புவிவெப்ப ஆற்றல் மற்றும் அதன் பயன்பாடு, புவிவெப்ப ஆற்றலுக்கான வாய்ப்புகள்

பூமிக்குள் மிகப்பெரிய வெப்ப ஆற்றல் உள்ளது. இங்கே மதிப்பீடுகள் இன்னும் முற்றிலும் வேறுபட்டவை, ஆனால் மிகவும் பழமைவாத மதிப்பீடுகளின்படி, 3 கிமீ ஆழத்திற்கு நம்மை கட்டுப்படுத்தினால், 8 x 1017 kJ புவிவெப்ப ஆற்றல். அதே நேரத்தில், நம் நாட்டிலும் உலகெங்கிலும் அதன் உண்மையான பயன்பாட்டின் அளவு அற்பமானது. இங்கு என்ன பிரச்சினை உள்ளது மற்றும் புவிவெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதற்கான வாய்ப்புகள் என்ன?

புவிவெப்ப ஆற்றல் என்பது பூமியின் வெப்பத்தின் ஆற்றலாகும். பூமியின் இயற்கை வெப்பத்திலிருந்து வெளியாகும் ஆற்றல் புவிவெப்ப ஆற்றல் எனப்படும். ஆற்றல் மூலமாக, பூமியின் வெப்பம், தற்போதுள்ள தொழில்நுட்பங்களுடன் இணைந்து, பல, பல ஆண்டுகளாக மனிதகுலத்தின் தேவைகளை வழங்க முடியும். இதுவரை அடைய முடியாத பகுதிகளில், மிக ஆழமாக இயங்கும் அரவணைப்பை அது தொடவில்லை.

மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக, இந்த வெப்பம் நமது கிரகத்தின் குடலில் இருந்து வெளியிடப்படுகிறது, மேலும் மையத்தின் குளிரூட்டும் விகிதம் பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு 400 ° C ஐ தாண்டாது! அதே நேரத்தில், பூமியின் மையத்தின் வெப்பநிலை, பல்வேறு ஆதாரங்களின்படி, தற்போது 6650 ° C க்கும் குறைவாக இல்லை மற்றும் அதன் மேற்பரப்பை நோக்கி படிப்படியாக குறைகிறது. பூமியில் இருந்து 42 டிரில்லியன் வாட்ஸ் வெப்பம் தொடர்ந்து வெளிப்படுகிறது, அதில் 2% மட்டுமே மேலோட்டத்தில் உள்ளது.

பூமியின் உள் வெப்ப ஆற்றல் அவ்வப்போது ஆயிரக்கணக்கான எரிமலைகள், பூகம்பங்கள், பூமியின் மேலோட்டத்தின் இயக்கங்கள் மற்றும் பிற, குறைவான கவனிக்கத்தக்க, ஆனால் குறைவான உலகளாவிய, இயற்கை செயல்முறைகளின் வெடிப்புகள் வடிவில் அச்சுறுத்தலாக வெளிப்படுகிறது.

இந்த நிகழ்வின் காரணங்களைப் பற்றிய அறிவியல் பார்வை என்னவென்றால், பூமியின் வெப்பத்தின் தோற்றம், கிரகத்தின் உட்புறத்தில் உள்ள யுரேனியம், தோரியம் மற்றும் பொட்டாசியம் ஆகியவற்றின் கதிரியக்கச் சிதைவின் தொடர்ச்சியான செயல்முறையுடன் தொடர்புடையது, அத்துடன் பொருளின் ஈர்ப்பு விசையுடன் தொடர்புடையது. அதன் மையத்தில்.

பூமியின் மேலோட்டத்தின் கிரானைட் அடுக்கு, 20,000 மீட்டர் ஆழத்தில், கண்டங்களின் கதிரியக்க சிதைவின் முக்கிய மண்டலமாகும், மேலும் பெருங்கடல்களுக்கு, மேல் மேன்டில் மிகவும் செயலில் உள்ள அடுக்கு ஆகும். கண்டங்களில், சுமார் 10,000 மீட்டர் ஆழத்தில், மேலோட்டத்தின் அடிப்பகுதியில் வெப்பநிலை சுமார் 700 ° C ஆகவும், கடல்களில் வெப்பநிலை 200 ° C ஆகவும் இருக்கும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர்.

