Kolika je temperatura na dubini od 100 metara. Zimska mjerenja. Dinamika temperatura pod zemljom, u podpolju i bušotini. Kako funkcionira geotermalno grijanje i hlađenje
Promjena temperature sa dubinom. Zemljina površina se, zbog neravnomjernog snabdijevanja sunčevom toplinom, ili zagrijava ili hladi. Ove temperaturne fluktuacije prodiru vrlo plitko u debljinu Zemlje. Dakle, dnevne fluktuacije na dubini od 1 m obično se više ne oseća. Što se tiče godišnjih fluktuacija, one prodiru na različite dubine: toplim zemljama u 10-15 m, iu zemljama sa hladna zima i vruće ljeto do 25-30, pa čak i 40 m. Dublje od 30-40 m već svuda na Zemlji temperatura se održava konstantnom. Na primjer, termometar postavljen u podrumu Pariske opservatorije pokazuje 11°.85C cijelo vrijeme više od 100 godina.
Sloj sa konstantnom temperaturom posmatra se širom planete i naziva se pojasom konstantne ili neutralne temperature. Dubina ovog pojasa, u zavisnosti od klimatskim uslovima različita, a temperatura je približno prosječna godisnja temperatura ovo mjesto.
Prilikom produbljivanja u Zemlju ispod sloja konstantne temperature obično se primjećuje postepeno povećanje temperature. To su prvi primijetili radnici u dubokim rudnicima. To je uočeno i pri postavljanju tunela. Tako je, na primjer, prilikom postavljanja tunela Simplon (na Alpima), temperatura porasla na 60 °, što je stvorilo znatne poteškoće u radu. Čak više visoke temperature uočeno u dubokim bušotinama. Primjer je Chukhovskaya bunar (Gornja Šlezija), u kojoj je na dubini od 2220 g. m temperatura je bila preko 80° (83°, 1) itd. m temperatura poraste za 1°C.
Naziva se broj metara koji je potrebno da uđete duboko u Zemlju da bi temperatura porasla za 1 °C geotermalni korak. Geotermalni korak u različitim slučajevima nije isti i najčešće se kreće od 30 do 35 m. U nekim slučajevima ove fluktuacije mogu biti i veće. Na primjer, u državi Michigan (SAD), u jednoj od bušotina koja se nalazi u blizini jezera. Michigan, pokazalo se da geotermalna faza nije bila 33, nego 70 m Naprotiv, vrlo mali geotermalni korak uočen je u jednoj od bušotina u Meksiku, tamo na dubini od 670 m bila je voda temperature 70°. Tako se pokazalo da je geotermalna faza tek oko 12 m. Mali geotermalni stepenici se takođe primećuju u vulkanskim regionima, gde na malim dubinama još uvek mogu biti neohlađeni slojevi magmatskih stena. Ali svi takvi slučajevi nisu toliko pravila koliko izuzeci.
Postoji mnogo razloga koji utiču na geotermalni stadijum. (Pored gore navedenog, možete naznačiti različitu toplinsku provodljivost stijene, o prirodi posteljine itd.
Teren je od velike važnosti u raspodjeli temperatura. Potonje se jasno može vidjeti na priloženom crtežu (slika 23), koji prikazuje dio Alpa duž linije tunela Simplon, sa geoizotermama iscrtanim isprekidanom linijom (tj. linijama jednakih temperatura unutar Zemlje). Geoizoterme ovdje kao da ponavljaju reljef, ali s dubinom utjecaj reljefa postepeno opada. (Snažno savijanje geoizoterme u Balleu naniže je posljedica snažne cirkulacije vode koja je ovdje uočena.)
Temperatura Zemlje na velikim dubinama. Zapažanja o temperaturama u bušotinama, čija dubina rijetko prelazi 2-3 km, Naravno, oni ne mogu dati predstavu o temperaturama dubljih slojeva Zemlje. Ali tu nam u pomoć priskaču neke pojave iz života. zemljine kore. Vulkanizam je jedan od takvih fenomena. Vulkani su rasprostranjeni zemljine površine, donose rastopljenu lavu na površinu Zemlje, čija je temperatura preko 1000°. Stoga na velikim dubinama imamo temperature koje prelaze 1000°.
