पृथ्वी की गर्मी। संभावित स्रोतआंतरिक गर्मी

जियोथर्मी- एक विज्ञान जो पृथ्वी के तापीय क्षेत्र का अध्ययन करता है। पृथ्वी की सतह का औसत तापमान है सामान्य प्रवृत्तिकम करना, घटाना। तीन अरब साल पहले पृथ्वी की सतह पर औसत तापमान 71° था, जो अब 17° हो गया है। थर्मल के स्रोत (थर्मल ) पृथ्वी के क्षेत्र आंतरिक और बाहरी प्रक्रियाएं हैं। पृथ्वी की गर्मी सौर विकिरण के कारण होती है और ग्रह की आंतों में उत्पन्न होती है। दोनों स्रोतों से गर्मी के प्रवाह की मात्रा मात्रात्मक रूप से बेहद असमान है और ग्रह के जीवन में उनकी भूमिकाएं अलग हैं। पृथ्वी का सौर ताप इसकी सतह द्वारा प्राप्त कुल ऊष्मा का 99.5% है, और आंतरिक ताप का हिस्सा 0.5% है। इसके अलावा, आंतरिक गर्मी का प्रवाह पृथ्वी पर बहुत असमान रूप से वितरित किया जाता है और मुख्य रूप से उन जगहों पर केंद्रित होता है जहां ज्वालामुखी होता है।

बाहरी स्रोत सौर विकिरण है . सूर्य की आधी ऊर्जा सतह, वनस्पति और निकट-सतह परत द्वारा अवशोषित कर ली जाती है पपड़ी... अन्य आधा विश्व अंतरिक्ष में परिलक्षित होता है। सौर विकिरणपृथ्वी की सतह के तापमान को लगभग 0 0 C के औसत पर बनाए रखता है। सूर्य पृथ्वी की निकट-सतह की परत को औसतन 8-30 मीटर की गहराई तक गर्म करता है, जिसकी औसत गहराई 25 मीटर है, का प्रभाव सौर ताप रुक जाता है और तापमान स्थिर (तटस्थ परत) हो जाता है। यह गहराई समुद्री जलवायु वाले क्षेत्रों में न्यूनतम और उपध्रुवीय क्षेत्र में अधिकतम है। इस सीमा के नीचे, किसी दिए गए क्षेत्र के औसत वार्षिक तापमान के अनुरूप स्थिर तापमान की एक पेटी होती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, मास्को में कृषि के क्षेत्र में। अकादमी के नाम पर तिमिरयाज़ेव, 20 मीटर की गहराई पर, 1882 के बाद से तापमान हमेशा 4.2 डिग्री सेल्सियस के बराबर बना हुआ है। पेरिस में, 28 मीटर की गहराई पर, थर्मामीटर ने 100 से अधिक वर्षों के लिए लगातार 11.83 डिग्री सेल्सियस दिखाया है। पर्माफ्रॉस्ट। निरंतर तापमान के बेल्ट के नीचे भू-तापीय क्षेत्र होता है, जो कि पृथ्वी द्वारा ही उत्पन्न गर्मी की विशेषता है।

आंतरिक स्रोत पृथ्वी की आंतें हैं। पृथ्वी सूर्य से प्राप्त होने वाली ऊष्मा से अधिक ऊष्मा विश्व अंतरिक्ष में विकीर्ण करती है। आंतरिक स्रोतों में ग्रह के पिघलने के समय से अवशिष्ट ऊष्मा, ऊष्मा शामिल हैं थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएंपृथ्वी की आंतों में बहना, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण संपीड़न की गर्मी, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं की गर्मी, आदि (उदाहरण के लिए, ज्वारीय घर्षण)। आंतों से गर्मी मुख्य रूप से मोबाइल जोन से आती है। गहराई के साथ तापमान में वृद्धि अस्तित्व के साथ जुड़ी हुई है आंतरिक स्रोतगर्मी - क्षय रेडियोधर्मी समस्थानिक- यू, थ, के, पदार्थ का गुरुत्वाकर्षण भेदभाव, ज्वारीय घर्षण, एक्ज़ोथिर्मिक रेडॉक्स रसायनिक प्रतिक्रिया, कायापलट और चरण संक्रमण... गहराई के साथ तापमान में वृद्धि की दर कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है - तापीय चालकता, चट्टान की पारगम्यता, ज्वालामुखी के फोकस की निकटता आदि।

स्थिर तापमान के बेल्ट के नीचे, तापमान में औसतन 1 o प्रति 33 मीटर की वृद्धि होती है ( भूतापीय चरण) या हर 100 मीटर के बारे में 3 ( भूतापीय ढाल) ये मान पृथ्वी के तापीय क्षेत्र के संकेतक हैं। यह स्पष्ट है कि ये मान औसत हैं और परिमाण में भिन्न हैं विभिन्न क्षेत्रोंया पृथ्वी के क्षेत्र। भूतापीय चरण विभिन्न बिंदुपृथ्वी अलग है। उदाहरण के लिए, मॉस्को में - 38.4 मीटर, लेनिनग्राद में - 19.6, आर्कान्जेस्क में - 10. इसलिए, कोला प्रायद्वीप पर 12 किमी की गहराई पर एक गहरे कुएं की ड्रिलिंग करते समय, 150 ° का तापमान मान लिया गया था, लेकिन वास्तव में यह बदल गया लगभग 220 डिग्री। उत्तरी कैस्पियन क्षेत्र में 3000 मीटर की गहराई पर कुओं की ड्रिलिंग करते समय, 150 डिग्री का तापमान मान लिया गया था, लेकिन यह 108 ओ निकला।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्षेत्र की जलवायु विशेषताएं और औसत वार्षिक तापमान भू-तापीय चरण के परिमाण में परिवर्तन को प्रभावित नहीं करते हैं, इसके कारण इस प्रकार हैं:

1) चट्टानों की विभिन्न तापीय चालकता में जो एक विशेष क्षेत्र बनाते हैं। तापीय चालकता के माप को 1 सेकंड में संचरित कैलोरी में ऊष्मा की मात्रा के रूप में समझा जाता है। सी के बारे में 1 के तापमान ढाल के साथ 1 सेमी 2 के एक खंड के माध्यम से;

2) चट्टानों की रेडियोधर्मिता में, तापीय चालकता और रेडियोधर्मिता जितनी अधिक होगी, भूतापीय अवस्था उतनी ही कम होगी;

3) में अलग-अलग स्थितियांचट्टानों का बिस्तर और उनके बिस्तर की गड़बड़ी की उम्र; टिप्पणियों से पता चला है कि सिलवटों में एकत्रित परतों में तापमान तेजी से बढ़ता है, उनमें अधिक बार गड़बड़ी (दरारें) होती हैं, जिसके साथ गहराई से गर्मी की पहुंच की सुविधा होती है;

4) भूमिगत जल की प्रकृति: गर्म भूमिगत जल की धाराएँ गर्म चट्टानें, ठंडी ठंडी;

5) समुद्र से दूरदर्शिता: समुद्र के पास चट्टानों के पानी के द्रव्यमान के साथ ठंडा होने के कारण, भू-तापीय अवस्था अधिक होती है, और संपर्क में कम होती है।

