Геотермальные источники: что это такое, механизм образования, виды

Что такое термальные источники и как они выглядят

На глубине 1 км температура пород достигает 30°С и повышается в среднем на 3°С через каждые 100 м. Более мощный тепловой поток из недр создается в зонах разломов земной коры, активного вулканизма и высокой сейсмичности. Нагретые горы повышают температуру подземных вод.

Естественный теплоноситель после путешествия изливается естественным образом. Так рождаются термальные источники — горячие подземные воды в жидком или парообразном состоянии, поднимающиеся к поверхности Земли.

Как правило, температурные показатели таких источников выше по сравнению с температурой окружающей среды. В этом основное отличие от неглубоко залегающих подземных вод, которые выходят на поверхность земли в виде родников, родников, ручьев, температурные показатели которых обычно находятся в пределах от 5 до 15°С.

Виды термальных источников

Термальные воды делятся на группы в зависимости от температуры:

• от 20 до 37°С – теплая или субтермическая;
• от 37 до 50°С – жарко;
• от 50 до 100° – очень горячие или гипертермические.

Кроме того, вода может быть перегрета (150°С). Специалисты Американского центра геофизических данных предлагают считать родник теплым с температурой от 20 до 50°С.

В регионах активный вулканизм необычные природные природные печания. Например, гейзер – это особый термальный источник, который периодически извергается и извергается. Вода просачивается глубоко, контактирует с магматическим очагом и, сильно нагреваясь, устремляется наружу.

Гейзер

Обычно в природных источниках вода спокойно выходит из-под земли. Если большой резервуар над магмой соединяется с поверхностью узким каналом, то давление в нем периодически возрастает.

Легкий пароводяной пузырек выткаливаться в виде строи через через пережутки времени, космопозиције несколько минут, часов, месяцев или лет. Вода нагревается до температуры 100–104°С, а высота столба может достигать 100 м.

Две трети всех существующих в мире гейзеров извергаются в Йеллоустонском национальном парке, США. Извержения столбов воды и пара можно наблюдать в Исландии, Новой Зеландии, Японии, Чили, Перу. Знаменитая Долина гейзеров (частично разрушена оползнем) расположена на Камчатском полуострове).

Помимо гейзера существуют и другие геотермальные явления:

• фумарола — поток водяного пара и дыма из трещин в горных породах. Явление обычное оченье в районах в районе активного вулканизма;
• солфатара — испарения с очень высокой температурой (100–300°С) в кратере и на склонах вулкана, содержащие водяной пар, двуокись серы и углекислый газ, сероводород;
• термальное озеро (ванна) — горячий источник с температурой до 100°С;
• грязевой бассейн — небольшое естественное углубление с пузырьками воды, пенящимися осадочными породами на поверхности;
• мофет — природный колодец (отверстие), трещина, из которой выходит поток водяного пара, насыщенный углекислым газом, азотом, взрывоопасным метаном и водородом (температура смеси 100°С и ниже).

Термальное озеро

Горячие источники различаются по минерализации, химическому составу. Они могут быть гипотоническими, изотоническими и гипертоническими в зависимости от концентрации минеральных веществ. Термальные воды в районах активного вулканизма, содержащие много кремнезема, обычно прозрачны.

Источник горячей воды с высоким содержанием серы чаще всего выглядит как лужа кипящего ила. Часто она имеет желтую окраску.

Минеральные источники природной горячей воды часто содержат высокие уровни токсичных веществ. Это создает проблемы для рекреационного использования, получения тепла и электроэнергии.

Механизм нагрева термальных вод

Геотермальная энергия — природное тепло недр, которое передается от мантии к горным породам в земной коре. В районах активного вулканизма расплавленная магма сильнее нагревает породы, проникает по пустотам и трещинам близко к поверхности. Магматический расплав нагревает подземные воды. Рождаются гейзеры, фумаролы и селитры.

