Энергія, якая змяшчаецца ў нетрах зямлі. Геотермальная энергія зямлі

Па меры развіцця і станаўлення грамадства чалавецтва стала шукаць усе больш сучасныя і пры гэтым эканамічныя спосабы атрымання энергіі. Для гэтага сёння будуюцца розныя станцыі, але ў той жа час шырока выкарыстоўваецца энергія, якая змяшчаецца ў нетрах зямлі. Якой яна бывае? Паспрабуем разабрацца.

Геатэрмальная энергія

Ужо з назвы зразумела, што яна ўяўляе сабой цяпло зямных нетраў. Пад зямной карой размяшчаецца пласт магмы, які з'яўляецца вогненна-вадкім сілікатным расплавам. Паводле дадзеных даследаванняў, энергетычны патэнцыял гэтага цяпла нашмат вышэй энергіі сусветных запасаў прыроднага газу, а таксама нафты. На паверхню выходзіць магма - лава. Прычым найбольшая актыўнасць назіраецца ў тых пластах зямлі, на якіх знаходзяцца межы тэктанічных пліт, а таксама там, дзе зямная кара характарызуецца тонкасцю. Геотермальная энергія зямлі атрымліваецца наступным чынам: лава і водныя рэсурсы планеты датыкаюцца, у выніку чаго вада пачынае рэзка награвацца. Гэта прыводзіць да вывяржэння гейзеры, фарміраванню так званых гарачых азёр і падводных плыняў. Гэта значыць менавіта тым з'явам прыроды, ўласцівасці якіх актыўна выкарыстоўваюцца як невычэрпная крыніца энергіі.

Штучныя геатэрмальныя крыніцы

Энергія, якая змяшчаецца ў нетрах зямлі, павінна выкарыстоўвацца пісьменна. Напрыклад, ёсць ідэя стварэння падземных катлоў. Для гэтага трэба прасвідраваць дзве свідравіны дастатковай глыбіні, якія будуць злучацца ўнізе. Гэта значыць, атрымліваецца, што практычна ў любым кутку сушы можна атрымліваць геатэрмальнай энергію прамысловым спосабам: праз адну свідравіну будзе запампоўвацца халодная вада ў пласт, а праз другую - здабывацца гарачая вада або пар. Штучныя крыніцы цяпла будуць выгадныя і рацыянальныя, калі якое атрымліваецца цяпло будзе даваць больш энергіі. Пар можна накіроўваць у турбагенератары, у якіх будзе выпрацоўвацца электрычнасць.

Вядома, адабранае цяпло - гэта ўсяго толькі доля таго, што маецца на агульных запасах. Але варта памятаць, што глыбінны жар будзе пастаянна папаўняцца з прычыны працэсаў радыеактыўнага распаду, сціску горных парод, расслаення нетраў. Як кажуць спецыялісты, зямная кара акумулюе цяпло, агульная колькасць якога ў 5000 разоў больш цеплатворнай здольнасці ўсіх выкапняў нетраў зямлі ў цэлым. Атрымліваецца, што час працы падобных штучна створаных геатэрмальных станцый можа быць неабмежаваным.

Асаблівасці крыніц

Крыніцы, якія дазваляюць атрымаць геатэрмальнай энергію, практычна немагчыма выкарыстоўваць цалкам. Існуюць яны ў 60 з лішнім краінах свету, пры гэтым больш за ўсё наземных вулканаў на тэрыторыі Ціхаакіянскага вулканічнага вогненнага кольца. Але на практыцы аказваецца, што геатэрмальныя крыніцы ў розных рэгіёнах свету зусім розныя па сваіх уласцівасцях, а менавіта сярэдняй тэмпературы, мінералізацыі, газавым складзе, кіслотнасці і гэтак далей.