भूतापीय अवस्था के विशिष्ट परिमाण का ज्ञान बहुत व्यावहारिक महत्व का है।

1. खानों को डिजाइन करते समय यह महत्वपूर्ण है। कुछ मामलों में, गहरी खानों में तापमान को कृत्रिम रूप से कम करने के उपाय करना आवश्यक होगा (तापमान - शुष्क हवा में एक व्यक्ति के लिए अधिकतम 50 डिग्री सेल्सियस और नम हवा में 40 डिग्री सेल्सियस); दूसरों में, बड़ी गहराई पर काम करना संभव होगा।

2. बडा महत्वपर्वतीय क्षेत्रों में सुरंग खोदने के दौरान तापमान की स्थिति का आकलन करता है।

3. पृथ्वी के आंतरिक भाग की भूतापीय स्थितियों का अध्ययन करने से पृथ्वी की सतह पर निकलने वाली भाप और गर्म पानी के झरनों का उपयोग संभव हो जाता है। भूमिगत गर्मी का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, इटली, आइसलैंड में; रूस में, कामचटका में प्राकृतिक ताप पर एक प्रायोगिक औद्योगिक बिजली संयंत्र बनाया गया था।

भू-तापीय चरण के परिमाण पर डेटा का उपयोग करते हुए, कोई इसके बारे में कुछ अनुमान लगा सकता है तापमान की स्थितिपृथ्वी के गहरे क्षेत्र। यदि हम भूतापीय चरण का औसत मान 33 मीटर लें और मान लें कि गहराई के साथ तापमान में वृद्धि समान रूप से होती है, तो 100 किमी की गहराई पर तापमान 3000 डिग्री सेल्सियस होगा। यह तापमान सभी के गलनांक से अधिक है। पृथ्वी पर ज्ञात पदार्थ, इसलिए इस गहराई पर पिघला हुआ द्रव्यमान होना चाहिए ... लेकिन 31,000 एटीएम के भारी दबाव के कारण। अधिक गरम द्रव्यमान में तरल पदार्थ में निहित संकेत नहीं होते हैं, लेकिन एक ठोस के संकेतों से संपन्न होते हैं।

गहराई के साथ, भूतापीय चरण स्पष्ट रूप से उल्लेखनीय रूप से बढ़ना चाहिए। यदि हम मान लें कि गहराई के साथ कदम नहीं बदलता है, तो पृथ्वी के केंद्र में तापमान लगभग 200,000 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए, और गणना के अनुसार यह 5000 - 10,000 डिग्री से अधिक नहीं हो सकता है।

समाज के विकास और गठन के साथ, मानव जाति ने अधिक आधुनिक और साथ ही ऊर्जा प्राप्त करने के किफायती तरीकों की तलाश शुरू कर दी। इसके लिए आज विभिन्न स्टेशनों का निर्माण किया जा रहा है, लेकिन साथ ही, पृथ्वी के आंतों में निहित ऊर्जा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह किस तरह का है? आइए इसे जानने की कोशिश करते हैं।

भूतापीय ऊर्जा

पहले से ही नाम से यह स्पष्ट है कि यह पृथ्वी के आंतरिक भाग की गर्मी का प्रतिनिधित्व करता है। पृथ्वी की पपड़ी के नीचे मैग्मा की एक परत होती है, जो एक उग्र तरल सिलिकेट पिघलती है। शोध के अनुसार, ऊर्जा क्षमतायह ऊष्मा विश्व भंडार की ऊर्जा से बहुत अधिक है प्राकृतिक गैससाथ ही तेल। मैग्मा - लावा सतह पर आता है। इसके अलावा, सबसे बड़ी गतिविधि पृथ्वी की उन परतों में देखी जाती है, जिन पर टेक्टोनिक प्लेटों की सीमाएँ स्थित होती हैं, साथ ही जहाँ पृथ्वी की पपड़ी पतलेपन की विशेषता होती है। पृथ्वी की भूतापीय ऊर्जा इस प्रकार प्राप्त होती है: लावा और ग्रह के जल संसाधन संपर्क में आते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पानी तेजी से गर्म होने लगता है। इससे गीजर का विस्फोट होता है, तथाकथित गर्म झीलों और पानी के नीचे की धाराओं का निर्माण होता है। यही है, ठीक उन प्राकृतिक घटनाओं के लिए, जिनके गुण सक्रिय रूप से ऊर्जा के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

कृत्रिम भूतापीय स्प्रिंग्स

पृथ्वी की आंतों में निहित ऊर्जा का बुद्धिमानी से उपयोग किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, भूमिगत बॉयलर बनाने का विचार है। ऐसा करने के लिए, आपको पर्याप्त गहराई के दो कुओं को ड्रिल करने की आवश्यकता है, जो नीचे से जुड़े होंगे। यही है, यह पता चला है कि भूमि के लगभग किसी भी कोने में आप भू-तापीय ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। औद्योगिक रूप से: एक कुएं के माध्यम से जलाशय में ठंडा पानी डाला जाएगा, और दूसरे के माध्यम से इसे निकाला जाएगा गर्म पानीया भाप। कृत्रिम ताप स्रोत फायदेमंद और तर्कसंगत होंगे यदि परिणामी गर्मी अधिक ऊर्जा प्रदान करती है। भाप को टरबाइन जनरेटर में भेजा जा सकता है, जिससे बिजली पैदा होगी।

बेशक, चयनित गर्मी कुल भंडार में उपलब्ध मात्रा का केवल एक अंश है। लेकिन यह याद रखना चाहिए कि चट्टानों के संपीड़न, आंतों के स्तरीकरण की प्रक्रियाओं के कारण गहरी गर्मी लगातार भर जाएगी। विशेषज्ञों के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में गर्मी जमा होती है, जिसकी कुल मात्रा 5,000 गुना अधिक है। ऊष्मीय मानपृथ्वी के सभी खनिज संसाधन समग्र रूप से। यह पता चला है कि ऐसे कृत्रिम रूप से बनाए गए भूतापीय स्टेशनों का संचालन समय असीमित हो सकता है।

सूत्रों की विशेषताएं

भूतापीय ऊर्जा प्रदान करने वाले स्रोतों का पूर्ण रूप से उपयोग करना लगभग असंभव है। वे दुनिया के 60 से अधिक देशों में मौजूद हैं, प्रशांत ज्वालामुखी रिंग ऑफ फायर में अधिकांश भूमि ज्वालामुखी हैं। लेकिन व्यवहार में, यह पता चला है कि भूतापीय स्रोत विभिन्न क्षेत्रदुनिया उनके गुणों में पूरी तरह से अलग है, अर्थात् औसत तापमान, लवणता, गैस संरचना, अम्लता और इसी तरह।

गीजर पृथ्वी पर ऊर्जा के स्रोत हैं, जिसकी ख़ासियत यह है कि वे नियमित अंतराल पर उबलते पानी को उगलते हैं। विस्फोट होने के बाद, पूल पानी से मुक्त हो जाता है, इसके तल पर आप एक चैनल देख सकते हैं जो जमीन में गहराई तक जाता है। कामचटका, आइसलैंड, न्यूजीलैंड और जैसे क्षेत्रों में गीजर का उपयोग ऊर्जा स्रोतों के रूप में किया जाता है उत्तरी अमेरिकाऔर कुछ अन्य क्षेत्रों में भी एकान्त गीजर पाए जाते हैं।

ऊर्जा कहाँ से आती है?

