భూఉష్ణ శక్తి మరియు దాని ఉపయోగం, భూఉష్ణ శక్తికి అవకాశాలు

భూమి లోపల అపారమైన ఉష్ణ శక్తి ఉంది. ఇక్కడ అంచనాలు ఇప్పటికీ చాలా భిన్నంగా ఉన్నాయి, కానీ చాలా సాంప్రదాయిక అంచనాల ప్రకారం, మనల్ని మనం 3 కిమీ లోతుకు పరిమితం చేస్తే, అప్పుడు 8 x 1017 kJ భూఉష్ణ శక్తి. అదే సమయంలో, మన దేశంలో మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా దాని నిజమైన అప్లికేషన్ యొక్క స్థాయి చాలా తక్కువగా ఉంది. ఇక్కడ సమస్య ఏమిటి మరియు భూఉష్ణ శక్తిని ఉపయోగించడం కోసం అవకాశాలు ఏమిటి?

భూఉష్ణ శక్తి అనేది భూమి యొక్క వేడి యొక్క శక్తి. భూమి యొక్క సహజ వేడి నుండి విడుదలయ్యే శక్తిని జియోథర్మల్ శక్తి అంటారు. శక్తి వనరుగా, భూమి యొక్క వేడి, ఇప్పటికే ఉన్న సాంకేతికతలతో కలిపి, అనేక సంవత్సరాల పాటు మానవాళి అవసరాలను సరఫరా చేయగలదు. మరియు అది ఇప్పటివరకు చేరుకోలేని ప్రాంతాలలో చాలా లోతుగా నడిచే వెచ్చదనాన్ని కూడా తాకదు.

మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా, ఈ వేడి మన గ్రహం యొక్క ప్రేగుల నుండి విడుదలవుతుంది మరియు కోర్ యొక్క శీతలీకరణ రేటు బిలియన్ సంవత్సరాలకు 400 ° C మించదు! అదే సమయంలో, భూమి యొక్క కోర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత, వివిధ వనరుల ప్రకారం, ప్రస్తుతం 6650 ° C కంటే తక్కువ కాదు మరియు క్రమంగా దాని ఉపరితలం వైపు తగ్గుతుంది. 42 ట్రిలియన్ వాట్ల వేడి భూమి నుండి నిరంతరం ప్రసరిస్తుంది, అందులో 2% మాత్రమే క్రస్ట్‌లో ఉంటుంది.

భూమి యొక్క అంతర్గత ఉష్ణ శక్తి కాలానుగుణంగా వేలాది అగ్నిపర్వతాల విస్ఫోటనాలు, భూకంపాలు, భూమి యొక్క క్రస్ట్ యొక్క కదలికలు మరియు ఇతర, తక్కువ గుర్తించదగిన, కానీ తక్కువ ప్రపంచ, సహజ ప్రక్రియల రూపంలో బెదిరింపుగా వ్యక్తమవుతుంది.

ఈ దృగ్విషయం యొక్క కారణాల గురించి శాస్త్రీయ దృక్కోణం ఏమిటంటే, భూమి యొక్క వేడి యొక్క మూలం గ్రహం లోపలి భాగంలో యురేనియం, థోరియం మరియు పొటాషియం యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క నిరంతర ప్రక్రియతో పాటు పదార్థం యొక్క గురుత్వాకర్షణ విభజనకు సంబంధించినది. దాని కోర్ వద్ద.

భూమి యొక్క క్రస్ట్ యొక్క గ్రానైట్ పొర, 20,000 మీటర్ల లోతులో, ఖండాల రేడియోధార్మిక క్షయం యొక్క ప్రధాన జోన్, మరియు మహాసముద్రాలకు, ఎగువ మాంటిల్ అత్యంత చురుకైన పొర. ఖండాలలో, సుమారు 10,000 మీటర్ల లోతులో, క్రస్ట్ దిగువన ఉష్ణోగ్రత 700 ° C, మహాసముద్రాలలో ఉష్ణోగ్రత 200 ° C మాత్రమే ఉంటుందని శాస్త్రవేత్తలు నమ్ముతారు.

భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లోని భూఉష్ణ శక్తిలో రెండు శాతం స్థిరంగా 840 బిలియన్ వాట్స్, మరియు ఇది సాంకేతికంగా అందుబాటులో ఉండే శక్తి. ఈ శక్తిని వెలికితీసేందుకు ఉత్తమ ప్రదేశాలు కాంటినెంటల్ ప్లేట్ల అంచుల దగ్గర ఉన్న ప్రాంతాలు, ఇక్కడ క్రస్ట్ చాలా సన్నగా ఉంటుంది మరియు భూకంప మరియు అగ్నిపర్వత కార్యకలాపాల ప్రాంతాలు-ఇక్కడ భూమి యొక్క వేడి ఉపరితలానికి చాలా దగ్గరగా కనిపిస్తుంది.

