongezeko na sehemu yake iliyohifadhiwa hadi leo inahusishwa na matatizo makubwa. Na O.G. Sorokhtin Na S.A. Ushakov, ambao ni wafuasi wa Dunia ya msingi yenye baridi kiasi, kiasi cha nishati ya ongezeko inayobadilishwa kuwa joto ni - 20.13*10 38 mfano (20.13*10 31 J). Nishati hii, kwa kukosekana kwa upotezaji wa joto, itakuwa ya kutosha uvukizi kamili jambo la kidunia, kwa sababu joto linaweza kuongezeka 30 000 0 С. Lakini mchakato wa kuongezeka ulikuwa wa muda mrefu, na nishati ya athari za sayari ilitolewa tu katika tabaka za karibu za uso wa Dunia inayokua na ilipotea haraka na mionzi ya joto, hivyo joto la awali la sayari haikuwa kubwa. Ukubwa wa hii mionzi ya joto, kwenda sambamba na malezi (accretion) ya Dunia, waandishi hawa wanakadiria 19.4*10 38 mfano (19.4*10 31 J) .

Katika usawa wa kisasa wa nishati ya Dunia, joto la kuongezeka kuna uwezekano mkubwa lina jukumu ndogo.