अनकूल्ड मैग्मा पृथ्वी की सतह के बहुत करीब स्थित है। इससे गैसें और वाष्प निकलती हैं, जो दरारों के साथ उठती और गुजरती हैं। के साथ मिलाना भूजल, वे उन्हें गर्म करने का कारण बनते हैं, वे स्वयं गर्म पानी में बदल जाते हैं, जिसमें कई पदार्थ घुल जाते हैं। ऐसा जल पृथ्वी की सतह पर विभिन्न रूपों में छोड़ा जाता है भूतापीय स्प्रिंग्स: गर्म कुंजी, खनिज स्प्रिंग्स, गीजर और इतने पर। वैज्ञानिकों के अनुसार, पृथ्वी की गर्म आंतें गुफाएं या कक्ष हैं जो मार्ग, दरार और चैनलों से जुड़े हैं। वे सिर्फ भूजल से भरे हुए हैं, और मैग्मा केंद्र उनके बहुत करीब स्थित हैं। इस प्रकार पृथ्वी की तापीय ऊर्जा प्राकृतिक रूप से बनती है।

पृथ्वी का विद्युत क्षेत्र

प्रकृति में एक और वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत है, जो नवीकरणीयता, पर्यावरण मित्रता और उपयोग में आसानी से अलग है। सच है, अब तक इस स्रोत का केवल अध्ययन किया जा रहा है और व्यवहार में लागू नहीं किया जा रहा है। तो, पृथ्वी की स्थितिज ऊर्जा उसके विद्युत क्षेत्र में छिपी हुई है। इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के बुनियादी नियमों और पृथ्वी के विद्युत क्षेत्र की विशेषताओं का अध्ययन करके इस तरह से ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। वास्तव में, विद्युत के दृष्टिकोण से हमारा ग्रह एक गोलाकार संधारित्र है जो 300,000 वोल्ट तक चार्ज होता है। इसके आंतरिक क्षेत्र में एक ऋणात्मक आवेश होता है, और बाहरी, आयनमंडल, धनात्मक होता है। एक इन्सुलेटर है। इसके माध्यम से आयनिक और संवहन धाराओं का एक निरंतर प्रवाह होता है, जो कई हजारों एम्पीयर के बल तक पहुँचता है। हालांकि, इस मामले में प्लेटों के बीच संभावित अंतर कम नहीं होता है।

इससे पता चलता है कि प्रकृति में एक जनरेटर है, जिसकी भूमिका संधारित्र प्लेटों से आवेशों के रिसाव को लगातार फिर से भरना है। ऐसे जनरेटर की भूमिका पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा निभाई जाती है, जो सौर हवा के प्रवाह में हमारे ग्रह के साथ घूमती है। केवल एक ऊर्जा उपभोक्ता को इस जनरेटर से जोड़कर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। ऐसा करने के लिए, आपको एक विश्वसनीय ग्राउंडिंग इंस्टॉलेशन करने की आवश्यकता है।

नवीकरणीय स्रोत

जैसे-जैसे हमारे ग्रह की जनसंख्या लगातार बढ़ती जा रही है, हमें जनसंख्या का समर्थन करने के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता है। पृथ्वी की आंतों में निहित ऊर्जा बहुत भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, अक्षय स्रोत हैं: पवन, सौर और जल ऊर्जा। वे पर्यावरण के अनुकूल हैं, और इसलिए आप पर्यावरण को नुकसान पहुंचाने के डर के बिना उनका उपयोग कर सकते हैं।

पानी की ऊर्जा

इस पद्धति का उपयोग कई सदियों से किया जा रहा है। आज बनाया गया बड़ी राशिबांध, जलाशय जिनमें बिजली पैदा करने के लिए पानी का उपयोग किया जाता है। इस तंत्र का सार सरल है: नदी के प्रवाह के प्रभाव में, टरबाइन के पहिये क्रमशः घूमते हैं, पानी की ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

आज है भारी संख्या मेहाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट जो पानी के प्रवाह की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। इस पद्धति की ख़ासियत यह है कि नवीनीकृत, क्रमशः, ऐसी संरचनाओं की कम लागत होती है। इसीलिए, इस तथ्य के बावजूद कि पनबिजली संयंत्रों का निर्माण काफी लंबे समय से चल रहा है, और यह प्रक्रिया स्वयं बहुत महंगी है, फिर भी, ये संरचनाएं बिजली-गहन उद्योगों से काफी बेहतर प्रदर्शन करती हैं।

सूर्य की ऊर्जा: आधुनिक और आशाजनक

सौर ऊर्जा सौर पैनलों से आती है, हालांकि आधुनिक तकनीकआपको इसके लिए नए तरीकों का उपयोग करने की अनुमति देता है। दुनिया में सबसे बड़ा कैलिफोर्निया के रेगिस्तान में बनी एक प्रणाली है। यह पूरी तरह से 2,000 घरों को शक्ति देता है। डिजाइन निम्नानुसार काम करता है: सूर्य की किरणें दर्पणों से परिलक्षित होती हैं, जिन्हें पानी के साथ केंद्रीय बॉयलर में भेजा जाता है। यह उबलता है और भाप में बदल जाता है जो टरबाइन को चलाता है। वह, बदले में, एक विद्युत जनरेटर से जुड़ी है। हवा का उपयोग उस ऊर्जा के रूप में भी किया जा सकता है जो पृथ्वी हमें देती है। हवा पाल उड़ाती है, मिलों को घुमाती है। और अब इसका उपयोग ऐसे उपकरण बनाने में किया जा सकता है जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करेंगे। पवन टरबाइन के ब्लेड को घुमाकर, यह टरबाइन शाफ्ट को चलाता है, जो बदले में, एक विद्युत जनरेटर से जुड़ा होता है।

पृथ्वी की आंतरिक ऊर्जा

यह कई प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप प्रकट हुआ, जिनमें से मुख्य अभिवृद्धि और रेडियोधर्मिता हैं। वैज्ञानिकों के अनुसार, पृथ्वी और उसके द्रव्यमान का निर्माण कई मिलियन वर्षों में हुआ और यह ग्रहों के बनने के कारण हुआ। वे एक साथ चिपक गए, क्रमशः, पृथ्वी का द्रव्यमान अधिक से अधिक हो गया। हमारे ग्रह का आधुनिक द्रव्यमान होने के बाद, लेकिन अभी भी वातावरण से रहित था, उल्कापिंड और क्षुद्रग्रह पिंड बिना किसी बाधा के उस पर गिरे। इस प्रक्रिया को सटीक रूप से अभिवृद्धि कहा जाता है, और इससे महत्वपूर्ण गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा निकलती है। और जितने बड़े पिंड ग्रह पर गिरे, उतनी ही अधिक ऊर्जा मुक्त हुई, जो पृथ्वी की आंतों में निहित थी।

इस गुरुत्वाकर्षण भेदभाव ने इस तथ्य को जन्म दिया कि पदार्थ स्तरीकृत होने लगे: भारी पदार्थ बस डूब गए, और प्रकाश और वाष्पशील ऊपर तैरने लगे। विभेदन ने गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के अतिरिक्त विमोचन को भी प्रभावित किया।