భూఉష్ణ శక్తి ఎక్కడ మరియు ఏ రూపంలో సంభవిస్తుంది?

ప్రస్తుతం, భూఉష్ణ శక్తి అభివృద్ధి చురుకుగా నిమగ్నమై ఉంది: USA, ఐస్లాండ్, న్యూజిలాండ్, ఫిలిప్పీన్స్, ఇటలీ, ఎల్ సాల్వడార్, హంగరీ, జపాన్, రష్యా, మెక్సికో, కెన్యా మరియు ఇతర దేశాలు, ఇక్కడ గ్రహం యొక్క ప్రేగుల నుండి వేడి ఆవిరి మరియు వేడి నీటి రూపంలో ఉపరితలం పైకి లేచి, 300 ° C చేరుకునే ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బయటకు వెళ్లడం.

ఐస్‌లాండ్ మరియు కమ్‌చట్కాలోని ప్రసిద్ధ గీజర్‌లు, అలాగే దాదాపు 9,000 చదరపు కిలోమీటర్ల విస్తీర్ణంలో ఉన్న వ్యోమింగ్, మోంటానా మరియు ఇడాహో అనే అమెరికన్ రాష్ట్రాలలో ఉన్న ప్రసిద్ధ ఎల్లోస్టోన్ నేషనల్ పార్క్‌ను స్పష్టమైన ఉదాహరణలుగా పేర్కొనవచ్చు.

భూఉష్ణ శక్తి గురించి మాట్లాడేటప్పుడు, ఇది చాలా తక్కువ సంభావ్యత అని గుర్తుంచుకోవడం చాలా ముఖ్యం, అనగా, బావిని వదిలివేసే నీరు లేదా ఆవిరి యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉండదు. మరియు ఇది అటువంటి శక్తిని ఉపయోగించడం యొక్క సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

వాస్తవం ఏమిటంటే నేడు విద్యుత్తు ఉత్పత్తికి ఇది శీతలకరణి యొక్క ఉష్ణోగ్రత కనీసం 150 ° C. ఈ సందర్భంలో, అది నేరుగా టర్బైన్కు పంపబడుతుంది.

తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద నీటిని ఉపయోగించే సంస్థాపనలు ఉన్నాయి. వాటిలో, భూఉష్ణ నీరు ద్వితీయ శీతలకరణిని (ఉదాహరణకు, ఫ్రీయాన్) వేడి చేస్తుంది, ఇది తక్కువ మరిగే బిందువును కలిగి ఉంటుంది. ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆవిరి టర్బైన్‌ను మారుస్తుంది. కానీ అలాంటి సంస్థాపనల సామర్థ్యం చిన్నది (10 - 100 kW) మరియు అందువల్ల అధిక ఉష్ణోగ్రత నీటిని ఉపయోగించి పవర్ ప్లాంట్ల కంటే శక్తి ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.

న్యూజిలాండ్‌లోని జియోపిపి

భూఉష్ణ నిక్షేపాలు వేడి నీటితో నిండిన పోరస్ రాళ్ళు. అవి తప్పనిసరిగా సహజ భూఉష్ణ బాయిలర్లు.

కానీ భూమి యొక్క ఉపరితలంపై గడిపిన నీరు విసిరివేయబడకపోతే, బాయిలర్కు తిరిగి వస్తే? ప్రసరణ వ్యవస్థను సృష్టిస్తున్నారా? ఈ సందర్భంలో, థర్మల్ వాటర్ యొక్క వేడిని మాత్రమే కాకుండా, చుట్టుపక్కల రాళ్ళు కూడా ఉపయోగించబడతాయి. అటువంటి వ్యవస్థ దాని మొత్తం సంఖ్యను 4-5 రెట్లు పెంచుతుంది. ఉప్పునీటితో పర్యావరణ కాలుష్యం సమస్య తొలగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఇది భూగర్భ హోరిజోన్‌కు తిరిగి వస్తుంది.

వేడి నీరు లేదా ఆవిరి రూపంలో, వేడిని ఉపరితలంపైకి పంపుతారు, ఇక్కడ అది నేరుగా భవనాలు మరియు గృహాలను వేడి చేయడానికి లేదా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. భూమి యొక్క ఉపరితల వేడి కూడా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా డ్రిల్లింగ్ బావుల ద్వారా చేరుకుంటుంది, ఇక్కడ ప్రవణత ప్రతి 36 మీటర్లకు 1 °C పెరుగుతుంది.