Bilo je vremena kada su naučnici, na osnovu geotermalne faze, pokušavali da izračunaju dubinu na kojoj temperature mogu biti i do 1000-2000°. Međutim, takvi proračuni se ne mogu smatrati dovoljno potkrijepljenim. Zapažanja o temperaturi rashladne bazaltne kugle i teorijski proračuni daju razlog da se kaže da vrijednost geotermalnog koraka raste sa dubinom. Ali u kojoj mjeri i u kojoj dubini ide takvo povećanje, također još ne možemo reći.
Ako pretpostavimo da temperatura kontinuirano raste sa dubinom, onda bi je u centru Zemlje trebalo mjeriti u desetinama hiljada stepeni. Na takvim temperaturama sve nam poznate stijene trebale bi prijeći u tečno stanje. Istina, unutar Zemlje postoji ogroman pritisak, a o stanju tijela pri takvim pritiscima ne znamo ništa. Međutim, nemamo podataka koji bi tvrdili da temperatura kontinuirano raste sa dubinom. Sada većina geofizičara dolazi do zaključka da temperatura unutar Zemlje teško može biti veća od 2000°.
Izvori toplote. Što se tiče izvora toplote koji određuju unutrašnju temperaturu Zemlje, oni mogu biti različiti. Na osnovu hipoteza koje smatraju da je Zemlja formirana od usijane i rastopljene mase, unutrašnja toplota se mora smatrati zaostalom toplotom tela koje se topi sa površine. Međutim, postoji razlog za vjerovanje da bi uzrok unutrašnje visoke temperature Zemlje mogao biti radioaktivni raspad uranijuma, torija, aktinouranija, kalija i drugih elemenata sadržanih u stijenama. radioaktivnih elemenata uglavnomčesti su u kiselim stijenama površinske ljuske Zemlje, rjeđe su u dubokim bazičnim stijenama. Istovremeno, osnovne stijene su njima bogatije od željeznih meteorita, koji se smatraju fragmentima unutrašnjih dijelova kosmičkih tijela.
Unatoč maloj količini radioaktivnih tvari u stijenama i njihovom sporom raspadu, ukupna količina topline koja nastaje radioaktivnim raspadom je velika. Sovjetski geolog V. G. Khlopin izračunali su da su radioaktivni elementi sadržani u gornjoj 90-kilometarskoj ljusci Zemlje dovoljni da pokriju gubitak topline planete zračenjem. Zajedno sa radioaktivnog raspada toplotnu energiju oslobađa se tokom kompresije Zemljine materije, sa hemijske reakcije i tako dalje.
- Izvor-
Polovinkin, A.A. Osnove opšte geografije / A.A. Polovinkin.- M.: Državna prosvetna i pedagoška izdavačka kuća Ministarstva prosvete RSFSR, 1958.- 482 str.
Broj pregleda: 179
Zamislite dom koji je uvijek na ugodnoj temperaturi, bez sistema grijanja ili hlađenja na vidiku. Ovaj sistem radi efikasno, ali ne zahtijeva složeno održavanje ili posebna znanja vlasnika.
Svjež zrak, čuje se cvrkut ptica i vjetar kako se lijeno igra sa lišćem na drveću. Kuća prima energiju iz zemlje, kao i lišće, koje prima energiju iz korena. Sjajna slika, zar ne?
Geotermalni sistemi grijanja i hlađenja čine ovo stvarnošću. Geotermalni NVK sistemi a (grijanje, ventilacija i klimatizacija) koristi temperaturu tla za grijanje zimi i hlađenje ljeti.