பூமியின் மேலோட்டத்தில் உள்ள புவிவெப்ப ஆற்றலில் இரண்டு சதவீதம் நிலையான 840 பில்லியன் வாட்ஸ் ஆகும், மேலும் இது தொழில்நுட்ப ரீதியாக அணுகக்கூடிய ஆற்றலாகும். இந்த ஆற்றலைப் பிரித்தெடுப்பதற்கான சிறந்த இடங்கள் கான்டினென்டல் பிளேட்களின் விளிம்புகளுக்கு அருகிலுள்ள பகுதிகள், மேலோடு மிகவும் மெல்லியதாக இருக்கும், மற்றும் நில அதிர்வு மற்றும் எரிமலை செயல்பாடுகளின் பகுதிகள் - பூமியின் வெப்பம் மேற்பரப்புக்கு மிக அருகில் வெளிப்படுகிறது.

புவிவெப்ப ஆற்றல் எங்கே, எந்த வடிவத்தில் நிகழ்கிறது?

தற்போது, ​​புவிவெப்ப ஆற்றலின் வளர்ச்சி தீவிரமாக ஈடுபட்டுள்ளது: அமெரிக்கா, ஐஸ்லாந்து, நியூசிலாந்து, பிலிப்பைன்ஸ், இத்தாலி, எல் சால்வடார், ஹங்கேரி, ஜப்பான், ரஷ்யா, மெக்ஸிகோ, கென்யா மற்றும் பிற நாடுகளில், கிரகத்தின் குடலில் இருந்து வெப்பம். நீராவி மற்றும் சூடான நீர் வடிவில் மேற்பரப்பில் உயர்கிறது, வெளியே செல்லும், வெப்பநிலை 300 ° C அடையும்.

ஐஸ்லாந்து மற்றும் கம்சட்காவின் புகழ்பெற்ற கீசர்கள், அத்துடன் அமெரிக்க மாநிலங்களான வயோமிங், மொன்டானா மற்றும் இடாஹோவில் அமைந்துள்ள புகழ்பெற்ற யெல்லோஸ்டோன் தேசிய பூங்கா, கிட்டத்தட்ட 9,000 சதுர கிலோமீட்டர் பரப்பளவைக் கொண்டவை, தெளிவான எடுத்துக்காட்டுகளாகக் குறிப்பிடப்படுகின்றன.

புவிவெப்ப ஆற்றலைப் பற்றி பேசுகையில், அது பெரும்பாலும் குறைந்த திறன் கொண்டது என்பதை நினைவில் கொள்வது மிகவும் முக்கியம், அதாவது, கிணற்றில் இருந்து வெளியேறும் நீர் அல்லது நீராவியின் வெப்பநிலை அதிகமாக இல்லை. இது அத்தகைய ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் செயல்திறனை கணிசமாக பாதிக்கிறது.

உண்மை என்னவென்றால், இன்று மின்சார உற்பத்திக்கு குளிரூட்டியின் வெப்பநிலை குறைந்தபட்சம் 150 ° C ஆக இருக்க பொருளாதார ரீதியாக பயனுள்ளதாக இருக்கும். இந்த விஷயத்தில், அது நேரடியாக விசையாழிக்கு அனுப்பப்படுகிறது.

குறைந்த வெப்பநிலையில் தண்ணீரைப் பயன்படுத்தும் நிறுவல்கள் உள்ளன. அவற்றில், புவிவெப்ப நீர் இரண்டாம் நிலை குளிரூட்டியை வெப்பப்படுத்துகிறது (எடுத்துக்காட்டாக, ஃப்ரீயான்), இது குறைந்த கொதிநிலையைக் கொண்டுள்ளது. உருவாக்கப்படும் நீராவி விசையாழியை மாற்றுகிறது. ஆனால் அத்தகைய நிறுவல்களின் திறன் சிறியது (10 - 100 kW) எனவே அதிக வெப்பநிலை நீரைப் பயன்படுத்தும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களை விட ஆற்றல் செலவு அதிகமாக இருக்கும்.

நியூசிலாந்தில் ஜியோபிபி

புவிவெப்ப வைப்பு என்பது சூடான நீரில் நிரப்பப்பட்ட நுண்ணிய பாறைகள். அவை அடிப்படையில் இயற்கை புவிவெப்ப கொதிகலன்கள்.

ஆனால் பூமியின் மேற்பரப்பில் செலவழித்த தண்ணீர் தூக்கி எறியப்படாமல், கொதிகலனுக்குத் திரும்பினால் என்ன செய்வது? சுழற்சி அமைப்பை உருவாக்குகிறீர்களா? இந்த வழக்கில், வெப்ப நீரின் வெப்பம் மட்டுமல்ல, சுற்றியுள்ள பாறைகளும் பயன்படுத்தப்படும். அத்தகைய அமைப்பு அதன் மொத்த எண்ணிக்கையை 4-5 மடங்கு அதிகரிக்கும். நிலத்தடி அடிவானத்திற்குத் திரும்புவதால், உப்பு நீருடன் சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு பிரச்சினை நீக்கப்பட்டது.