परमाणु ऊर्जा

पृथ्वी की ऊर्जा का उपयोग विभिन्न तरीकों से हो सकता है। उदाहरण के लिए, खड़ा करके नाभिकीय ऊर्जा यंत्रजब पदार्थ परमाणुओं के सबसे छोटे कणों के क्षय के कारण तापीय ऊर्जा निकलती है। मुख्य ईंधन यूरेनियम है, जो पृथ्वी की पपड़ी में निहित है। बहुत से लोग मानते हैं कि ऊर्जा प्राप्त करने का यह विशेष तरीका सबसे आशाजनक है, लेकिन इसका उपयोग कई समस्याओं से भरा है। सबसे पहले, यूरेनियम विकिरण उत्सर्जित करता है जो सभी जीवित जीवों को मारता है। इसके अलावा, यदि यह पदार्थ मिट्टी या वातावरण में प्रवेश करता है, तो एक वास्तविक तकनीकी आपदा. दुखद परिणामदुर्घटना पर चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्रहम आज तक अनुभव कर रहे हैं। खतरा इस तथ्य में निहित है कि रेडियोधर्मी कचरा सभी जीवित चीजों को बहुत ही खतरे में डाल सकता है लंबे समय तक, पूरी सहस्राब्दी।

नया समय - नए विचार

बेशक, लोग यहीं नहीं रुकते हैं, और हर साल ऊर्जा प्राप्त करने के नए तरीके खोजने के लिए अधिक से अधिक प्रयास किए जाते हैं। यदि पृथ्वी की ऊष्मा की ऊर्जा काफी सरलता से प्राप्त की जाती है, तो कुछ विधियाँ इतनी सरल नहीं हैं। उदाहरण के लिए, ऊर्जा के स्रोत के रूप में, जैविक गैस का उपयोग करना काफी संभव है, जो सड़ने वाले कचरे से प्राप्त होता है। इसका उपयोग घरों को गर्म करने और पानी गर्म करने के लिए किया जा सकता है।

तेजी से, वे तब खड़े होते हैं जब बांध और टर्बाइन जलाशयों के मुहाने पर स्थापित होते हैं, जो क्रमशः ईब और प्रवाह द्वारा संचालित होते हैं, बिजली प्राप्त होती है।

कचरा जलाने से मिलती है ऊर्जा

एक अन्य विधि, जो पहले से ही जापान में उपयोग की जा रही है, वह है भस्मक का निर्माण। आज वे इंग्लैंड, इटली, डेनमार्क, जर्मनी, फ्रांस, नीदरलैंड और संयुक्त राज्य अमेरिका में बने हैं, लेकिन केवल जापान में इन उद्यमों का उपयोग न केवल अपने इच्छित उद्देश्य के लिए, बल्कि बिजली पैदा करने के लिए भी किया जाने लगा। स्थानीय कारखानों में, सभी कचरे का 2/3 भाग जला दिया जाता है, जबकि कारखाने सुसज्जित होते हैं भाप टर्बाइन... तदनुसार, वे आसपास के क्षेत्रों में गर्मी और बिजली की आपूर्ति करते हैं। साथ ही, लागत के मामले में, सीएचपी बनाने की तुलना में इस तरह के उद्यम का निर्माण करना अधिक लाभदायक है।

पृथ्वी की ऊष्मा का उपयोग करने की संभावना जहाँ ज्वालामुखी केंद्रित हैं, अधिक आकर्षक लगती है। इस मामले में, आपको पृथ्वी को बहुत गहराई से ड्रिल करने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि पहले से ही 300-500 मीटर की गहराई पर तापमान पानी के क्वथनांक से कम से कम दोगुना होगा।

हाइड्रोजन के रूप में बिजली पैदा करने की एक ऐसी विधि भी है - सबसे सरल और आसान रासायनिक तत्व- एक आदर्श ईंधन माना जा सकता है, क्योंकि यह वहीं है जहां पानी है। यदि आप हाइड्रोजन जलाते हैं, तो आपको पानी मिल सकता है, जो ऑक्सीजन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है। हाइड्रोजन की लौ अपने आप में हानिरहित होती है, यानी इससे पर्यावरण को कोई नुकसान नहीं होगा। इस तत्व की ख़ासियत यह है कि इसका उच्च कैलोरी मान होता है।

भविष्य में क्या है?

बेशक ऊर्जा चुंबकीय क्षेत्रभूमि या वह जो प्राप्त हो नाभिकीय ऊर्जा यंत्र, मानवता की सभी जरूरतों को पूरी तरह से संतुष्ट नहीं कर सकता है, जो हर साल बढ़ रही हैं। हालांकि, विशेषज्ञों का कहना है कि चिंता का कोई कारण नहीं है, क्योंकि ग्रह के ईंधन संसाधन अभी भी पर्याप्त हैं। इसके अलावा, अधिक से अधिक नए स्रोतों, पर्यावरण के अनुकूल और नवीकरणीय, का उपयोग किया जा रहा है।

प्रदूषण की समस्या बनी हुई है वातावरण, और यह भयावह रूप से तेजी से बढ़ रहा है। हानिकारक उत्सर्जन की मात्रा क्रमशः कम हो जाती है, जिस हवा में हम सांस लेते हैं वह हानिकारक होती है, पानी में खतरनाक अशुद्धियाँ होती हैं, और मिट्टी धीरे-धीरे समाप्त हो जाती है। यही कारण है कि जीवाश्म ईंधन की आवश्यकता को कम करने और इसका अधिक सक्रिय उपयोग करने के तरीकों की तलाश करने के लिए पृथ्वी के आंतों में ऊर्जा जैसी घटना के अध्ययन में समय पर संलग्न होना बहुत महत्वपूर्ण है। अपरंपरागत स्रोतऊर्जा।

लंबे समय से, लोग गहराई में छिपी विशाल ऊर्जा की सहज अभिव्यक्तियों के बारे में जानते हैं विश्व... मानव जाति की स्मृति में विनाशकारी ज्वालामुखी विस्फोटों के बारे में किंवदंतियाँ हैं जिन्होंने लाखों मानव जीवन का दावा किया, अनजाने में पृथ्वी पर कई स्थानों की उपस्थिति को बदल दिया। अपेक्षाकृत छोटे ज्वालामुखी के फटने की शक्ति भी विशाल होती है, यह सबसे बड़े की शक्ति से कई गुना अधिक होती है बिजली संयंत्रोंमानव हाथों द्वारा बनाया गया। सच है, ज्वालामुखी विस्फोटों की ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है: अभी तक लोगों को इस विद्रोही तत्व पर अंकुश लगाने का अवसर नहीं मिला है, और, सौभाग्य से, विस्फोट काफी दुर्लभ घटनाएं हैं। लेकिन ये छिपी हुई ऊर्जा की अभिव्यक्तियाँ हैं पृथ्वी की आंत, जब इस अटूट ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश ज्वालामुखियों के अग्नि-श्वास छिद्रों के माध्यम से एक आउटलेट पाता है।

छोटा यूरोपीय देशआइसलैंड ("बर्फ की भूमि" in शाब्दिक अनुवाद) टमाटर, सेब और यहाँ तक कि केले में भी पूरी तरह से आत्मनिर्भर है! कई आइसलैंडिक ग्रीनहाउस अपनी ऊर्जा पृथ्वी की गर्मी से प्राप्त करते हैं; आइसलैंड में व्यावहारिक रूप से ऊर्जा का कोई अन्य स्थानीय स्रोत नहीं है। लेकिन यह देश बहुत अमीर है गर्म पानी के झरने और प्रसिद्ध गीजर - गर्म पानी के फव्वारे,जमीन से बाहर निकलने वाले क्रोनोमीटर की सटीकता के साथ। और यद्यपि गैर-आइसलैंडवासियों को भूमिगत स्रोतों की गर्मी का उपयोग करने में प्राथमिकता है (यहां तक ​​​​कि प्राचीन रोमन भी भूमिगत से प्रसिद्ध स्नानागार में पानी लाते थे - काराकाल्ला के थर्मल स्नान), इस छोटे से उत्तरी देश के निवासी एक भूमिगत बॉयलर हाउस को बहुत गहनता से संचालित करें... रेक्जाविक की राजधानी, जो देश की आधी आबादी का घर है, केवल भूमिगत स्रोतों से गर्म होती है। रेक्जाविक आइसलैंड की खोज के लिए एक आदर्श प्रारंभिक बिंदु है: यहां से आप इस अनोखे देश के किसी भी कोने में सबसे दिलचस्प और विविध भ्रमण पर जा सकते हैं: गीजर, ज्वालामुखी, झरने, रयोलाइट पहाड़, fjords ... रेकजाविक में हर जगह आप स्वच्छ अनुभव करेंगे ऊर्जा - गीजर की तापीय ऊर्जा, जमीन से निकलती है, स्वच्छता की ऊर्जा और एक आदर्श रूप से हरे शहर की जगह, एक हंसमुख और आग लगाने वाली ऊर्जा नाइटलाइफ़रेकजाविक पूरे साल भर।

