Использование энергии Земли

ОТ НАШЕГО КОРРЕСПОНДЕНТА НА ФИЛИППИНАХ

В недрах земли находится большое сокровище. Это не золото, не серебро и не драгоценные камни — это огромный запас геотермальной энергии.

БО́ЛЬШАЯ часть этой энергии заключена в слоях расплавленных пород, называемых магмой. Тепло Земли — настоящее сокровище, поскольку это чистый источник энергии и он имеет преимущества перед энергией нефти, газа и атома.

Глубоко под землей температура достигает сотен и даже тысяч градусов по Цельсию. Предполагают, что количество подземного тепла, выходящего каждый год на поверхность, в пересчете на мегаватт-часы составляет 100 миллиардов. Это во много раз превышает количество электроэнергии, потребляемой во всем мире. Какая сила! Однако укротить ее совсем не просто.

Как добраться до сокровища

Какое-то количество тепла находится в почве, даже недалеко от поверхности Земли. Его можно извлечь при помощи тепловых насосов, подсоединенных к трубам, проложенным под землей. Энергию земных недр можно использовать как для обогрева домов зимой, так и для других целей. Люди, живущие неподалеку от горячих источников или в районах, где происходят активные геологические процессы, нашли и другие способы применения тепла Земли. В древности римляне, например, использовали тепло горячих источников для бань.

Но бо́льшая часть тепла сосредоточена под земной корой в слое, называемом мантией. Средняя толщина земной коры составляет 35 километров, и современные бурильные технологии не позволяют проникнуть на такую глубину. Однако земная кора состоит из многочисленных плит, и в некоторых местах, особенно на месте их стыка, она тоньше. В этих местах магма поднимается ближе к поверхности Земли и нагревает воду, попавшую в пласты горных пород. Эти пласты обычно залегают на глубине всего лишь двух-трех километров от поверхности Земли. При помощи современных бурильных технологий проникнуть туда вполне по силам. Энергию геотермальных источников можно извлечь и с пользой применять. Давайте посмотрим, как это возможно.

Энергия на службе у человека

На уровне моря вода превращается в пар при температуре 100 градусов по Цельсию. Но под землей, где давление намного выше, вода остается в жидком состоянии и при более высоких температурах *. Если температура воды в пробуренной скважине выше 175 градусов по Цельсию, то эту воду можно использовать для работы электрогенераторов.

Вода высоких температур обычно встречается в районах недавней вулканической активности, например в Тихоокеанском геосинклинальном поясе — там, на островах Тихого океана, много действующих, а также потухших вулканов. Филиппины находятся в этой зоне. И в последние годы эта страна достигла значительных успехов в использовании геотермальных источников для производства электроэнергии. Филиппины стали одним из самых крупных в мире производителей геотермальной энергии. Более 20 процентов всего электричества, потребляемого страной, получают таким способом.

Чтобы больше узнать о том, как используют запасы тепла Земли для производства электричества, наш корреспондент посетил большую геотермальную электростанцию Мак-Бан в филиппинской провинции Лагуна. Мощность электростанции составляет 426 мегаватт. Давайте посмотрим, как она работает.

Посещение геотермальной электростанции

Свернув с автотрассы, мы едем к геотермальному полю по дороге с двумя полосами движения. Приближаясь к станции, попадаем в целое царство  больших труб, по которым пар из геотермальных колодцев поступает к генератору. Пар по трубам идет и с расположенных неподалеку холмов. Через определенные промежутки огромные трубы согнуты в специальные петли, позволяющие им расширяться и сжиматься при нагревании и охлаждении.

Рядом с этим местом находится офис компании «Philippine Geothermal, Inc.», где нас приветствует оператор станции Роман Санта-Мария. Он проводит нам экскурсию по станции.

Рядом с офисом находится несколько эксплуатационных скважин. «Мы используем тот же метод бурения, что и при нефтедобыче,— говорит Роман,— разница лишь в том, что наши скважины больше в диаметре». Он продолжает: «Колодцы становятся трубопроводами, через которые горячая вода и пар под давлением поднимаются к поверхности. Именно такая смесь поступает на электростанцию». Вот два колодца, расположенные очень близко. На наш вопрос, почему они находятся так близко друг к другу, экскурсовод отвечает: «Они сближаются только у поверхности. Под землей один из них уходит вертикально вниз, а другой мы можем направить по своему усмотрению. Так как земля дорогая, то такое расположение очень выгодно. Буря колодцы близко друг к другу, мы экономим средства».

Желая узнать побольше о работе электростанции, мы спрашиваем: «Мы читали, что на этой площадке вы применяете технологию мгновенного испарения. Что это такое?» Роман объясняет: «Глубина самого глубокого колодца здесь 3 700 метров. Горячая вода находится под высоким давлением глубоко под землей. Но когда вода поднимается к поверхности, давление падает и бо́льшая часть воды мгновенно превращается в пар, отсюда и название „технология мгновенного испарения“».