சூடான நீர் அல்லது நீராவி வடிவில், வெப்பம் மேற்பரப்புக்கு வழங்கப்படுகிறது, அது நேரடியாக கட்டிடங்கள் மற்றும் வீடுகளை சூடாக்க அல்லது மின்சாரம் தயாரிக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. பூமியின் மேற்பரப்பு வெப்பமும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், இது பொதுவாக கிணறுகள் தோண்டுவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது, அங்கு சாய்வு ஒவ்வொரு 36 மீட்டருக்கும் 1 °C அதிகரிக்கிறது.

இந்த வெப்பத்தை உறிஞ்சுவதற்கு, அவர்கள் பயன்படுத்துகின்றனர் வெப்ப குழாய்கள்… சூடான நீர் மற்றும் நீராவி மின்சாரம் மற்றும் நேரடி வெப்பமாக்கலுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் நீர் இல்லாத நிலையில் ஆழமாகச் செறிவூட்டப்பட்ட வெப்பமானது வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்களால் பயனுள்ள வடிவமாக மாற்றப்படுகிறது. மாக்மாவின் ஆற்றல் மற்றும் எரிமலைகளுக்கு அடியில் குவியும் வெப்பம் ஒரே மாதிரியான வழிகளில் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது.

பொதுவாக, புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில் மின்சாரத்தை உருவாக்குவதற்கு பல நிலையான முறைகள் உள்ளன, ஆனால் மீண்டும் நேரடியாகவோ அல்லது வெப்ப பம்ப் போன்ற திட்டத்தில்.

எளிமையான வழக்கில், நீராவி ஒரு குழாய் வழியாக மின்சார ஜெனரேட்டரின் விசையாழிக்கு அனுப்பப்படுகிறது. ஒரு சிக்கலான திட்டத்தில், நீராவி முன்கூட்டியே சுத்திகரிக்கப்படுகிறது, அதனால் கரைந்த பொருட்கள் குழாய்களை அழிக்காது. ஒரு கலப்பு திட்டத்தில், நீரில் நீராவி ஒடுக்கப்பட்ட பிறகு நீரில் கரைந்த வாயுக்கள் அகற்றப்படுகின்றன.

இறுதியாக, ஒரு பைனரி திட்டம் உள்ளது, அங்கு குறைந்த கொதிநிலை (வெப்பப் பரிமாற்றி திட்டம்) கொண்ட மற்றொரு திரவம் குளிரூட்டியாக செயல்படுகிறது (வெப்பத்தை எடுத்து ஜெனரேட்டர் விசையாழியை திருப்ப).

நீர் மற்றும் லித்தியம் குளோரைடு கொண்ட வெற்றிட உறிஞ்சுதல் வெப்ப குழாய்கள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியவை. முந்தையது வெற்றிட நீர் பம்பில் மின்சாரம் நுகர்வு காரணமாக வெப்ப நீரின் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கிறது.

60 - 90 ° C வெப்பநிலை கொண்ட கிணற்று நீர் வெற்றிட ஆவியாக்கிக்குள் நுழைகிறது. உருவாக்கப்படும் நீராவி ஒரு டர்போசார்ஜர் மூலம் சுருக்கப்படுகிறது. தேவையான குளிரூட்டும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து அழுத்தம் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது.

நீர் நேரடியாக வெப்பமாக்கல் அமைப்பிற்குச் சென்றால், அது 90 - 95 ° C, வெப்ப நெட்வொர்க்குகளுக்கு என்றால், 120 - 140 ° C. மின்தேக்கியில், அமுக்கப்பட்ட நீராவி அதன் வெப்பத்தை நகர வெப்பமாக்கலில் சுற்றும் தண்ணீருக்கு அளிக்கிறது. நெட்வொர்க்குகள், வெப்ப அமைப்புகள் மற்றும் சூடான நீர் .

புவிவெப்ப ஆற்றலின் பயன்பாட்டை அதிகரிக்க வேறு என்ன விருப்பங்கள் உள்ளன?

திசைகளில் ஒன்று பெருமளவில் குறைக்கப்பட்ட எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு வைப்புகளின் பயன்பாடு தொடர்பானது.

உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, பழைய வயல்களில் இந்த மூலப்பொருளின் உற்பத்தி நீர் வெள்ளத்தின் முறையால் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, அதாவது கிணறுகளில் நீர் செலுத்தப்படுகிறது, இது நீர்த்தேக்கத்தின் துளைகளிலிருந்து எண்ணெய் மற்றும் வாயுவை இடமாற்றம் செய்கிறது.