Есть объяснение, откуда берутся горячие источники в невулканических регионах. Подземные воды проникают на глубину 1 км и более, нагреваются и выносятся на поверхность в результате естественной циркуляции.

Если пробурить геотермальную скважину, на поверхность выходят горячие подземные воды. Такой искусственный канал иногда похож на гейзер.

Сферы применения

Эксплуатация геотермальной энергии началась в XIX веке. Первым был опыт итальянцев, проживающих в провинции Тоскана, которые использовали для отопления источники горячей воды. С ее помощью работали новые буровые установки.

Тосканская вода богата бором и при испарении превращалась в борную кислоту, котлы работали на подогрев собственной воды. В начале 20 века (1904 год) тосканцы пошли дальше и запустили электростанцию, работающую на водяном паре. Пример итальянцев стал важным опытом для США, Японии, Исландии.

Сельское хозяйство и садоводство

Геотермальная энергия используется в сельском хозяйстве, здравоохранении и жизни в 80 странах мира.

Первое, для чего они использовали и используют термальную воду, это обогрев теплиц и теплиц, что дает возможность собирать урожай овощей, фруктов и цветов даже зимой. Теплая вода подрогилась и при поливе.

Выращивание сельскохозяйственных культур на гидропонике считается перспективным направлением для сельхозпроизводителей. Некоторые рыбоводческие хозяйства используют подогретую воду в искусственных прудах для разведения мальков и рыб.

Промышленность и ЖКХ

Больше века назад горячий тепловой пар уже был основой для производства электроэнергии. С тех пор он служит промышленности и коммунальному хозяйству.

В Исландии 80% домов отапливаются термальной водой.

Разработано три схемы производства электроэнергии:

1. Прямой, с использованием водяного пара.
   Самый простой: используется там, где есть прямой доступ к геотермальному пару.
2. Косвенный, использует не пар, а воду.
   Он подается в испаритель, техническим способом преобразуется в пар и направляется в турбогенератор.

Вода требует дополнительной очистки, так как содержит агрессивные соединения, способные вывести из строя работающие механизмы. Отработанный, но еще оставшийся пар програден для необходимого отопления.

1. Смешанный (бинарный).
   Вода заменяет топливо, которое нагревает другую жидкость с более высокой теплоотдачей. Он приводит в движение турбину.

В бинарной системе включается турбина, которая приводится в действие энергией нагретой воды.

Гидротермальную энергию используют в США, России, Японии, Новой Зеландии, Турции и других странах.

Геотермальные системы отопления для дома

Для отопления жилья програден носирь тепла, отапливаемого до +50 – 600С, таким трактином соответствует геотермальная энергия. Города с населением в несколько десятков тысяч человек могут быть согреты теплом земных недр. Как пример: отопление города Лабинска Краснодарского края работает на природном горючем.

Схема геотермальной системы отопления дома

Не нужно тратить энергию и время на подогрев воды и строительство бойлера. Теплоноситель берут прямо из гейзерного производства. Эта вода также пригодна для горячего водоснабжения. В первом и втором случае она проходит необходимую предварительную техническую и химическую очистку.

Полученная энергия в 2-3 раза дешевле. Появились установки для частных домов. Они дороже котлов на традиционном топливе, но в процессе эксплуатации оправдывают затраты.

Преимущества и недостатки использования геотермальной энергии для отопления дома.

Крупнейшие производители геотермальной энергии

В использовании геотермальная энергия уступает по объему другим развитым возобновляемым источникам энергии. Но там, где иные перезные ископаемые отутствуют или нет программ их программы, по доставке программ она программы она программы онлайн онлайн.

Геотермальная энергетика широко распространена в странах Юго-Восточной Азии, Восточной Африки и Центральной Америки.

Однако страны, использующие геотермальную энергию, находятся в разных частях света.