ఈ వేడిని గ్రహించడానికి, వారు ఉపయోగిస్తారు వేడి పంపులు… వేడి నీరు మరియు ఆవిరి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు నేరుగా వేడి చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి మరియు నీరు లేనప్పుడు లోతుగా కేంద్రీకృతమై ఉన్న వేడిని హీట్ పంపుల ద్వారా ఉపయోగకరమైన రూపంలోకి మార్చబడుతుంది. శిలాద్రవం యొక్క శక్తి మరియు అగ్నిపర్వతాల క్రింద పేరుకుపోయిన వేడిని ఒకే విధంగా సంగ్రహిస్తారు.

సాధారణంగా, జియోథర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి అనేక ప్రామాణిక పద్ధతులు ఉన్నాయి, కానీ మళ్లీ నేరుగా లేదా హీట్ పంప్ లాంటి పథకంలో.

సరళమైన సందర్భంలో, ఆవిరి కేవలం పైప్లైన్ ద్వారా ఎలక్ట్రిక్ జనరేటర్ యొక్క టర్బైన్కు దర్శకత్వం వహించబడుతుంది. ఒక సంక్లిష్ట పథకంలో, ఆవిరి ముందుగా శుద్ధి చేయబడుతుంది, తద్వారా కరిగిన పదార్థాలు పైపులను నాశనం చేయవు. మిశ్రమ పథకంలో, నీటిలో ఆవిరి యొక్క ఘనీభవనం తర్వాత నీటిలో కరిగిన వాయువులు తొలగించబడతాయి.

చివరగా, ఒక బైనరీ స్కీమ్ ఉంది, ఇక్కడ తక్కువ మరిగే స్థానం (ఉష్ణ వినిమాయకం పథకం) ఉన్న మరొక ద్రవం శీతలకరణిగా పనిచేస్తుంది (వేడిని తీసుకోవడానికి మరియు జనరేటర్ టర్బైన్‌ను తిప్పడానికి).

నీరు మరియు లిథియం క్లోరైడ్‌తో వాక్యూమ్ శోషణ వేడి పంపులు అత్యంత ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి. వాక్యూమ్ వాటర్ పంప్‌లో విద్యుత్ వినియోగం వల్ల థర్మల్ వాటర్ ఉష్ణోగ్రతను మాజీ పెంచుతుంది.

60-90 ° C ఉష్ణోగ్రతతో బాగా నీరు వాక్యూమ్ ఆవిరిపోరేటర్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆవిరి టర్బోచార్జర్ ద్వారా కుదించబడుతుంది. అవసరమైన శీతలకరణి ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఒత్తిడి ఎంపిక చేయబడుతుంది.

నీరు నేరుగా తాపన వ్యవస్థకు వెళితే, అది 90 - 95 ° C, తాపన నెట్‌వర్క్‌లకు ఉంటే, అప్పుడు 120 - 140 ° C. కండెన్సర్‌లో, ఘనీకృత ఆవిరి నగర తాపనలో ప్రసరించే నీటికి దాని వేడిని ఇస్తుంది. నెట్వర్క్లు, తాపన వ్యవస్థలు మరియు వేడి నీటి .

భూఉష్ణ శక్తి వినియోగాన్ని పెంచడానికి ఏ ఇతర ఎంపికలు ఉన్నాయి?

దిశలలో ఒకటి ఎక్కువగా క్షీణించిన చమురు మరియు గ్యాస్ నిక్షేపాల వినియోగానికి సంబంధించినది.

మీకు తెలిసినట్లుగా, పాత పొలాలలో ఈ ముడి పదార్థం యొక్క ఉత్పత్తి నీటి వరదల పద్ధతి ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, అనగా, నీటిని బావులలోకి పంప్ చేయబడుతుంది, ఇది రిజర్వాయర్ యొక్క రంధ్రాల నుండి చమురు మరియు వాయువును స్థానభ్రంశం చేస్తుంది.

క్షీణత పురోగమిస్తున్నప్పుడు, పోరస్ రిజర్వాయర్లు నీటితో నిండి ఉంటాయి, ఇది చుట్టుపక్కల రాళ్ల ఉష్ణోగ్రతను పొందుతుంది, తద్వారా నిక్షేపాలు భూఉష్ణ బాయిలర్‌గా రూపాంతరం చెందుతాయి, దీని నుండి ఏకకాలంలో చమురును తీయడం మరియు వేడి చేయడానికి నీటిని పొందడం సాధ్యమవుతుంది.

వాస్తవానికి, అదనపు బావులు తప్పనిసరిగా డ్రిల్లింగ్ చేయబడాలి మరియు ప్రసరణ వ్యవస్థను సృష్టించాలి, అయితే ఇది కొత్త భూఉష్ణ క్షేత్రాన్ని అభివృద్ధి చేయడం కంటే చాలా చౌకగా ఉంటుంది.