लेकिन न केवल गर्म करने के लिए लोग पृथ्वी की गहराई से ऊर्जा खींचते हैं। गर्म भूमिगत झरनों का उपयोग करने वाले पावर स्टेशन लंबे समय से काम कर रहे हैं।पहला ऐसा बिजली संयंत्र, जो अभी भी बहुत कम शक्ति वाला है, 1904 में छोटे इतालवी शहर लार्डेरेलो में बनाया गया था, जिसका नाम फ्रांसीसी इंजीनियर लार्डरेली के नाम पर रखा गया था, जिसने 1827 में इस क्षेत्र में कई हॉट स्प्रिंग्स का उपयोग करने के लिए एक परियोजना तैयार की थी। धीरे-धीरे, बिजली संयंत्र की क्षमता में वृद्धि हुई, अधिक से अधिक इकाइयों को चालू किया गया, गर्म पानी के नए स्रोतों का उपयोग किया गया, और आज स्टेशन की शक्ति पहले से ही प्रभावशाली मूल्य - 360 हजार किलोवाट तक पहुंच गई है। न्यूजीलैंड में, वैराकेई क्षेत्र में एक ऐसा बिजली संयंत्र है, जिसकी क्षमता 160 हजार किलोवाट है। संयुक्त राज्य अमेरिका में सैन फ्रांसिस्को से 120 किमी दूर, 500 हजार किलोवाट की क्षमता वाला एक भू-तापीय स्टेशन बिजली पैदा करता है।

भूतापीय ऊर्जा

लंबे समय से, लोगों ने विश्व के आंतों में छिपी विशाल ऊर्जा की सहज अभिव्यक्तियों के बारे में जाना है। मानव जाति की स्मृति में विनाशकारी ज्वालामुखी विस्फोटों के बारे में किंवदंतियाँ हैं जिन्होंने लाखों मानव जीवन का दावा किया, अनजाने में पृथ्वी पर कई स्थानों की उपस्थिति को बदल दिया। एक अपेक्षाकृत छोटे ज्वालामुखी के फटने की शक्ति भी विशाल होती है, यह मानव हाथों द्वारा बनाए गए सबसे बड़े बिजली संयंत्रों की शक्ति से कई गुना अधिक होती है। सच है, ज्वालामुखी विस्फोटों की ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है - अभी तक लोगों के पास इस विद्रोही तत्व पर अंकुश लगाने का अवसर नहीं है, और, सौभाग्य से, विस्फोट काफी दुर्लभ घटनाएँ हैं। लेकिन ये पृथ्वी की आंतों में छिपी ऊर्जा की अभिव्यक्तियाँ हैं, जब इस अटूट ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश ज्वालामुखियों के अग्नि-श्वास छिद्रों के माध्यम से एक आउटलेट पाता है।

गीजर is गर्म पानी का झरनाजो अपने पानी को एक फव्वारे की तरह नियमित या अनियमित ऊंचाई पर उगलता है। यह नाम आइसलैंडिक शब्द "पोर्स" से आया है। गीजर की उपस्थिति के लिए एक निश्चित आवश्यकता होती है अनुकूल वातावरण, जो पृथ्वी पर केवल कुछ ही स्थानों में निर्मित होता है, जो उनकी दुर्लभ उपस्थिति को निर्धारित करता है। लगभग 50% गीजर येलोस्टोन नेशनल पार्क (यूएसए) में स्थित हैं। आंतों में बदलाव, भूकंप और अन्य कारकों के कारण गीजर की गतिविधि रुक ​​सकती है। गीजर की क्रिया मैग्मा के साथ पानी के संपर्क के कारण होती है, जिसके बाद पानी जल्दी गर्म हो जाता है और भूतापीय ऊर्जा की क्रिया के तहत हिंसक रूप से ऊपर की ओर फेंका जाता है। विस्फोट के बाद, गीजर में पानी धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, फिर से मैग्मा में रिस जाता है, और फिर से बह जाता है। विभिन्न गीजर के फटने की आवृत्ति कई मिनटों से लेकर कई घंटों तक भिन्न होती है। गीजर के संचालन के लिए बड़ी ऊर्जा की आवश्यकता - मुख्य कारणउनकी दुर्लभता। ज्वालामुखी क्षेत्रों में गर्म पानी के झरने हो सकते हैं, मिट्टी के ज्वालामुखी, फ्यूमरोल, लेकिन बहुत कम स्थान हैं जहां गीजर स्थित हैं। तथ्य यह है कि यदि ज्वालामुखी की गतिविधि के स्थान पर एक गीजर का गठन किया गया था, तो बाद के विस्फोटों से पृथ्वी की सतह नष्ट हो जाएगी और इसकी स्थिति बदल जाएगी, जिससे गीजर गायब हो जाएगा।

पृथ्वी की ऊर्जा ( भूतापीय ऊर्जा) पृथ्वी की प्राकृतिक ऊष्मा के उपयोग पर आधारित है। पृथ्वी की आंतें ऊर्जा के एक विशाल, व्यावहारिक रूप से अटूट स्रोत से भरी हुई हैं। हमारे ग्रह पर आंतरिक ऊष्मा का वार्षिक विकिरण 2.8 * 1014 बिलियन kWh है। पृथ्वी की पपड़ी में कुछ समस्थानिकों के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा इसकी लगातार भरपाई की जाती है।

भूतापीय ऊर्जा के स्रोत दो प्रकार के हो सकते हैं। पहला प्रकार प्राकृतिक ताप वाहकों के भूमिगत पूल हैं - गर्म पानी (हाइड्रोथर्मल स्प्रिंग्स), या भाप (भाप थर्मल स्प्रिंग्स), या भाप-पानी का मिश्रण। संक्षेप में, ये "भूमिगत बॉयलर" सीधे उपयोग के लिए तैयार हैं, जहां से पारंपरिक बोरहोल का उपयोग करके पानी या भाप का उत्पादन किया जा सकता है। दूसरा प्रकार गर्म चट्टानों की गर्मी है। ऐसे क्षितिज में पानी पंप करके, आप ऊर्जा उद्देश्यों के लिए आगे उपयोग के लिए भाप या अत्यधिक गरम पानी भी प्राप्त कर सकते हैं।