Kako funkcionira geotermalno grijanje i hlađenje
Temperatura okruženje mijenja se s godišnjim dobima, ali se podzemna temperatura ne mijenja toliko zbog izolacijskih svojstava zemlje. Na dubini od 1,5-2 metra temperatura ostaje relativno konstantna tijekom cijele godine. Geotermalni sistem se obično sastoji od opreme za unutrašnju obradu, podzemnog sistema cijevi koji se naziva podzemna petlja i/ili pumpe za cirkulaciju vode. Sistem koristi stalnu temperaturu Zemlje da obezbedi "čistu i besplatnu" energiju.
(Nemojte brkati koncept geotermalnog NHC sistema sa „geotermalnom energijom“ – procesom u kojem se električna energija proizvodi direktno iz topline u zemlji. U potonjem slučaju se koristi drugačija vrsta opreme i drugi procesi, svrha od kojih je obično zagrijavanje vode do tačke ključanja.)
Cijevi koje čine podzemnu petlju obično su izrađene od polietilena i mogu se polagati horizontalno ili vertikalno ispod zemlje, ovisno o terenu. Ako je vodonosnik dostupan, onda inženjeri mogu dizajnirati sistem "otvorene petlje" bušenjem bunara u podzemnoj vodi. Voda se ispumpava, prolazi kroz izmjenjivač topline, a zatim se "ponovnim ubrizgavanjem" ubrizgava u isti vodonosnik.
Zimi voda, prolazeći kroz podzemnu petlju, apsorbira toplinu zemlje. Unutrašnja oprema dodatno podiže temperaturu i distribuira je po cijeloj zgradi. To je kao klima uređaj koji radi u rikverc. Tokom ljeta, geotermalni NWC sistem izvlači toplu vodu iz zgrade i prenosi je kroz podzemnu petlju/pumpu do bunara za ponovno ubrizgavanje, odakle voda ulazi u hladnije tlo/akvifer.
Za razliku od konvencionalnih sistema grijanja i hlađenja, geotermalni HVAC sistemi ne koriste fosilna goriva za proizvodnju topline. Oni jednostavno uzimaju toplotu iz zemlje. Obično se električna energija koristi samo za rad ventilatora, kompresora i pumpe.
Postoje tri glavne komponente u geotermalnom sistemu hlađenja i grijanja: toplotna pumpa, fluid za izmjenu toplote (otvoreni ili zatvoreni sistem) i sistem za dovod vazduha (cevni sistem).
Za geotermalne toplotne pumpe, kao i za sve druge tipove toplotnih pumpi, meren je omjer njihovog korisnog delovanja i energije utrošene za ovo delovanje (EFIKASNOST). Većina sistema geotermalnih toplotnih pumpi ima efikasnost od 3,0 do 5,0. To znači da sistem pretvara jednu jedinicu energije u 3-5 jedinica toplote.
Geotermalni sistemi ne zahtijevaju složeno održavanje. Pravilno postavljena, što je vrlo važno, podzemna petlja može ispravno služiti nekoliko generacija. Ventilator, kompresor i pumpa su smešteni unutra unutra i zaštićeni od promjena vremenskim uvjetima stoga njihov vijek trajanja može trajati mnogo godina, često decenija. Rutinske periodične provere, pravovremena zamena filtera i godišnje čišćenje spirale su jedino održavanje koje je potrebno.
Korisničko iskustvo geotermalni NEC sistemima
Geotermalni NVC sistemi se koriste više od 60 godina širom svijeta. Rade sa prirodom, a ne protiv nje, i ne odišu gasovi staklene bašte(kao što je ranije navedeno, oni troše manje električne energije jer koriste konstantnu temperaturu tla).
Geotermalni NVC sistemi sve više postaju atributi zelenih domova, kao dio rastućeg pokreta zelene gradnje. Zeleni projekti činili su 20 posto svih kuća izgrađenih u SAD-u prošle godine. Članak u Wall Street Journalu kaže da će do 2016. godine budžet zelene zgrade porasti sa 36 milijardi dolara godišnje na 114 milijardi dolara. To će iznositi 30-40 posto cjelokupnog tržišta nekretnina.
Ali veliki dio informacija o geotermalnom grijanju i hlađenju zasnovan je na zastarjelim podacima ili nepotkrijepljenim mitovima.