По трубопроводу вода поступает в сепаратор. Здесь пар отделяется от горячей воды или геотермального рассола. Но и после этого пар еще не готов для поступления в электрогенератор. Роман поясняет: «Капли воды остаются в потоке пара. В этих каплях есть частицы веществ, которые могут попасть в турбину и повредить ее. Поэтому после сепаратора пар попадает в газоочиститель. Здесь пар очищается от этих частиц».

Экскурсовод показывает на большие трубы, покрытые изоляцией. По ним очищенный пар поступает на электростанцию, расположенную приблизительно в километре отсюда. Прежде чем пар попадает в турбину и приводит в движение генератор, его пропускают еще через один газоочиститель, чтобы удалить образовавшийся конденсат.

Вот мы забираемся на вершину холма, чтобы посмотреть оттуда на геотермальную площадку. «Общая площадь этого участка около семи квадратных километров,— говорит Роман и добавляет:— Здесь у нас 102 колодца, 63 из которых — эксплуатационные скважины. Многие другие мы используем, чтобы закачивать воду обратно в недра». На наш вопрос, зачем воду опять закачивать в недра, Роман отвечает: «Каждый час мы перерабатываем такое огромное количество горячей воды и пара, что необходимо возвращать отделенную воду обратно в недра, чтобы не наносить вреда окружающей среде. Вся отработанная жидкость закачивается обратно». Мы также узнали, что закачивание воды обратно в недра помогает восстановлению геотермального поля.

Как геотермальная электростанция влияет на вид местности? Больше всего о ней напоминает пар, выходящий из паровых турбин. Вокруг электростанции растут кокосовые пальмы и другие деревья. В долине, расположенной у подножия холма, построено много жилых домов. Следовательно, при правильном использовании геотермальная энергия может служить людям, не нанося вреда окружающей среде.

На электростанции, которую мы посетили, для производства электроэнергии используют только высокотемпературный пар. Однако не так давно попробовали получать энергию при помощи жидкости, температура которой ниже 200 градусов по Цельсию. И в итоге появилась геотермальная электростанция с двойным циклом. В ходе работы горячая пароводяная смесь используется для превращения в газообразное состояние рабочей жидкости, которая, в свою очередь, приводит в движение турбину.

 Плюсы и минусы

Использование геотермальной энергии имеет много плюсов. Страны, где она применяется, меньше зависят от нефти. Каждые десять мегаватт электроэнергии, получаемые на геотермальных электростанциях ежегодно, помогают экономить 140 000 баррелей сырой нефти в год. К тому же геотермальные ресурсы огромны, и опасность их истощения во много раз ниже, чем в случае со многими другими энергетическими ресурсами. Использование геотермальной энергии решает проблему загрязнения окружающей среды. К тому же ее себестоимость довольно низкая по сравнению со многими другими видами энергии.

Есть несколько минусов экологического характера. В геотермальном паре обычно содержится сероводород, который в больших количествах ядовит, а в небольших — неприятен из-за запаха серы. Однако системы, удаляющие этот газ, эффективны и более действенны, чем системы понижения токсичности выхлопа на электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Кроме того, частицы в пароводяном потоке иногда содержат небольшое количество мышьяка и других ядовитых веществ. Но при закачивании отходов в землю опасность сводится до минимума. Беспокойство может вызывать и возможность загрязнения грунтовых вод. Чтобы этого не произошло, геотермальные колодцы, пробуренные на большую глубину, должны быть «одеты» в каркас из стали и цемента.

Творец дал нам планету, наполненную различными сокровищами. Геотермальная энергия — одно из них. И люди лишь начинают ее осваивать. Дальнейшие исследования, несомненно, помогут нам увидеть, как распоряжаться нашими сокровищами рациональнее и одновременно правильно заботиться о великолепной, доверенной нам планете (Псалом 113:24).

[Сноска]

[Схема/Иллюстрации, страница 15]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

Электростанция Мак-Бан, Филиппины (упрощенная схема)

Буровая установка

↓

Геотермальный бассейн

Линии электропередачи

↑

Трансформатор

↑

Генератор

↑

Эксплуатационная скважина → Сепаратор → Пар → Газоочиститель → Газоочиститель → Турбина

↓ ↓

↑ Геотермальный рассол → Скважина для обратного закачивания воды ← Вода ← Башня для охлаждения

↑ ↓

Геотермальный бассейн

[Иллюстрации]

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ СКВАЖИНА

ПАРОВОЙ ТРУБОПРОВОД

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

[Сведения об источнике]

Мужчины, открывающие вентиль, на странице 13: с любезного разрешения Philippine National Oil Corporation; трубопровод на странице 13; вид сверху и виды геотермальной электростанции на странице 15: с любезного разрешения National Power Corporation (Philippines); эксплуатационная скважина и паровой трубопровод на странице 15: с любезного разрешения Philippine Geothermal, Inc.