4.3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕМНЫХ НЕДР
Для эксплуатации конкретных ГеоТЭС необходимо создать развитую систему скважин, трубопроводов, линий электропередач, дорог. Бурение скважин связано с завозом и хранением дизельного топлива, масел, запасных частей. Несомненно, что весь комплекс перечисленных работ должен выполняться с соблюдением установленных законодательством экологических требований.
Как уже говорилось, подземные воды выносят на поверхность Земли сероводород, аммиак, соединения ртути и другие вещества, неблагоприятно воздействующие на окружающую среду.
Для каждого гидротермального месторождения следует создавать свою систему утилизации или нейтрализации вредных веществ.
Возможно, что интенсификация естественной циркуляции потоков в районе действия ГеоТЭС повлечет за собой увеличение скорости подземных реакций, что будет сопровождаться землетрясениями. В таком случае необходимо строить сейсмостойкие здания и буровые вышки.
Выполнение требований защиты окружающей среды и техники безопасности обслуживающего персонала повлечет за собой удорожание вырабатываемой электроэнергии. Но, как правило, это повышение стоимости не столь существенное, если сравнивать его с тем, что имеет место у угольных ТЭС.
Обратим здесь внимание еще на одну проблему, связанную с эксплуатацией ГеоТЭС. Подземные коллекторы скважин будут постепенно закупориваться породой и отложениями. Данное явление вызвано, с одной стороны, наличием солей в подземных водах, а с другой — выдавливанием верхних слоев Земли твердыми продуктами подземных реакций. При оценке усилий, развивающихся в подземных условиях, мы можем воспользоваться богатым опытом, полученным в шахтном строительстве [233—235].
В любом случае предполагается профилактическое бурение для восстановления дееспособности геотермических источников.
ВЫВОДЫ
Освоение второго по значению источника энергии — тепла земных недр позволит получить от 1,0 до 1,2 ТВт электроэнергии.
Динамика развития геотермических станций свидетельствует о заинтересованности большинства стран в освоении подземной энергии.
Наиболее перспективным способом освоения геотермических месторождений является глубинное бурение.
Оптимальным тепловым двигателем для ГеоТЭС является гидропаровая турбина.
Поскольку ГеоТЭС располагаются, как правило, в районах активной вулканической деятельности, то здания, буровые вышки и оборудование должны соответствовать нормам, установленным для сейсмических районов.
ПОСЛЕСЛОВИЕ КО ВТОРОЙ ЧАСТИ КНИГИ
Здесь, как и в первой части книги, мы обсудим те мероприятия, что необходимо провести для освоения возобновляемых источников энергии.
Итак, рассмотрев наиболее вероятные космические процессы и переходные явления в период формирования Земли, мы составили представление о том, как сложена наша Земля и что происходит в ее недрах.
Не вызывает сомнения то, что ключ к расшифровке подземных процессов может быть найден лишь при вскрытии закономерностей естественной циркуляции потоков на больших глубинах. Именно естественная циркуляция воды в подземных условиях, сопровождающаяся ее частичным взаимодействием с кремниевыми сплавами, позволила Мировому океану поделиться своим водородом с месторождениями нефти и газа. Как видим, помимо освоения потоков тепла, необходимо заняться в ближайшее время освоением потоков водорода и метана, идущих из земных недр.
В рамках тематики данной книги невозможно подробно остановиться на столь обширной и захватывающей проблеме. Но все же позволим себе кратко сообщить о работах, проведенных в этом направлении.
Одним из вариантов образования нефти могли стать процессы высокотемпературного воздействия под высоким давлением на органический субстрат, возникший в результате жизнедеятельности водородокисляющих бактерий, о которых шла речь в первой части книги.
В качестве первого шага проверки данного предположения были проведены опыты по выращиванию бактерий на основе водорода, получаемого при взаимодействии активированного алюминия и кремниевых сплавов с водой.