लेकिन दोनों उपयोग के मामलों में मुख्य दोषशायद, भूतापीय ऊर्जा की बहुत कमजोर सांद्रता में है। हालाँकि, उन जगहों पर जहाँ अजीबोगरीब भूतापीय विसंगतियाँ बनती हैं, जहाँ गर्म झरने या चट्टानें सतह के अपेक्षाकृत करीब आती हैं और जहाँ गहराई में डूबने पर तापमान हर 100 मीटर के लिए 30-40 ° C बढ़ जाता है, भूतापीय ऊर्जा की सांद्रता हो सकती है इसके आर्थिक उपयोग के लिए परिस्थितियाँ बनाएँ। पानी, भाप या भाप-पानी के मिश्रण के तापमान के आधार पर, भूतापीय स्रोतों को निम्न और मध्यम तापमान (130 - 150 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के साथ) और उच्च तापमान (150 डिग्री से अधिक) में विभाजित किया जाता है। उनके उपयोग की प्रकृति काफी हद तक तापमान पर निर्भर करती है।

यह तर्क दिया जा सकता है कि भूतापीय ऊर्जा की चार लाभकारी विशेषताएं हैं।

सबसे पहले, इसके भंडार व्यावहारिक रूप से अटूट हैं। 70 के दशक के उत्तरार्ध के अनुमानों के अनुसार, 10 किमी की गहराई तक, वे ऐसे मूल्य हैं जो भंडार से 3.5 हजार गुना अधिक हैं। पारंपरिक प्रजातिखनिज ईंधन।

दूसरे, भूतापीय ऊर्जा काफी व्यापक है। इसकी सांद्रता मुख्य रूप से सक्रिय भूकंपीय और के बेल्ट के साथ जुड़ी हुई है ज्वालामुखी गतिविधि, जो पृथ्वी के क्षेत्रफल के 1/10 भाग पर कब्जा करता है। इन बेल्टों के भीतर, कुछ सबसे आशाजनक "भू-तापीय क्षेत्रों" की पहचान की जा सकती है, जिनमें से उदाहरण संयुक्त राज्य अमेरिका में कैलिफ़ोर्निया, न्यूजीलैंड, जापान, आइसलैंड, कामचटका, उत्तरी काकेशसरसिया में। में केवल पूर्व सोवियत संघ 90 के दशक की शुरुआत तक, लगभग 50 भूमिगत गर्म पानी और भाप बेसिन खोले जा चुके थे।

तीसरा, भूतापीय ऊर्जा के उपयोग के लिए उच्च लागत की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि वी इस मामले में वह आता हैप्रकृति द्वारा निर्मित "रेडी-टू-यूज़" ऊर्जा स्रोतों के बारे में।

अंत में, चौथा, भूतापीय ऊर्जा पारिस्थितिक दृष्टिकोण से पूरी तरह से हानिरहित है और पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करती है।

मनुष्य लंबे समय से पृथ्वी की आंतरिक गर्मी की ऊर्जा का उपयोग कर रहा है (याद रखें, कम से कम प्रसिद्ध रोमन स्नान), लेकिन इसका व्यावसायिक उपयोग केवल 1920 के दशक में इटली में पहले भू-शक्ति संयंत्रों के निर्माण के साथ शुरू हुआ, और फिर अन्य देशों में . 1980 के दशक की शुरुआत तक, दुनिया में 1.5 मिलियन kW की कुल क्षमता वाले लगभग 20 ऐसे स्टेशन काम कर रहे थे। उनमें से सबसे बड़ा यूएसए (500 हजार किलोवाट) में गीजर स्टेशन है।

भूतापीय ऊर्जा का उपयोग बिजली, ताप गृह, ग्रीनहाउस आदि उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। कम क्वथनांक (अमोनिया, फ़्रीऑन, आदि) के साथ सूखी भाप, अत्यधिक गरम पानी या किसी प्रकार का शीतलक ऊष्मा वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है।

भूतापीय ऊर्जा- यह ऊष्मा की ऊर्जा है, जो सैकड़ों लाखों वर्षों में पृथ्वी के आंतरिक क्षेत्रों से निकलती है। भूगर्भीय और भूभौतिकीय अध्ययनों के अनुसार, पृथ्वी के केंद्र में तापमान 3000-6000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, धीरे-धीरे ग्रह के केंद्र से इसकी सतह तक की दिशा में कम हो जाता है। हजारों ज्वालामुखियों का विस्फोट, पृथ्वी की पपड़ी के ब्लॉकों की गति, भूकंप एक शक्तिशाली की कार्रवाई का संकेत देते हैं आंतरिक ऊर्जाधरती। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि हमारे ग्रह का ऊष्मीय क्षेत्र इसके आंतरिक भाग में रेडियोधर्मी क्षय के साथ-साथ कोर मैटर के गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण के कारण है।
ग्रह के आंतरिक भाग को गर्म करने के मुख्य स्रोत यूरेनियम, थोरियम और रेडियोधर्मी पोटेशियम हैं। महाद्वीपों पर रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया मुख्य रूप से पृथ्वी की पपड़ी की ग्रेनाइट परत में 20-30 किमी या उससे अधिक की गहराई पर, महासागरों में - ऊपरी मेंटल में होती है। यह माना जाता है कि पृथ्वी की पपड़ी के आधार में 10-15 किमी की गहराई पर, महाद्वीपों पर तापमान का संभावित मूल्य 600-800 डिग्री सेल्सियस और महासागरों में - 150-200 डिग्री सेल्सियस है।
एक व्यक्ति भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग केवल वहीं कर सकता है जहां वह पृथ्वी की सतह के करीब प्रकट होता है, अर्थात। ज्वालामुखी और के क्षेत्रों में भूकंपीय गतिविधि... अब संयुक्त राज्य अमेरिका, इटली, आइसलैंड, मैक्सिको, जापान, न्यूजीलैंड, रूस, फिलीपींस, हंगरी, अल सल्वाडोर जैसे देशों द्वारा भूतापीय ऊर्जा का प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाता है। यहां, पृथ्वी की आंतरिक गर्मी 300 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के साथ गर्म पानी और भाप के रूप में बहुत सतह तक बढ़ जाती है और अक्सर फटने वाले झरनों (गीजर) की गर्मी की तरह फट जाती है, उदाहरण के लिए, येलोस्टोन के प्रसिद्ध गीजर संयुक्त राज्य अमेरिका में पार्क, कामचटका, आइसलैंड के गीजर।
भूतापीय ऊर्जा स्रोतउन्हें शुष्क गर्म भाप, गीली गर्म भाप और गर्म पानी में वर्गीकृत किया जाता है। एक कुआँ जो है महत्वपूर्ण स्रोतबिजली के लिए ऊर्जा रेलइटली में (लार्डेरेलो के पास), 1904 से यह सूखी गर्म भाप खिलाती है। दुनिया में गर्म शुष्क भाप के साथ दो अन्य प्रसिद्ध स्थान जापान में मात्सुकावा क्षेत्र और सैन फ्रांसिस्को के पास गीजर क्षेत्र हैं, जहां भू-तापीय ऊर्जा का भी लंबे समय तक कुशलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। दुनिया में सबसे अधिक गीली गर्म भाप न्यूजीलैंड (वैराकेई), थोड़ी कम शक्ति वाले भू-तापीय क्षेत्रों में पाई जाती है - मैक्सिको, जापान, अल सल्वाडोर, निकारागुआ और रूस में।
इस प्रकार, चार मुख्य प्रकार के भूतापीय ऊर्जा संसाधनों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:
ऊष्मा पम्पों द्वारा उपयोग की जाने वाली पृथ्वी की सतही ऊष्मा;
भाप, गर्म और के ऊर्जा संसाधन गर्म पानीपृथ्वी की सतह के पास, जो अब उत्पादन में उपयोग किया जाता है विद्युत ऊर्जा;
पृथ्वी की सतह के नीचे गहराई में केंद्रित गर्मी (संभवतः पानी की अनुपस्थिति में);
मैग्मा और ज्वालामुखियों के नीचे जमा होने वाली ऊष्मा से ऊर्जा।