Uništavanje mitova o geotermalnim NWC sistemima
1. Geotermalni NVC sistemi nisu obnovljiva tehnologija jer koriste električnu energiju.
Činjenica: Geotermalni HVAC sistemi koriste samo jednu jedinicu električne energije za proizvodnju do pet jedinica za hlađenje ili grijanje.
2. Sunčeva energija i energija vjetra su povoljnije obnovljive tehnologije u odnosu na geotermalne NVC sisteme.
Činjenica: Geotermalni NVC sistemi za jedan dolar obrađuju četiri puta više kilovata/sati nego što generiraju solarna ili energija vjetra za isti dolar. Ove tehnologije se, naravno, mogu igrati važnu ulogu za životnu sredinu, ali geotermalni NVC sistem je često najefikasniji i najekonomičniji način za smanjenje uticaja na životnu sredinu.
3. Geotermalni NVC sistem zahtijeva puno prostora za smještaj polietilenskih cijevi podzemne petlje.
Činjenica: U zavisnosti od terena, podzemna petlja može biti locirana okomito, što znači da je potrebna mala površina. Ako postoji raspoloživ vodonosnik, tada je potrebno samo nekoliko kvadratnih metara površine. Imajte na umu da se voda vraća u isti vodonosnik iz kojeg je uzeta nakon što je prošla kroz izmjenjivač topline. Dakle, voda ne otiče i ne zagađuje vodonosnik.
4. HVK geotermalne toplotne pumpe su bučne.
Činjenica: Sistemi su veoma tihi i napolju nema opreme da ne ometaju komšije.
5. Geotermalni sistemi se na kraju istroše.
Činjenica: Podzemne petlje mogu trajati generacijama. Oprema za izmjenu topline obično traje decenijama jer je zaštićena u zatvorenom prostoru. Kada dođe vrijeme za potrebnu zamjenu opreme, cijena takve zamjene je mnogo manja od nove. geotermalni sistem, budući da su podzemna petlja i bunar njeni najskuplji dijelovi. Novo tehnička rješenja eliminiše problem zadržavanja toplote u zemlji, tako da sistem može da razmenjuje temperature u neograničenim količinama. U prošlosti je bilo slučajeva pogrešno izračunatih sistema koji su zapravo pregrijavali ili pothlađivali tlo do tačke u kojoj više nije postojala temperaturna razlika potrebna za rad sistema.
6. Geotermalni HVAC sistemi rade samo za grijanje.
Činjenica: jednako efikasno rade za hlađenje i mogu biti dizajnirani tako da nema potrebe za dodatnim rezervnim izvorom topline. Iako neki kupci odlučuju da je isplativije imati mali rezervni sistem za najhladnija vremena. To znači da će njihova podzemna petlja biti manja i samim tim jeftinija.
7. Geotermalni HVAC sistemi ne mogu istovremeno grijati vodu za domaćinstvo, vodu u bazenu i grijati kuću.
Činjenica: Sistemi mogu biti dizajnirani da obavljaju više funkcija u isto vrijeme.
8. Geotermalni NHC sistemi zagađuju tlo rashladnim fluidima.
Činjenica: Većina sistema koristi samo vodu u šarkama.
9. Geotermalni NWC sistemi koriste mnogo vode.
Činjenica: Geotermalni sistemi zapravo ne troše vodu. Ako se podzemna voda koristi za izmjenu temperature, tada se sva voda vraća u isti vodonosnik. U prošlosti su se zaista koristili neki sistemi koji su trošili vodu nakon što je prošla kroz izmjenjivač topline, ali se takvi sistemi danas retko koriste. Gledajući na problem sa komercijalnog stanovišta, geotermalni HC sistemi zapravo štede milione litara vode koja bi isparila u tradicionalnim sistemima.
