Неисчерпаемый источник, до которого нелегко добраться

Самые популярные возобновляемые источники, ветряные турбины и фотоэлектрические установки, получают все худшее признание как неэффективные и фактически экологически неустойчивые. Это не означает отказ от зеленой энергии, а поиск других, лучших источников. Многие специалисты снова начинают присматриваться к геотермальной энергии…

Тепловая энергия генерируется главным образом двумя явлениями: гравитацией и радиоактивностью.

Гравитационная часть это связано с процессами формирования планет. они соединялись под действием силы тяжести, увеличивали свою энергию и в ходе последовательных столкновений становились все горячее и горячее. Это случилось с Землей давным-давно. Дело в том, что Земля остывает уже пять миллиардов лет, излучая энергию в космос. Почему на нашей планете до сих пор так жарко? Это связано с физикой масштаба. Короче говоря, большие объекты ведут себя не так, как маленькие. Тепловая энергия пропорциональна ее объему, который рассчитывается как куб радиуса планеты. Потери излучения через поверхность Земли рассчитываются с использованием квадрата ее радиуса.

Это означает, что если мы удвоим радиус планеты, тепловая энергия увеличится в восемь раз, а площадь поверхности — только в четыре раза. Проще говоря, чем больше объект, тем дольше он остывает. Поэтому в числе прочих внутри Луны намного холоднее, чем у Земли.

Около 20 процентов тепло недр Земли происходит от гравитационного сжатия во время формирования планеты, остальные 80 процентов. происходит от распад радиоактивных изотопов калия (⁴⁰K), uranu (²³⁸U i 2³⁵У) и Тора²³²Th), происходящее в мантии. Внутреннее трение от приливных сил и изменения скорости вращения Земли также способствует нагреву земной коры. Привет тепловая энергия ядра он транспортируется в земную кору через мантийные плюмы, которые могут вызывать тепловые пятна и лавовые покровы.

Так что же это за ресурсы и, возможно, сколько времени потребуется, чтобы использовать всю тепловую энергию нашей планеты?

Это можно приблизительно оценить. Радиус Земли равен 6,371 × 10⁶ м. Масса Земли — 5,972×10²⁴ кг. Температура недр Земли колеблется от 1000 до 5000 градусов Цельсия. Удельная теплоемкость недр Земли оценивается следующим образом — от 800 (для железа) до 2000 (для горных пород) джоулей на килограмм на градус Цельсия. Как видите, единого значения температуры и теплоотдачи для всей земной сферы не существует, так как эти значения различны для каждого слоя, от ядра до коры горных пород. Однако даже при использовании минимальных значений получаются огромные числа. Но достаточно ли он огромен, чтобы обеспечить человечество энергией надолго, если не «навсегда»?

Если принять во внимание энергетические потребности 8 миллиардов жителей Земли на уровне одного киловатта в сутки на одно домохозяйство и принять эффективность передачи энергии из недр Земли всего в 10%, то расчеты показывают, что эти потребности могут удовлетворяться на многие миллиарды лет.

Так что все, что вам нужно сделать, это протянуть руку, и у нас есть практически бесконечный запас энергии для всего мира. К сожалению, это не так просто. Геотермальная энергия естественным образом выходит на поверхность Земли общей мощностью около 46 ТВт, но средняя мощность этого геотермального потока составляет около 0,063 Вт/м². Этого недостаточно для прямой эксплуатации, поэтому в геотермальной энергетике используются так называемые гипертермические области (с повышением средней температуры к центру Земли более 80 К/км) и полутеплые области (от 40 до 80 К/км).

Гипертермические области это в основном радиогенные области (высокое содержание радиоактивных элементов), области повышенного теплового потока (горные породы с очень высокой теплопроводностью) и точечные источники тепла (магматические ресурсы, геотермальные воды). В этих регионах геотермальные ресурсы бывают петротермальными (энергия, запасенная в горных породах) и гидротермальными (вода).

Так что, по сути, в настоящее время геотермальные источники энергии в эффективном виде доступны только в определенных местах. Геотермальная энергия, возможно, еще ждет технологии, которая сделает ее использование в более широком масштабе в любой точке Земли экономически целесообразным.