भूतापीय ऊष्मा का भंडार (~ 8 * 1030 J) वार्षिक विश्व ऊर्जा खपत से 35 बिलियन गुना अधिक है। पृथ्वी की पपड़ी (10 किमी गहरी) की केवल 1% भूतापीय ऊर्जा दुनिया के सभी तेल और गैस भंडार से 500 गुना अधिक ऊर्जा प्रदान कर सकती है। हालाँकि, आज इन संसाधनों का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही उपयोग किया जा सकता है, और इसका कारण है, सबसे पहले, आर्थिक कारणों से... भूतापीय संसाधनों (गर्म गहरे पानी और भाप की ऊर्जा) का औद्योगिक विकास 1916 में शुरू हुआ, जब 7.5 मेगावाट की क्षमता वाला पहला भूतापीय बिजली संयंत्र इटली में चालू किया गया था। पिछले समय में, भूतापीय ऊर्जा संसाधनों के व्यावहारिक विकास के क्षेत्र में काफी अनुभव जमा हुआ है। भूतापीय विद्युत संयंत्रों (जियोटीपीपी) के संचालन की कुल स्थापित क्षमता थी: 1975 - 1,278 मेगावाट, 1990 में - 7,300 मेगावाट। संयुक्त राज्य अमेरिका, फिलीपींस, मैक्सिको, इटली और जापान ने इस मामले में सबसे बड़ी प्रगति की है।
जियोथर्मल पावर प्लांट के तकनीकी और आर्थिक पैरामीटर काफी विस्तृत रेंज में भिन्न होते हैं और इस पर निर्भर करते हैं भूवैज्ञानिक विशेषताएंइलाके (घटना की गहराई, काम कर रहे तरल पदार्थ के पैरामीटर, इसकी संरचना, आदि)। अधिकांश कमीशन किए गए भू-तापीय बिजली संयंत्रों के लिए, बिजली की लागत कोयले से चलने वाले थर्मल पावर प्लांट में प्राप्त बिजली की लागत के समान है, और 1200 ... 2000 यूएस डॉलर / मेगावाट है।
आइसलैंड में, 80% आवासीय भवनों को रेकजाविक के पास भू-तापीय कुओं के गर्म पानी से गर्म किया जाता है। पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका में, लगभग 180 घरों और खेतों को गर्म करने के लिए भू-तापीय गर्म पानी का उपयोग किया जाता है। विशेषज्ञों के अनुसार, 1993 और 2000 के बीच, भूतापीय ऊर्जा से वैश्विक बिजली उत्पादन दोगुने से अधिक हो गया। संयुक्त राज्य अमेरिका में भूतापीय ऊष्मा के इतने भंडार हैं कि यह, सैद्धांतिक रूप से, राज्य द्वारा वर्तमान में खपत की जाने वाली ऊर्जा की तुलना में 30 गुना अधिक ऊर्जा प्रदान कर सकता है।
भविष्य में, उन क्षेत्रों में जहां यह पृथ्वी की सतह के करीब स्थित है, साथ ही गर्म क्रिस्टलीय चट्टानों की शुष्क गर्मी में मैग्मा की गर्मी का उपयोग करना संभव है। बाद के मामले में, कुओं को कई किलोमीटर तक ड्रिल किया जाता है, ठंडे पानी को नीचे पंप किया जाता है, और गर्म पानी वापस प्राप्त किया जाता है।

जियोथर्मल एनर्जी शब्द ग्रीक शब्द अर्थ (जियो) और थर्मल (थर्मल) से आया है। असल में, भूतापीय ऊर्जा पृथ्वी से ही आती है... पृथ्वी की कोर से निकलने वाली ऊष्मा, जिसका औसत 3,600 डिग्री सेल्सियस होता है, ग्रह की सतह की ओर विकीर्ण होती है।

कई किलोमीटर की गहराई पर भूमिगत हीटिंग स्प्रिंग्स और गीजर को विशेष कुओं का उपयोग करके किया जा सकता है जिसके माध्यम से गर्म पानी (या इससे भाप) सतह पर बहता है, जहां इसे सीधे गर्मी के रूप में या परोक्ष रूप से घुमाकर बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। टर्बाइन

चूंकि पृथ्वी की सतह के नीचे का पानी लगातार भर रहा है, और पृथ्वी की कोर अपेक्षाकृत गर्मी उत्पन्न करती रहेगी मानव जीवनअंत में, भूतापीय ऊर्जा अंततः स्वच्छ और नवीकरणीय।

पृथ्वी के ऊर्जा संसाधनों को एकत्रित करने के तरीके

आज भूतापीय ऊर्जा के संचयन के तीन मुख्य तरीके हैं: शुष्क भाप, गर्म पानी और द्विआधारी चक्र। शुष्क भाप प्रक्रिया सीधे बिजली जनरेटर के टरबाइन ड्राइव को घुमाती है। गर्म पानी नीचे से ऊपर की ओर प्रवेश करता है, फिर टर्बाइनों को चलाने के लिए भाप बनाने के लिए टैंक में छिड़काव किया जाता है। ये दो विधियां सबसे आम हैं, संयुक्त राज्य अमेरिका, आइसलैंड, यूरोप, रूस और अन्य देशों में सैकड़ों मेगावाट बिजली पैदा करती हैं। लेकिन स्थान सीमित है, क्योंकि ये कारखाने केवल विवर्तनिक क्षेत्रों में काम करते हैं जहां गर्म पानी तक पहुंचना आसान होता है।

द्विआधारी चक्र प्रौद्योगिकी के साथ, सतह पर गर्म (जरूरी नहीं कि गर्म) पानी निकाला जाता है और ब्यूटेन या पेंटेन के साथ मिलाया जाता है, जिसमें कम तापमानउबालना इस तरल को एक हीट एक्सचेंजर के माध्यम से पंप किया जाता है जहां इसे वाष्पीकृत किया जाता है और सिस्टम में वापस परिचालित होने से पहले एक टरबाइन के माध्यम से भेजा जाता है। बाइनरी साइकिल तकनीक संयुक्त राज्य अमेरिका में दसियों मेगावाट बिजली प्रदान करती है: कैलिफोर्निया, नेवादा और हवाई द्वीप।

ऊर्जा प्राप्त करने का सिद्धांत

भूतापीय ऊर्जा प्राप्त करने के नुकसान

उपयोगिता स्तर पर, भू-तापीय विद्युत संयंत्रों का निर्माण और संचालन करना महंगा है। खोजने के लिए उपयुक्त स्थानएक उत्पादक भूमिगत गर्म स्थान से टकराने की कोई गारंटी नहीं होने के साथ महंगे कुएं के सर्वेक्षण की आवश्यकता होती है। हालांकि, विश्लेषकों को उम्मीद है कि अगले छह वर्षों में यह क्षमता लगभग दोगुनी हो जाएगी।