10. Geotermalna NVC tehnologija nije finansijski izvodljiva bez državnih i regionalnih poreskih podsticaja.
Činjenica: Državni i regionalni poticaji obično iznose 30 do 60 posto ukupnih troškova geotermalnog sistema, što često može svesti početnu cijenu blizu cijene konvencionalne opreme. Standardni sistemi za klimatizaciju i klimatizaciju koštaju približno 3.000 dolara po toni toplote ili hladnoće (kuće obično koriste jednu do pet tona). Cijena geotermalnih NVC sistema kreće se od približno 5.000 dolara po toni do 8.000-9.000 dolara. Međutim, nove metode ugradnje značajno smanjuju troškove, sve do cijena konvencionalnih sistema.
Uštede se mogu postići i kroz popuste na opremu za javnu ili komercijalnu upotrebu, ili čak velike narudžbe za dom (posebno od velikih brendova kao što su Bosch, Carrier i Trane). Otvorene petlje, koje koriste pumpu i bunar za ponovno ubrizgavanje, jeftinije su za ugradnju od zatvorenih sistema.
Izvor: energyblog.nationalgeographic.com
Kiril Degtjarev, istraživač, Moskva Državni univerzitet njima. M. V. Lomonosov.
U našoj zemlji, bogatoj ugljovodonicima, geotermalna energija je vrsta egzotičnog resursa koji, u sadašnjem stanju, teško da može konkurisati naftom i gasom. Ipak, ovaj alternativni oblik energije može se koristiti gotovo svuda i prilično efikasno.
Fotografija Igora Konstantinova.
Promjena temperature tla sa dubinom.
Povećanje temperature termalnih voda i suhih stijena koje ih sadrže sa dubinom.
Promjena temperature sa dubinom u različitim regijama.
Erupcija islandskog vulkana Eyjafjallajökull ilustracija je nasilnih vulkanskih procesa koji se dešavaju u aktivnim tektonskim i vulkanskim zonama sa snažnim toplotnim tokom iz unutrašnjosti Zemlje.
Instalirani kapaciteti geotermalnih elektrana po zemljama svijeta, MW.
Distribucija geotermalnih resursa na teritoriji Rusije. Rezerve geotermalne energije, prema mišljenju stručnjaka, nekoliko su puta veće od energetskih rezervi organskih fosilnih goriva. Prema Udruženju društva za geotermalnu energiju.
Geotermalna energija je toplota unutrašnjosti Zemlje. Proizvodi se u dubinama i dolazi na površinu Zemlje različite forme i sa različitim intenzitetom.
Temperatura gornjih slojeva tla ovisi uglavnom o vanjskim (egzogenim) faktorima - sunčevoj svjetlosti i temperaturi zraka. Ljeti i tokom dana tlo se zagrijava do određene dubine, a zimi i noću se hladi prateći promjenu temperature zraka i sa određenim zakašnjenjem, povećavajući se sa dubinom. Utjecaj dnevnih kolebanja temperature zraka završava se na dubinama od nekoliko do nekoliko desetina centimetara. Sezonske fluktuacije zahvaćaju dublje slojeve tla - do desetina metara.
Na određenoj dubini - od desetina do stotina metara - temperatura tla se održava konstantnom, jednakom prosječnoj godišnjoj temperaturi zraka blizu površine Zemlje. To je lako provjeriti spuštanjem u prilično duboku pećinu.
Kada srednja godišnja temperatura vazduh u tom području je ispod nule, to se manifestuje kao permafrost (tačnije, permafrost). IN Istočni Sibir debljina, odnosno debljina, cjelogodišnjih smrznutih tla mjestimično dostiže 200-300 m.
Sa određene dubine (svoje za svaku tačku na karti) djelovanje Sunca i atmosfere toliko slabi da su endogeni (unutrašnji) faktori na prvom mjestu i unutrašnjost Zemlje se zagrijava iznutra, tako da temperatura počinje porasti sa dubinom.