குறைதல் முன்னேறும்போது, ​​நுண்ணிய நீர்த்தேக்கங்கள் தண்ணீரில் நிரப்பப்படுகின்றன, இது சுற்றியுள்ள பாறைகளின் வெப்பநிலையைப் பெறுகிறது, இதனால் வைப்புக்கள் புவிவெப்ப கொதிகலனாக மாற்றப்படுகின்றன, அதிலிருந்து ஒரே நேரத்தில் எண்ணெயைப் பிரித்தெடுக்கவும், வெப்பத்திற்கான தண்ணீரைப் பெறவும் முடியும்.

நிச்சயமாக, கூடுதல் கிணறுகள் துளையிடப்பட்டு ஒரு சுழற்சி அமைப்பு உருவாக்கப்பட வேண்டும், ஆனால் இது ஒரு புதிய புவிவெப்ப புலத்தை உருவாக்குவதை விட மிகவும் மலிவானதாக இருக்கும்.

செயற்கை ஊடுருவக்கூடிய மண்டலங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் உலர்ந்த பாறைகளிலிருந்து வெப்பத்தை பிரித்தெடுப்பது மற்றொரு விருப்பம். உலர்ந்த பாறைகளில் வெடிப்புகளைப் பயன்படுத்தி போரோசிட்டியை உருவாக்குவதே முறையின் சாராம்சம்.

அத்தகைய அமைப்புகளில் இருந்து வெப்பத்தை பிரித்தெடுத்தல் பின்வருமாறு மேற்கொள்ளப்படுகிறது: இரண்டு கிணறுகள் ஒருவருக்கொருவர் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் துளையிடப்படுகின்றன. நீர் ஒன்றில் பம்ப் செய்யப்படுகிறது, இது உருவான துளைகள் மற்றும் விரிசல்கள் வழியாக இரண்டாவது இடத்திற்கு நகர்ந்து, பாறைகளில் இருந்து வெப்பத்தை நீக்குகிறது, வெப்பமடைந்து பின்னர் மேற்பரப்புக்கு உயர்கிறது.

இத்தகைய சோதனை முறைகள் ஏற்கனவே அமெரிக்காவிலும் இங்கிலாந்திலும் இயங்கி வருகின்றன. லாஸ் அலமோஸில் (அமெரிக்கா), இரண்டு கிணறுகள் - ஒன்று 2,700 மீ ஆழம், மற்றொன்று - 2,300 மீ, ஹைட்ராலிக் முறிவு மூலம் இணைக்கப்பட்டு 185 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் சுழலும் நீரால் நிரப்பப்படுகின்றன. இங்கிலாந்தில், ரோஸ்மேனியஸில் குவாரி, தண்ணீர் 80 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது.

புவிவெப்ப மின் நிலையம்

ஆற்றல் வளமாக கிரகத்தின் வெப்பம்

இத்தாலிய நகரமான லாரெடெரெல்லோவிற்கு அருகில் ஒரு கிணற்றில் இருந்து உலர்ந்த நீராவி மூலம் மின்சார ரயில் இயக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பு 1904 முதல் செயல்பட்டு வருகிறது.

ஜப்பான் மற்றும் சான் ஃபிரான்சிஸ்கோவில் உள்ள கீசர் துறைகள் உலகின் மற்ற இரண்டு பிரபலமான இடங்கள் ஆகும், அவை மின்சாரம் தயாரிக்க உலர் சூடான நீராவியைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஈரமான நீராவியைப் பொறுத்தவரை, அதன் விரிவான துறைகள் நியூசிலாந்தில் உள்ளன, மேலும் பரப்பளவில் சிறியவை - ஜப்பான், ரஷ்யா, எல் சால்வடார், மெக்சிகோ, நிகரகுவாவில்.

புவிவெப்ப வெப்பத்தை ஒரு ஆற்றல் வளமாகக் கருதினால், அதன் இருப்பு உலகளவில் மனிதகுலத்தின் வருடாந்திர ஆற்றல் நுகர்வை விட பல பில்லியன் மடங்கு அதிகமாகும்.

10,000 மீட்டர் ஆழத்தில் இருந்து எடுக்கப்பட்ட பூமியின் மேலோட்டத்தின் வெப்ப ஆற்றலில் வெறும் 1% மட்டுமே, மனித குலத்தால் தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்யப்படும் எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு போன்ற புதைபடிவ எரிபொருட்களின் இருப்புக்களை நூற்றுக்கணக்கான மடங்கு மேலெழுதுவதற்கு போதுமானதாக இருக்கும். மண் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு.