Гейзеры - крыніцы энергіі на Зямлі, асаблівасці якіх у тым, што яны з пэўнымі прамежкамі вывяргаюць кіпячую ваду. Пасля таго як адбылося вывяржэнне, басейн становіцца вольным ад вады, на яго дне можна заўважыць канал, які сыходзіць глыбока ў зямлю. Гейзеры як крыніцы энергіі выкарыстоўваюцца ў такіх рэгіёнах, як Камчатка, Ісландыя, Новая Зеландыя і Паўночная Амерыка, а адзінкавыя гейзеры сустракаюцца і ў некаторых іншых галінах.

Адкуль бярэцца энергія?

Зусім блізка да зямной паверхні размяшчаецца Неастылі магма. З яе вылучаюцца газы і пары, якія ўздымаюць і праходзяць па расколін. Змешваючыся з падземнымі водамі, яны выклікаюць іх награванне, самі ператвараюцца ў гарачую ваду, у якой раствораны шматлікія рэчывы. Такая вада вылучаецца на паверхню зямлі ў выглядзе розных геатэрмальных крыніц: гарачых ключоў, мінеральных крыніц, гейзераў і гэтак далей. На думку навукоўцаў, гарачыя нетры зямлі - гэта пячоры або камеры, злучаныя праходамі, расколінамі і каналамі. Яны як раз запаўняюцца падземнымі водамі, а зусім недалёка ад іх размяшчаюцца агмені магмы. Такім натуральным чынам і ўтворыцца цеплавая энергія зямлі.

Электрычнае поле Зямлі

Ёсць у прыродзе яшчэ адзін альтэрнатыўны крыніца энергіі, які адрозніваецца возобновляемостью, экалагічнай чысцінёй, прастатой ў выкарыстанні. Праўда, да гэтага часу гэтая крыніца толькі вывучаецца і не прымяняецца на практыцы. Так, патэнцыйная энергія Зямлі крыецца ў яе электрычным полі. Атрымаць энергію такім спосабам можна на падставе вывучэння базавых законаў электрастатыкі і асаблівасцяў электрычнага поля Зямлі. Па сутнасці, наша планета з пункту гледжання электрычнай - гэта сферычны кандэнсатар, зараджаны да 300 000 Вольт. Яго ўнутраная сфера мае адмоўны зарад, а знешняя - Іонасфера - станоўчы. Атмасфера Зямлі з'яўляецца ізалятарам. Праз яе адбываецца пастаяннае працягу іённых і Канвектыўныя токаў, якія дасягаюць сілы ў шмат тысяч ампер. Аднак розніца патэнцыялаў паміж абкладкамі пры гэтым не памяншаецца.

Гэта сведчыць аб тым, што ў прыродзе ёсць генератар, роля якога складаецца ў пастаянным папаўненні ўцечкі зарадаў з абкладак кандэнсатара. У ролі такога генератара і выступае магнітнае поле Зямлі, якое верціцца разам з нашай планетай ў патоку сонечнага ветру. энергія магнітнага поля зямлі можа быць атрыманая як раз шляхам падлучэння да гэтага генератара спажыўца энергіі. Каб зрабіць гэта, трэба выканаць мантаж надзейнага зазямлення.

аднаўляльныя крыніцы

Паколькі колькасць насельніцтва нашай планеты няўхільна расце, нам патрабуецца ўсё больш энергіі, каб забяспечыць насельніцтва. Энергія, якая змяшчаецца ў нетрах зямлі, можа быць самай рознай. Напрыклад, існуюць аднаўляльныя крыніцы: энергія ветру, сонца і вады. Яны адрозніваюцца экалагічнай чысцінёй, а таму выкарыстоўваць іх можна, не баючыся прычыніць шкоду навакольным асяроддзі.

энергія вады

Гэты спосаб выкарыстоўваецца ўжо на працягу многіх стагоддзяў. Сёння пабудавана велізарная колькасць плацін, вадасховішчаў, у якіх вада выкарыстоўваецца для таго, каб выпрацоўваўся электрычная энергія. Сутнасць дзеяння гэтага механізму простая: пад уплывам плыні ракі круцяцца колы турбін, адпаведна, энергія вады ператвараецца ў электрычную.