Zagrijavanje dubokih slojeva Zemlje povezano je uglavnom s raspadom radioaktivnih elemenata koji se tamo nalaze, iako se nazivaju i drugi izvori topline, na primjer, fizičko-hemijski, tektonski procesi u dubokim slojevima zemljine kore i plašta. No, bez obzira na uzrok, temperatura stijena i povezanih tekućih i plinovitih tvari raste s dubinom. Rudari se suočavaju s ovim fenomenom - u dubokim rudnicima je uvijek vruće. Na dubini od 1 km, temperatura od trideset stepeni je normalna, a dublje temperatura je još viša.
Toplotni tok zemljine unutrašnjosti, koji dopire do površine Zemlje, je mali - u prosjeku, njegova snaga je 0,03-0,05 W / m 2,
ili oko 350 Wh/m 2 godišnje. Na pozadini toplotnog toka od Sunca i zraka koji se njime zagrijava, ovo je neprimjetna vrijednost: Sunce daje svakom kvadratnom metru zemljine površine oko 4000 kWh godišnje, odnosno 10 000 puta više (naravno, ovo je u prosjeku, sa ogromnim rasponom između polarnih i ekvatorijalnih širina i ovisno o drugim klimatskim i vremenskim faktorima).
Neznačajnost toplotnog toka iz dubine na površinu u većem dijelu planete povezana je s niskom toplotnom provodljivošću stijena i karakteristika geološka struktura. Ali postoje izuzeci - mjesta gdje je protok topline visok. To su, prije svega, zone tektonskih rasjeda, pojačane seizmičke aktivnosti i vulkanizma, gdje energija unutrašnjosti zemlje nalazi izlaz. Takve zone karakteriziraju termalne anomalije litosfere, ovdje toplinski tok koji dopire do površine Zemlje može biti višestruko, pa čak i za redove veličine, jači od "uobičajenog". Velika količina toplina se u ovim zonama izvlači na površinu vulkanskim erupcijama i izvorima tople vode.
Upravo su ova područja najpovoljnija za razvoj geotermalne energije. Na teritoriji Rusije, ovo je, pre svega, Kamčatka, Kurilska ostrva i Kavkaz.
Istovremeno, razvoj geotermalne energije moguć je gotovo posvuda, jer je povećanje temperature sa dubinom sveprisutna pojava, a zadatak je „izvlačenje“ topline iz crijeva, kao što se odatle crpe mineralne sirovine.
U prosjeku, temperatura raste sa dubinom za 2,5-3 o C na svakih 100 m. Odnos temperaturne razlike između dvije tačke koje leže na različitim dubinama i razlike u dubini između njih naziva se geotermalni gradijent.
Recipročan je geotermalni korak, odnosno dubinski interval na kojem temperatura raste za 1 o C.
Što je veći gradijent i, shodno tome, što je niži korak, toplina Zemljinih dubina se više približava površini i ovo područje je perspektivnije za razvoj geotermalne energije.
U različitim područjima, u zavisnosti od geološke strukture i drugih regionalnih i lokalnih uslova, brzina porasta temperature sa dubinom može dramatično varirati. Na skali Zemlje, fluktuacije u vrijednostima geotermalnih gradijenata i stepenica dostižu 25 puta. Na primjer, u državi Oregon (SAD), gradijent je 150 ° C na 1 km, a u Južna Afrika- 6 o C na 1 km.
Pitanje je koja je temperatura na velikim dubinama - 5, 10 km ili više? Ako se trend nastavi, temperatura na dubini od 10 km bi u prosjeku trebala biti oko 250-300°C. To je manje-više potvrđeno direktnim zapažanjima u ultra dubokim bunarima, iako je slika mnogo složenija od linearnog povećanja temperature. .
Na primjer, u Kolu ultra-duboki bunar, izbušenog u Baltičkom kristalnom štitu, temperatura do dubine od 3 km mijenja se brzinom od 10 °C / 1 km, a zatim geotermalni gradijent postaje 2-2,5 puta veći. Na dubini od 7 km već je zabilježena temperatura od 120 o C, na 10 km - 180 o C, a na 12 km - 220 o C.
