Геотермія

Визначення

Геотермія (або геотерміка) — це галузь геофізики, яка вивчає теплові поля Землі, що утворюються під впливом внутрішніх джерел тепла та сонячного випромінювання.

Внутрішні джерела тепла Землі

Внутрішні джерела тепла Землі виникають внаслідок таких процесів:

• Радіоактивний розпад: Розпад радіоактивних елементів, таких як уран, торій і калій, вивільняє величезну кількість тепла.
• Гравітаційне ущільнення: Опускання важких порід до центру Землі призводить до їхнього ущільнення та виділення тепла.
• Рештки тепла від формування: Земля утворилася шляхом накопичення планетезималей, які стискалися та нагрівалися під впливом сили тяжіння. Деякі з цього первинного тепла досі зберігаються в ядрі планети.

Сонячне випромінювання

Сонячне випромінювання також відіграє роль у формуванні температурного поля Землі. Сонячна енергія, що поглинається поверхнею планети, розсіюється і перетворюється на тепло шляхом променевої передачі, конвекції та теплопровідності.

Теплопровідність у Земній корі

Теплові поля Землі поширюються вгору через земну кору шляхом теплопровідності. Чим далі вниз по корі, тим вища температура. Швидкість теплопровідності залежить від типу породи, що становить кору.

Геотермальні градієнти

Геотермальний градієнт — це швидкість, з якою температура зростає з глибиною. Середнє значення геотермального градієнта Землі становить близько 25-30 °C на кілометр. Однак цей градієнт може значно відрізнятися в різних районах, залежно від геологічної структури та гідротермальної активності.

Геотермальні ресурси

Геотермальна енергія — це тепло, що міститься в надрах Землі, яке можна видобувати та використовувати для виробництва електрики або опалення. Геотермальні ресурси поділяються на три основні типи:

• Теплові води: Це підземні води, нагріті до температур понад 25 °C.
• Сухі гірські породи: Породи з низькою проникністю, які не містять значних кількостей води, але мають високу теплопровідність.
• Магматичні гірські породи: Розплавлені породи, що знаходяться близько до поверхні Землі.

Використання геотермальної енергії

Геотермальна енергія використовується для широкого спектра застосувань, включаючи:

• Виробництво електроенергії: Геотермальні електростанції використовують теплову енергію Землі для обертання турбін, які виробляють електрику.
• Опалення та охолодження: Геотермальні теплові насоси використовують тепло з підземних вод або сухих гірських порід для опалення приміщень взимку та охолодження влітку.
• Тепличне господарство: Геотермальне тепло використовується для підтримки теплиць та захисту рослин від холоду.
• Промтепло: Геотермальне тепло можна використовувати для промислових процесів, таких як сушіння та плавлення.

Переваги геотермальної енергії

• Відновлюване джерело: Геотермальна енергія є відновлюваним джерелом енергії, яке не виснажується.
• Екологічно чисте: Використання геотермальної енергії не призводить до викидів парникових газів або забруднення повітря.
• Надійне: Геотермальні ресурси доступні цілодобово і не залежать від погодних умов.
• Компактне використання землі: Геотермальні електростанції займають значно менше землі, ніж інші види електростанцій.

Недоліки геотермальної енергії

• Початкові витрати: Будівництво геотермальних електростанцій може бути дорогим.
• Обмежена доступність: Геотермальні ресурси не доступні у всіх районах.
• Хімічний склад: Геотермальні води можуть містити розчинені гази та мінерали, які є корозійними або небезпечними.
• Індукована сейсмічність: Видобування геотермальної енергії може спричинити індуковану сейсмічність, яка є землетрусами, викликаними людською діяльністю.

Майбутнє геотермії

Геотермія відіграє все важливішу роль у глобальному енергетичному балансі. Технологічні розробки, такі як розробка технологій для видобування тепла з сухих гірських порід, сприяють підвищенню потенціалу використання геотермальної енергії. Геотермія є перспективним відновлюваним джерелом енергії для забезпечення чистого та надійного енергопостачання в майбутньому.

Часто задавані питання

1. Що таке геотермічний градієнт?
   Геотермічний градієнт — це швидкість, з якою температура зростає з глибиною в земній корі.
2. Які джерела тепла, що формують температурне поле Землі?
   Внутрішні джерела тепла (радіоактивний розпад, гравітаційне ущільнення, рештки тепла від формування) та сонячне випромінювання.
3. Які типи геотермальних ресурсів існують?
   Теплові води, сухі гірські породи та магматичні гірські породи.
4. Які переваги геотермальної енергії?
   Вона відновлювана, екологічно чиста, надійна та компактно використовує землю.
5. Які недоліки геотермальної енергії?
   Високі початкові витрати, обмежена доступність, хімічний склад геотермальних вод та індукована сейсмічність.