• В Европе – Исландия, Италия, Франция, Литва.
• В Америке – США, Мексика, Никарагуа, Коста-Рика.
• В Азии – Япония, Китай, Филиппины, Индонезия, Таджикистан.
• В поход – Кения.
• В Австралии – Новая Зеландия.

Энергию горячих источников дают вулканизированные территории Земли. Это Камчатка и Курилы, Японские и Филиппинские острова, горные системы Кордильер и Анд.

На сегодняшний день крупнейшей страной-производителем, обладающей запасами геотермальной энергии, являются Соединенные Штаты Америки. В Штатах построено 77 ГеоТЕС. За короткое время с момента разработки и начала эксплуатации страна стала экспортером энергии и технологий.

Знаменитая и самая мощная группа тепловых электростанций (22 штуки) называется «Гейзеры», она расположена в 100 километрах к северу от Сан-Франциско. Другие промышленные энергетические зоны построены в Неваде и Калифорнии.

На Филиппинах третья подземная электростанция. 3 место в мире принадлежит Мексике.

Освоение перспективных технологий в этом размещении энергетической области быстанают с Ислайней. На его территории находится почти 3 десятка действующих и потухших вулканов, что делает возможной специализацию производства энергии.

Геотермальная энергия в Исландии составляет 25-30% производства. Энергетики страны используют горячие гейзерные источники, которые представлены здесь в изобилии. Так главный город государства Рейкьявик обслуживает электростанция такого принципа действия, а их в штате всего пять.

Исландия – эталон экологической системы жизни на планете, так как основную часть своей энергии она берет у Земли, а остальное использует возобновляемую энергию воды.

Кроме того, искусственное тепло земли помогло Исландии за короткое время превратиться из экономически отсталой страны в стабильное, процветающее государство.

Перспективы освоения геотермальных ресурсов в России

Геотермальная энергия используется в России с середины прошлого века. В 1967 году на Камчатке заработала первая паровая геотермальная электростанция (Паратунская ГеоТЭС). Камчатка для России – передовой край подобных разработок. 40% электроэнергии, производимой на Камчатке, является результатом преобразования подземного тепла. Его потенциал оценивается в 5000 МВт.

Использование геотермальной энергии в России промышленным способом практикуется в 20 населенных пунктах. Всего их раведано 56.

Наиболее известные территории месторождений:

• Камчатка;
• Ставропольский край;
• Краснодарский край;
• Республика Дагестан;
• Карачаево-Черкесская республика.

Большие запасы открыты на Кавказе: Ингушетия, Чечня, Осетия, Кабардино-Балкария, Закавказье. В Кавказском регионе используется тепловая энергия подземных вод. На Камчатке строят геоэлектрические станции.

В России теплоземных недр имеать земную компеционцию — месторождения нефти, газа, угля, а также лесные угодья.

Геотермальные электростанции являются прекрасной альтернативой традиционным методам получения энергии.

Геотермальная энергетика будет продолжать развиваться в регионах, принадлежащих к «огненному поясу» Земли. А в будущем передовые страны будут направлять потребление энергии на разработку петротермального ресурса, который теоретически можно использовать в любой точке планеты.

Геотермальная энергия имеет прямую географическую зависимость и сосредоточена в зонах с тектоническими трещинами в горных массивах и сейсмической активностью. Поэтому в общей массе энергии ее доля составляет всего 1%, а в некоторых регионах увеличивается до 25-30%.

Технологическое производство геотермальной энергии намного проще, чем производство ветровой и солнечной электроэнергии. Дальше она будет продаваться и расти, так как имеет высокие показатели доступности и экологичности. И это несмотря на то, что альтернативные источники традиционной энергии неуклонно дорожают, рано или поздно они будут исчерпаны и другого выхода просто не будет.

Читайте также: Гальванометр: что измеряет этот прибор?

Использование вод термальных источников

История применения геотермальной энергии начитает, что 20 веков. Подземные воды с температурой 50–80°С, вышедшие естественным путем на поверхность, использовались нашими предками для обогрева, приготовления пищи и купания.