Drugi primjer je bunar postavljen u sjevernom Kaspijskom moru, gdje je na dubini od 500 m zabilježena temperatura od 42 o C, na 1,5 km - 70 o C, na 2 km - 80 o C, na 3 km - 108 o C.
Pretpostavlja se da se geotermalni gradijent smanjuje počevši od dubine od 20-30 km: na dubini od 100 km procijenjene temperature su oko 1300-1500 o C, na dubini od 400 km - 1600 o C, u Zemljinoj jezgro (dubine veće od 6000 km) - 4000-5000 o SO.
Na dubinama do 10-12 km temperatura se mjeri kroz izbušene bušotine; tamo gdje ih nema, određuje se posrednim znakovima na isti način kao i na većim dubinama. Takvi indirektni znakovi mogu biti priroda prolaska seizmičkih valova ili temperatura lave koja eruptira.
Međutim, za potrebe geotermalne energije podaci o temperaturama na dubinama većim od 10 km još nisu od praktičnog interesa.
Na dubinama od nekoliko kilometara ima mnogo topline, ali kako je podići? Ponekad nam sama priroda rješava ovaj problem uz pomoć prirodnog rashladnog sredstva - zagrijane termalne vode koje izlaze na površinu ili leže na nama dostupnoj dubini. U nekim slučajevima, voda u dubini se zagrijava do stanja pare.
Stroga definicija pojma " termalne vode"Ne. U pravilu se podrazumijevaju vruće podzemne vode u tekućem stanju ili u obliku pare, uključujući i one koje dolaze na površinu Zemlje s temperaturom iznad 20°C, odnosno u pravilu višom od temperature zraka.
Toplo podzemne vode, para, mješavine pare i vode - ovo je hidrotermalna energija. Shodno tome, energija zasnovana na njenoj upotrebi naziva se hidrotermalna.
Situacija je složenija s proizvodnjom topline direktno iz suhih stijena - petrotermalne energije, pogotovo jer dovoljno visoke temperature, u pravilu, počinju sa dubine od nekoliko kilometara.
Na teritoriji Rusije potencijal petrotermalne energije je sto puta veći od hidrotermalne energije - 3.500 i 35 triliona tona standardnog goriva, respektivno. To je sasvim prirodno - toplina Zemljinih dubina je posvuda, a termalne vode se nalaze lokalno. Međutim, zbog očiglednih tehničkih poteškoća, većina termalnih voda se trenutno koristi za proizvodnju toplinske i električne energije.
Vode sa temperaturama od 20-30 do 100 o C pogodne su za grijanje, temperature od 150 o C i više - i za proizvodnju električne energije u geotermalnim elektranama.
Generalno, geotermalni resursi na teritoriji Rusije, u smislu tona referentnog goriva ili bilo koje druge mjerne jedinice energije, približno su 10 puta veći od rezervi fosilnih goriva.
Teoretski, samo geotermalna energija bi mogla u potpunosti zadovoljiti energetske potrebe zemlje. Praktično na ovog trenutka na većem dijelu svoje teritorije to nije izvodljivo iz tehničkih i ekonomskih razloga.
U svijetu se korištenje geotermalne energije najčešće povezuje s Islandom - državom koja se nalazi na sjevernom kraju Srednjoatlantskog grebena, u izuzetno aktivnoj tektonskoj i vulkanskoj zoni. Vjerovatno se svi sjećaju snažne erupcije vulkana Eyjafjallajökull 2010. godine.
Upravo zahvaljujući ovoj geološkoj specifičnosti Island ima ogromne rezerve geotermalne energije, uključujući tople izvore koji dolaze na površinu Zemlje i čak šikljaju u obliku gejzira.
Na Islandu se više od 60% sve potrošene energije trenutno uzima sa Zemlje. Uključujući i geotermalne izvore, obezbjeđeno je 90% grijanja i 30% proizvodnje električne energije. Dodajmo da ostatak električne energije u zemlji proizvode hidroelektrane, odnosno također koristeći obnovljivi izvor energije, zahvaljujući čemu Island izgleda kao svojevrsni globalni ekološki standard.