Сёння існуе вялікая колькасць гідраэлектрастанцый, якія пераўтвораць энергію патоку вады ў электраэнергію. Асаблівасць гэтага спосабу ў тым, што гідраэнергетычных рэсурсаў аднаўляюцца, адпаведна, такія канструкцыі маюць нізкую сабекошт. Менавіта таму, нягледзячы на тое што будаўніцтва ГЭС вядзецца даволі доўга, ды і сам працэс вельмі затратны, ўсё ж гэтыя будынкі значна выйграюць у электраёмістасці вытворчасцяў.

Энергія сонца: сучасна і перспектыўна

Сонечная энергія атрымліваецца з дапамогай сонечных батарэй, аднак сучасныя тэхналогіі дазваляюць выкарыстоўваць для гэтага новыя метады. Найбуйнейшай у свеце сонечнай электрастанцыяй з'яўляецца сістэма, пабудаваная ў пустыні Каліфорніі. Яна цалкам забяспечвае энергіяй 2000 дамоў. Канструкцыя працуе наступным чынам: ад люстэркаў адбіваюцца сонечныя прамяні, якія накіроўваюцца ў цэнтральны бойлер з вадой. Яна закіпае і ператвараецца ў пар, які круціць турбіну. Яна, у сваю чаргу, звязана з электрычным генератарам. Вецер таксама можа выкарыстоўвацца як энергія, якую дае нам Зямля. Вецер надзімае ветразі, круціць млыны. А зараз з яго дапамогай можна ствараць прылады, якія будуць выпрацоўваць электрычную энергію. Круцячы лопасці ветрака, ён прыводзіць у дзеянне вал турбіны, які, у сваю чаргу, звязаны з электрагенератарам.

Унутраная энергія Зямлі

Яна з'явілася з прычыны некалькіх працэсаў, галоўныя з якіх - аккреция і радыеактыўнасць. На думку навукоўцаў, станаўленне Зямлі і яе масы адбылося за некалькі мільёнаў гадоў, прычым адбылося гэта з прычыны адукацыі планетезималей. Яны зліпаліся, адпаведна, маса Зямлі станавілася ўсё больш. Пасля таго як наша планета стала мець сучасную масу, але яшчэ была пазбаўленая атмасферы, на яе бесперашкодна падалі метэорныя і астероидные цела. Гэты працэс як раз і называецца аккрецией, і прыводзіў ён да таго, што вылучалася значная гравітацыйная энэргія. І чым вялікія па памеры цела траплялі на планету, тым у большым аб'ёме вылучалася энергія, якая змяшчаецца ў нетрах Зямлі.

Гэтая гравітацыйная дыферэнцыяцыя прывяла да таго, што рэчывы сталі расслойвацца: цяжкія рэчывы проста танулі, а лёгкія і лятучыя ўсплывалі. Дыферэнцыяцыя адбівалася таксама і на дадатковым выдзяленні гравітацыйнай энергіі.

атамная энергія

Выкарыстанне энергіі зямлі можа адбывацца па-рознаму. Напрыклад, з дапамогай ўзвядзення атамных электрастанцый, калі цеплавая энергія выдзяляецца за кошт распаду драбнюткіх часціц матэрыі атамаў. У якасці асноўнага паліва служыць уран, які змяшчаецца ў зямной кары. Многія лічаць, што менавіта гэты спосаб атрымання энергіі найбольш перспектыўны, аднак яго прымяненне спалучана з шэрагам праблем. Па-першае, уран выпраменьвае радыяцыю, якая забівае ўсе жывыя арганізмы. Да таго ж калі гэта рэчыва трапіць у глебу або атмасферу, то паўстане сапраўдная тэхнагенная катастрофа. Сумныя наступствы аварыі на Чарнобыльскай АЭС мы адчуваем на сабе па сённяшні дзень. Небяспека тоіцца ў тым, што радыеактыўныя адкіды могуць пагражаць ўсяму жывому вельмі і вельмі доўгі час, цэлыя тысячагоддзя.