Оказалось, что микробы прекрасно развиваются, потребляя водород от первой реакции, и несколько снижают скорость своего размножения во втором случае. В этом нет ничего удивительного, так как бактерии крайне чувствительны к различным примесям в водном растворе. Так, например, недостаток всего одной миллионной доли германия в составе используемых питательных веществ прекращает рост этих бактерий.
Можно также восхищаться производительностью процесса выращивания белка: масса бактерий в благоприятных условиях удваивается каждые четыре часа. Для сравнения скажем, что деревья в средней полосе нашей родины увеличивают свою массу в четыре раза в течение целого года. Так что создать месторождения с миллиардами тонн нефти бактериям не представляло никакого труда.
Для реализации программы освоения потоков водорода необходимо, прежде всего, вернуться к ранее предложенному проекту бурения земной коры в Тункинской впадине, примыкающей к котловине озера Байкал. Здесь на глубинах всего в шесть-восемь километров зафиксирована аномально высокая электропроводность земной коры. Предполагают, что это дают о себе знать поднявшиеся из земных недр бескислородные вещества, насыщенные водородом [236].
Необходимо также изучить поведение ряда вулканов и найти способ утилизации выбрасываемого ими водорода. Те же исследования позволяют, по-видимому, оценить мощность потока метана, поднимающегося из земных недр.
Сверхглубокое бурение, которое, как и космические программы, можно осуществить, объединив усилия наиболее развитых стран, откроет нам картину подземного мира и даст возможность более точно рассчитывать локальные потоки глубинного тепла. Одновременно удастся оценить величины напряжений и сжатий земной коры в зонах рифтогенеза, что необходимо для понимания закономерностей землетрясений.
Память о безвременно ушедших от нас многочисленных жертвах землетрясений настоятельно требует изучения механизма этого крайне разрушительного природного явления. Нам предстоит научиться не только предвидеть их возникновение, но и, по возможности, управлять ими. В преддверии этого следует принять международное соглашение об ограничении числа взрывов малой и средней мощности и полном запрещении ядерных и термоядерных испытаний. Сейчас нет никакой гарантии в том, что на месте очередного термоядерного взрыва не появится гряда гор высотой в десятки километров, на формирование которой будет израсходована бoльшая часть воды Мирового океана.
Здесь еще раз хотелось бы обратить внимание на необходимость повышения знаний научной интеллигенции в области тепловых процессов. Это позволит найти решение многих проблем.
Например, при составлении моделей космических процессов на основе термодинамики исчезнут из обихода всевозможные фантастические проекты.
Как известно, в одной из формулировок второго закона термодинамики, предложенной Томпсоном, предлагалось рассматривать закон возрастания энтропии как закон рассеяния лучистой энергии.
Согласно этой формулировке, теплота нагретых тел рассеивается в мировом пространстве и не может существовать процессов, в результате которых она в состоянии сосредоточиться в каком-либо месте и начать активно функционировать [237].
Во всяком случае, нам до сих пор не известны условия, приводящие к эффекту концентрации лучистой энергии. Отсюда следует, что рост энтропии Вселенной есть непреложный факт. В связи с этим еще раз хотелось бы подчеркнуть, что при составлении моделей космических процессов нельзя отклоняться от законов термодинамики. В равной мере это относится к процессу формирования планет и, в частности, Земли. Определяющую роль при формировании планет играют креационно-диссипативные структуры, обеспечивающие перераспределение энергии в их оболочках.
Всестороннее овладение методами термодинамики позволит инженерам создать высокоэкономичные установки для использования низкопотенциального тепла.
Земля — наш родной дом, но, к сожалению, не такой большой, как хотелось бы: международная космическая станция облетает его всего за один час. Наивно думать, что столь малая планета обладает несметными запасами угля, нефти и газа. Скорее всего, эти запасы закончатся задолго до того, как наступит катастрофическое потепление, которым так обеспокоено большинство стран.
Выход из создавшегося положения один — нам необходимо научиться использовать возобновляемые источники энергии.