Имеются данные о гигиеническом и лечебном действии бассейнов с горячей водой в Китае еще с эпохи палеолита, существуют общественные бани (термальные ванны) в Липари (Италия) в 2000 г до н.э.

Лечебное действие термальных вод не утратило своей эффективности и сегодня. Горячая природная вода с температурой до 50°С используется в бальнеологии. Оказывает противовоспалительное, успокаивающее, регенерирующее действие на кожу, а через нее — на органы, системы и организм в целом.

Термальные воды применяют не в острой фазе заболеваний, а на стадии компенсации, а также для профилактики. Их применение рекомендовано при заболеваниях дыхательных путей, легких, опорно-двигательного аппарата, кожи, патологии сердца и сосудов, нервной и эндокринной системы.

Огромную пользу для организма человека таят в горячих источниках с благоприятным минеральным составом. Серные и углекислые ванны помогают при хроническом бронхите и недостаточности кровообращения, бронхиальной астме.

Французские, итальянские и другие европейские курортные города с термальными источниками пользуются популярностью у туристов и отдыхающих со всего мира. Выпускается косметика на основе термальной воды: спреи, целые линии по уходу за кожей.

Первый опыт очень горячих зовычный для производства энергии пришел очень XIX и программ XX веков. Геотермальная энергия до сих пор используется для отопления зданий и выработки электроэнергии в Италии, Франции, Исландии, США и на востоке России. Крупнейшие геоэлектростанции сравнимы с малыми ГЭС, ТЭЦ и АЕС.

Интересные факты

Недалеко от города Сатурния (Тоскана, Италия) вода температурой 80°С стекает с небольших уступов скалы в естественную впадину. Термальный источник выглядит как невысокий водопад, над которым тусуются парочки.

На вулканическом острове Сан-Мигель в Азорском архипелаге земная кора очень тонкая. Родниковая вода выходит на поверхность и кипит, потому что ее температура близка к температуре кипения (98°). В разных регионах есть естественные термальные источники и озера в пещерах, подземные резервуары теплой воды и пара на доступной глубине.

На Камчатке (Россия), в Исландии, Новой Зеландии и Калифорнии (США) горячие источники выходят на поверхность в виде газоводяного столба. Фонтан можно увидеть в Ладерелло (Италия).

Геотермальные источники — это не то же самое, что источники минеральной воды. «Термальный» означает «тепло», а «гео» — «земля». Вода нагревается в недрах Земли, поступит выход. В зависимости от характера выхода на поверхность различают гейзеры, бассейны и озера. Направления использования таких источников самые разные.

Это оздоровление и отдых людей, получение тепла для отопления зданий, выработка электроэнергии, а также получение различных химических веществ.

Польза и вред для организма человека

Термальные источники используются здравницами всей планеты. В зависимости от состава жидкости выделяют разные виды:

• углекислые – (в Кабардино-Балкарии и на Кавказе) применяют при астме, сердечно-сосудистых заболеваниях, заболеваниях органов движения;
• радоновые – (в Бурятии и на Урале) положительно влияют на дыхательную, нервную и эндокринную систему;
• йодобромные – (в Калининградской и Омской областях, в Краснодарском крае) оказывают лечебное действие при кожных заболеваниях и заболеваниях опорно-двигательного аппарата;
• хлоридинно-натриевые (Усолье и Старая Русса) обладают сосудорасширяющим, противовоспалительным действием, применяются при лечении почечной недостаточности.
• серно-водородные (в Минеральных Водах, Избербаше, Сочи) применяют для лечения бесплодия, ишемической болезни сердца, атеросклероза сосудов головного мозга.

Посещая источник с горячей водой, следует помнить, что купание в таких природных бассейнах запрещено при диагнозе: онкология, мастопатия, сахарный диабет, эпилепсия. Не рекомендуется погружать беременных в горячую воду, а здоровым людям нужно быть готовыми к возможности головокружения.