„Ukroćenje“ geotermalne energije u 20. veku je značajno ekonomski pomoglo Islandu. Sve do sredine prošlog veka bilo je veoma jadna zemlja, sada zauzima prvo mjesto u svijetu po instaliranom kapacitetu i proizvodnji geotermalne energije po stanovniku i u prvih deset po apsolutnoj instalisanoj snazi geotermalnih elektrana. Međutim, njegova populacija je samo 300 tisuća ljudi, što pojednostavljuje zadatak prelaska na ekološki prihvatljive izvore energije: potreba za tim je općenito mala.
Pored Islanda, visok udio geotermalne energije u ukupnom bilansu proizvodnje električne energije osiguravaju Novi Zeland i ostrvske države Jugoistočna Azija(Filipini i Indonezija), zemlje Centralne Amerike i Istočna Afrika, čiju teritoriju karakteriše i visoka seizmička i vulkanska aktivnost. Za ove zemlje, na njihovom sadašnjem nivou razvoja i potreba, geotermalna energija daje značajan doprinos društveno-ekonomskom razvoju.
(Slijedi kraj.)
Temperatura unutar zemlje je često prilično visoka subjektivni indikator, jer se tačna temperatura može dati samo na pristupačnim mjestima, na primjer, u bunaru Kola (dubina 12 km). Ali ovo mjesto pripada vanjskom dijelu zemljine kore.
Temperature različitih dubina Zemlje
Kako su naučnici otkrili, temperatura raste za 3 stepena na svakih 100 metara duboko u Zemlju. Ova brojka je konstantna za sve kontinente i dijelove globus. Takav porast temperature javlja se u gornjem dijelu zemljine kore, otprilike prvih 20 kilometara, zatim se porast temperature usporava.
Najveći porast zabilježen je u Sjedinjenim Državama, gdje je temperatura porasla za 150 stepeni na 1000 metara duboko u zemlju. Najsporiji rast zabilježen je u Južnoj Africi, termometar je porastao za samo 6 stepeni Celzijusa.
Na dubini od oko 35-40 kilometara temperatura se kreće oko 1400 stepeni. Granica plašta i vanjskog jezgra na dubini od 25 do 3000 km zagrijava se od 2000 do 3000 stepeni. Unutrašnje jezgro se zagreva na 4000 stepeni. Temperatura u samom centru Zemlje, prema najnovijim informacijama dobijenim kao rezultat složenih eksperimenata, iznosi oko 6000 stepeni. Sunce se može pohvaliti istom temperaturom na svojoj površini.
Minimalne i maksimalne temperature Zemljinih dubina
Prilikom izračunavanja minimalne i maksimalne temperature unutar Zemlje ne uzimaju se u obzir podaci pojasa konstantne temperature. U ovoj zoni temperatura je konstantna tokom cijele godine. Pojas se nalazi na dubini od 5 metara (tropi) i do 30 metara (visoke geografske širine).
Maksimalna temperatura je izmjerena i zabilježena na dubini od oko 6000 metara i iznosila je 274 stepena Celzijusa. Minimalna temperatura unutar zemlje fiksirana je uglavnom u sjevernim područjima naše planete, gdje čak i na dubini većoj od 100 metara termometar pokazuje minus temperature.
Odakle dolazi toplina i kako se distribuira u utrobi planete
Toplota unutar zemlje dolazi iz nekoliko izvora:
1) Raspad radioaktivnih elemenata;
2) Gravitaciona diferencijacija materije zagrejane u jezgru Zemlje;
3) Trenje plime (udarac Mjeseca na Zemlju, praćen usporavanjem potonjeg).
Ovo su neke opcije za pojavu topline u utrobi zemlje, ali pitanje kompletna lista i ispravnost već dostupnih otvorenih do sada.
Toplotni tok koji izlazi iz crijeva naše planete varira ovisno o strukturnim zonama. Stoga raspodjela topline na mjestu gdje se nalazi okean, planine ili ravnice ima potpuno različite pokazatelje.