इसके अलावा, भूमिगत स्रोत के उच्च तापमान वाले क्षेत्र सक्रिय भूवैज्ञानिक ज्वालामुखियों वाले क्षेत्रों में स्थित हैं। ये "हॉट स्पॉट" टेक्टोनिक प्लेटों की सीमाओं पर उन जगहों पर बने हैं जहां क्रस्ट काफी पतला है। प्रशांत क्षेत्र, अक्सर अलास्का, कैलिफ़ोर्निया और ओरेगन सहित कई हॉटस्पॉट वाले कई ज्वालामुखियों के लिए रिंग ऑफ़ फायर के रूप में जाना जाता है। नेवादा में सैकड़ों हॉटस्पॉट शामिल हैं अधिकांशउत्तरी संयुक्त राज्य अमेरिका।

अन्य भूकंपीय रूप से सक्रिय क्षेत्र भी हैं। भूकंप और मैग्मा आंदोलन पानी को प्रसारित करने की अनुमति देते हैं। कुछ स्थानों पर, पानी सतह पर बढ़ जाता है और प्राकृतिक गर्म झरने और गीजर होते हैं, जैसे कामचटका में। कामचटका के गीजर में पानी 95 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है।

समस्याओं में से एक खुली प्रणालीगीजर कुछ वायु प्रदूषकों की रिहाई है। हाइड्रोजन सल्फाइड एक बहुत ही पहचानने योग्य "सड़े हुए अंडे" गंध के साथ एक जहरीली गैस है - भाप से निकलने वाले आर्सेनिक और खनिजों की एक छोटी मात्रा। नमक एक पर्यावरणीय समस्या भी पैदा कर सकता है।

अपतटीय भूतापीय विद्युत संयंत्र सार्थक राशिहस्तक्षेप करने वाला नमक पाइपों में जमा हो जाता है। बंद प्रणालियों में, कोई उत्सर्जन नहीं होता है और सतह पर लाया गया सभी तरल वापस आ जाता है।

ऊर्जा संसाधन की आर्थिक क्षमता

भूकंपीय दृष्टि से हॉटस्पॉटभूतापीय ऊर्जा खोजने के लिए एकमात्र स्थान नहीं हैं। पृथ्वी पर वस्तुतः कहीं भी सतह के नीचे 4 मीटर से लेकर कई किलोमीटर तक कहीं भी प्रत्यक्ष ताप उद्देश्यों के लिए प्रयोग करने योग्य ऊष्मा की निरंतर आपूर्ति होती है। यहां तक ​​कि अपने दम पर जमीन भी पिछवाड़ेया स्थानीय स्कूल में घर या अन्य भवन को आपूर्ति की जाने वाली गर्मी के रूप में आर्थिक क्षमता है।

इसके अलावा, सतह के बहुत नीचे (4-10 किमी) शुष्क चट्टान संरचनाओं में भारी मात्रा में तापीय ऊर्जा होती है।

प्रयोग नई टेक्नोलॉजीभूतापीय प्रणालियों का विस्तार कर सकता है जहां मनुष्य इस गर्मी का उपयोग पारंपरिक तकनीक की तुलना में बहुत बड़े पैमाने पर बिजली पैदा करने के लिए कर सकते हैं। बिजली पैदा करने के इस सिद्धांत की पहली प्रदर्शन परियोजनाओं को 2013 में संयुक्त राज्य अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया में दिखाया गया था।

यदि भू-तापीय संसाधनों की पूर्ण आर्थिक क्षमता को साकार किया जा सकता है, तो यह उत्पादन सुविधाओं के लिए बिजली के एक विशाल स्रोत का प्रतिनिधित्व करेगा। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि पारंपरिक भूतापीय स्रोतों में 38,000 मेगावाट की क्षमता है, जो प्रति वर्ष 380 मिलियन मेगावाट बिजली पैदा कर सकती है।

गर्म शुष्क चट्टानें भूमिगत हर जगह 5 से 8 किमी की गहराई पर और में उथली गहराई पर पाई जाती हैं निश्चित स्थान... इन संसाधनों तक पहुंच में गर्म चट्टानों के माध्यम से घूमने वाले ठंडे पानी की शुरूआत और गर्म पानी को निकालना शामिल है। वर्तमान में नहीं वाणिज्य उपयोगयह तकनीक। मौजूदा प्रौद्योगिकियां अभी तक बहाल करने की अनुमति नहीं देती हैं तापीय ऊर्जासीधे मैग्मा से, बहुत गहरा, लेकिन यह भूतापीय ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली संसाधन है.

ऊर्जा संसाधनों के संयोजन और उनकी निरंतरता के साथ, भूतापीय ऊर्जा एक स्वच्छ, अधिक टिकाऊ ऊर्जा प्रणाली के रूप में एक अपूरणीय भूमिका निभा सकती है।

भूतापीय विद्युत संयंत्र संरचनाएं

भूतापीय ऊर्जा पृथ्वी से आने वाली स्वच्छ और टिकाऊ ऊष्मा है। बड़े संसाधन पृथ्वी की सतह के नीचे कई किलोमीटर की सीमा में पाए जाते हैं, और इससे भी गहरे, पिघली हुई चट्टान के उच्च तापमान तक, जिसे मैग्मा कहा जाता है। लेकिन जैसा कि ऊपर बताया गया है, लोग अभी तक मैग्मा तक नहीं पहुंचे हैं।

भूतापीय बिजली संयंत्रों के तीन डिजाइन

अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी संसाधन द्वारा निर्धारित की जाती है। अगर पानी कुएं से भाप के रूप में आता है, तो इसे सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है। यदि गर्म पानी पर्याप्त गर्म है, तो उसे हीट एक्सचेंजर से गुजरना होगा।

बिजली उत्पादन के लिए पहला कुआं 1924 से पहले खोदा गया था। अधिक गहरे कुएं 1950 के दशक में ड्रिल किए गए थे, लेकिन वास्तविक विकास 1970 और 1980 के दशक में होता है।

भूतापीय ऊष्मा का प्रत्यक्ष उपयोग

भूतापीय स्रोतों का उपयोग सीधे हीटिंग उद्देश्यों के लिए भी किया जा सकता है। गर्म पानी का उपयोग इमारतों को गर्म करने, ग्रीनहाउस में पौधे उगाने, सूखी मछलियों और फसलों को उगाने, तेल की वसूली में सुधार, दूध के पास्चराइज़र के रूप में औद्योगिक प्रक्रियाओं में सहायता और मछली के खेतों में पानी को गर्म करने के लिए किया जाता है। अमेरिका में, क्लैमथ फॉल्स, ओरेगन और बोइस, इडाहो, भूतापीय पानी का उपयोग घरों और इमारतों को एक सदी से अधिक समय से गर्म करने के लिए किया जाता है। पूर्वी तट पर, वार्म स्प्रिंग्स, वर्जीनिया स्थानीय ताप स्रोतों का उपयोग करके सीधे झरने के पानी से गर्मी खींचता है।

आइसलैंड में, देश की लगभग हर इमारत गर्म पानी के झरने से गर्म होती है। वास्तव में, आइसलैंड अपनी प्राथमिक ऊर्जा का 50 प्रतिशत से अधिक भूतापीय स्रोतों से प्राप्त करता है। रेकजाविक में, उदाहरण के लिए, (आबादी 118 हजार), 25 किलोमीटर से अधिक गर्म पानी पहुंचाया जाता है, और निवासी इसका उपयोग हीटिंग और प्राकृतिक जरूरतों के लिए करते हैं।

न्यूजीलैंड को अपनी बिजली का 10% अतिरिक्त मिलता है। तापीय जल की उपस्थिति के बावजूद अविकसित है।