Новы час - новыя ідэі

Вядома, людзі не спыняюцца на дасягнутым, і з кожным годам робіцца ўсё больш спроб знайсці новыя спосабы атрымання энергіі. Калі энергія цяпла зямлі атрымліваецца досыць проста, то некаторыя спосабы не так простыя. Напрыклад, у якасці крыніцы энергіі цалкам можна выкарыстоўваць біялагічны газ, які атрымліваецца пры гніенні адыходаў. Яго можна прымяніць для отапливания дамоў і награвання вады.

Усё часцей ўзводзяцца прыліўныя электрастанцыі, калі папярок вусцяў вадаёмаў ўсталёўваюцца плаціны і турбіны, якія прыводзяцца ў дзеянне прылівамі і адлівамі, адпаведна, атрымліваецца электраэнергія.

Спальваючы смецце, атрымліваем энергію

Яшчэ адзін спосаб, які ўжо ўжываецца ў Японіі, - гэта стварэнне смецця заводаў. Яны сёння пабудаваны ў Англіі, Італіі, Даніі, Германіі, Францыі, Нідэрландах і ЗША, аднак толькі ў Японіі гэтыя прадпрыемствы сталі выкарыстоўвацца не толькі па прызначэнні, але і для атрымання электрычнасці. На мясцовых заводах спальваецца 2/3 усяго смецця, пры гэтым заводы аснашчаны паравымі турбінамі. Адпаведна, яны забяспечваюць цяплом і электрычнасцю бліжэйшыя тэрыторыі. Пры гэтым па выдатках пабудаваць такое прадпрыемства значна больш выгадна, чым ўзвесці ЦЭЦ.

Больш павабнай выглядае перспектыва выкарыстання цяпла Зямлі там, дзе сканцэнтраваны вулканы. У такім выпадку не спатрэбіцца свідраваць Зямлю занадта глыбока, паколькі ўжо на глыбіні 300-500 метраў тэмпература будзе вышэй кропкі кіпення вады мінімум у два разы.

Існуе і такі спосаб атрымання электраэнергіі, як вадародная энергетыка. Вадарод - самы просты і лёгкі хімічны элемент - можа лічыцца ідэальным палівам, бо ён ёсць там, дзе ёсць вада. Калі спальваць вадарод, можна атрымліваць ваду, якая раскладаецца на кісларод і вадарод. Само вадароднае полымя бясшкоднае, то ёсць шкоды навакольнага асяроддзі наносіцца не будзе. Асаблівасць гэтага элемента ў тым, што ў яго высокая цеплатворная здольнасць.

Што ў будучыні?

Вядома, энергія магнітнага поля Зямлі або тая, якую атрымліваюць на атамных станцыях, не можа задаволіць цалкам усе патрэбы чалавецтва, якія растуць з кожным годам. Аднак спецыялісты гавораць аб тым, што падстаў для перажыванняў няма, паколькі паліўных рэсурсаў планеты пакуль хапае. Тым больш што выкарыстоўваецца ўсё больш новых крыніц, экалагічна чыстых і аднаўляльных.

Застаецца праблема забруджвання навакольнага асяроддзя, прычым расце яна катастрафічна хутка. Колькасць шкодных выкідаў зашкальвае, адпаведна, паветра, якім мы дыхаем, шкодны, вада мае небяспечныя прымешкі, а глеба паступова высільваецца. Менавіта таму так важна своечасова заняцца вывучэннем такой з'явы, як энергія ў нетрах Зямлі, каб шукаць спосабы скарачэння патрэбаў у арганічным паліве і больш актыўна выкарыстоўваць нетрадыцыйныя крыніцы энергіі.