இது பொருளாதார காரணங்களால் ஏற்படுகிறது. ஆனால் புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் மிக மிதமான கார்பன் டை ஆக்சைடு உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளன, ஒரு மெகாவாட் மணி நேரத்திற்கு சுமார் 122 கிலோ மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, இது புதைபடிவ எரிபொருள் மின் உற்பத்தியில் இருந்து வெளியேற்றப்படும் உமிழ்வை விட கணிசமாகக் குறைவு.

தொழில்துறை ஜியோபிஇ மற்றும் புவிவெப்ப ஆற்றல் வாய்ப்புகள்

7.5 மெகாவாட் திறன் கொண்ட முதல் தொழில்துறை ஜியோபிஇ 1916 இல் இத்தாலியில் கட்டப்பட்டது. அப்போதிருந்து, விலைமதிப்பற்ற அனுபவம் குவிந்துள்ளது.

1975 ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி, உலகில் ஜியோபிபியின் மொத்த நிறுவப்பட்ட திறன் 1278 மெகாவாட்டாக இருந்தது, 1990 இல் அது ஏற்கனவே 7300 மெகாவாட்டாக இருந்தது. புவிவெப்ப ஆற்றல் வளர்ச்சியின் மிகப்பெரிய தொகுதிகள் அமெரிக்கா, மெக்சிகோ, ஜப்பான், பிலிப்பைன்ஸ் மற்றும் இத்தாலியில் உள்ளன.

சோவியத் ஒன்றியத்தின் பிரதேசத்தில் முதல் ஜியோபிஇ 1966 இல் கம்சட்காவில் கட்டப்பட்டது, அதன் திறன் 12 மெகாவாட் ஆகும்.

2003 ஆம் ஆண்டு முதல், முட்னோவ்ஸ்காயா புவியியல் மின் நிலையம் ரஷ்யாவில் இயங்கி வருகிறது, அதன் சக்தி இப்போது 50 மெகாவாட் ஆகும் - இது இந்த நேரத்தில் ரஷ்யாவில் மிகவும் சக்திவாய்ந்த புவி மின் நிலையமாகும்.

உலகின் மிகப்பெரிய ஜியோபிபி கென்யாவில் உள்ள ஓல்காரியா IV ஆகும், இது 140 மெகாவாட் திறன் கொண்டது.

எதிர்காலத்தில், மாக்மாவின் வெப்ப ஆற்றல் பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு கீழே மிகவும் ஆழமாக இல்லாத கிரகத்தின் பகுதிகளில் பயன்படுத்தப்படும், அதே போல் சூடான படிக பாறைகளின் வெப்ப ஆற்றல், குளிர்ந்த நீரில் பயன்படுத்தப்படும். பல கிலோமீட்டர் ஆழத்தில் துளையிடப்பட்ட துளைக்குள் செலுத்தப்படுகிறது மற்றும் சூடான நீர் மேற்பரப்பு அல்லது நீராவிக்குத் திரும்புகிறது, அதன் பிறகு அவை வெப்பமடைகின்றன அல்லது மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன.

கேள்வி எழுகிறது - புவிவெப்ப ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி தற்போது சில முடிக்கப்பட்ட திட்டங்கள் ஏன் உள்ளன? முதலாவதாக, அவை சாதகமான இடங்களில் அமைந்துள்ளதால், பூமியின் மேற்பரப்பில் தண்ணீர் ஊற்றுகிறது, அல்லது மிகவும் ஆழமாக அமைந்துள்ளது. இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில், புவிவெப்ப ஆற்றல் வளர்ச்சியின் மிகவும் விலையுயர்ந்த பகுதியாக இருக்கும் ஆழமான கிணறுகளை துளைக்க வேண்டிய அவசியமில்லை.

வெப்ப விநியோகத்திற்கான வெப்ப நீரின் பயன்பாடு மின்சாரம் உற்பத்தியை விட அதிகமாக உள்ளது, ஆனால் அவை இன்னும் சிறியவை மற்றும் ஆற்றல் துறையில் குறிப்பிடத்தக்க பங்கைக் கொண்டிருக்கவில்லை.

GThermal energy மட்டுமே முதல் படிகளை எடுக்கிறது மற்றும் தற்போதைய ஆராய்ச்சி, சோதனை-தொழில்துறை வேலை அதன் மேலும் வளர்ச்சியின் அளவிற்கு ஒரு பதில் கொடுக்க வேண்டும்.