కృత్రిమ పారగమ్య మండలాలను ఏర్పరచడం ద్వారా పొడి రాళ్ల నుండి వేడిని సేకరించడం మరొక ఎంపిక. పొడి రాళ్లలో పేలుళ్లను ఉపయోగించి సచ్ఛిద్రతను సృష్టించడం పద్ధతి యొక్క సారాంశం.

అటువంటి వ్యవస్థల నుండి వేడిని సంగ్రహించడం క్రింది విధంగా నిర్వహించబడుతుంది: రెండు బావులు ఒకదానికొకటి కొంత దూరంలో డ్రిల్లింగ్ చేయబడతాయి. నీరు ఒకదానిలోకి పంప్ చేయబడుతుంది, ఇది ఏర్పడిన రంధ్రాలు మరియు పగుళ్ల ద్వారా రెండవదానికి కదులుతుంది, రాళ్ళ నుండి వేడిని తొలగిస్తుంది, వేడెక్కుతుంది మరియు తరువాత ఉపరితలంపైకి పెరుగుతుంది.

ఇటువంటి ప్రయోగాత్మక వ్యవస్థలు ఇప్పటికే యునైటెడ్ స్టేట్స్ మరియు ఇంగ్లాండ్‌లో పనిచేస్తున్నాయి. లాస్ అలమోస్ (USA)లో, రెండు బావులు - ఒకటి 2,700 మీటర్ల లోతుతో, మరొకటి - 2,300 మీ, హైడ్రాలిక్ ఫ్రాక్చరింగ్ ద్వారా అనుసంధానించబడి, 185 ° C ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేయబడిన ప్రసరించే నీటితో నిండి ఉంటాయి. ఇంగ్లాండ్‌లో, రోజ్‌మెనియస్‌లో క్వారీ, నీరు 80 °C వరకు వేడి చేయబడుతుంది.

జియోథర్మల్ పవర్ ప్లాంట్

శక్తి వనరుగా గ్రహం యొక్క వేడి

ఇటాలియన్ పట్టణం లారెడెరెల్లో సమీపంలో బావి నుండి పొడి ఆవిరితో నడిచే ఎలక్ట్రిక్ రైలు నడుస్తుంది. ఈ వ్యవస్థ 1904 నుండి అమలులో ఉంది.

జపాన్ మరియు శాన్ ఫ్రాన్సిస్కోలోని గీజర్ క్షేత్రాలు ప్రపంచంలోని మరో రెండు ప్రసిద్ధ ప్రదేశాలు, ఇవి విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి పొడి వేడి ఆవిరిని కూడా ఉపయోగిస్తాయి. తేమతో కూడిన ఆవిరి విషయానికొస్తే, దాని విస్తృతమైన క్షేత్రాలు న్యూజిలాండ్‌లో ఉన్నాయి మరియు విస్తీర్ణంలో చిన్నవి - జపాన్, రష్యా, ఎల్ సాల్వడార్, మెక్సికో, నికరాగ్వా.

మేము భూఉష్ణ వేడిని శక్తి వనరుగా పరిగణించినట్లయితే, దాని నిల్వలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా మానవజాతి యొక్క వార్షిక శక్తి వినియోగం కంటే పదుల బిలియన్ల రెట్లు ఎక్కువ.

మానవజాతి నిరంతరం ఉత్పత్తి చేసే చమురు మరియు వాయువు వంటి శిలాజ ఇంధనాల నిల్వలను వందల రెట్లు అతివ్యాప్తి చేయడానికి భూమి యొక్క క్రస్ట్ యొక్క 1% ఉష్ణ శక్తి, 10,000 మీటర్ల లోతు నుండి తీసుకోబడుతుంది, ఇది కోలుకోలేని క్షీణతకు దారితీస్తుంది. భూగర్భ మరియు పర్యావరణ కాలుష్యం.

ఇది ఆర్థిక కారణాల వల్ల. కానీ జియోథర్మల్ పవర్ ప్లాంట్లు చాలా మితమైన కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఉద్గారాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇది ఒక మెగావాట్ గంటకు 122 కిలోల విద్యుత్ ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది శిలాజ ఇంధన విద్యుత్ ఉత్పత్తి నుండి వెలువడే ఉద్గారాల కంటే చాలా తక్కువ.

ఇండస్ట్రియల్ జియోపిఇ మరియు జియోథర్మల్ ఎనర్జీ ప్రాస్పెక్ట్స్

7.5 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో మొదటి పారిశ్రామిక జియోపిఇ 1916లో ఇటలీలో నిర్మించబడింది. అప్పటి నుండి, అమూల్యమైన అనుభవం సేకరించబడింది.

1975 నాటికి, ప్రపంచంలో జియోపిపి యొక్క మొత్తం స్థాపిత సామర్థ్యం 1278 మెగావాట్లు మరియు 1990లో ఇది ఇప్పటికే 7300 మెగావాట్లు. యునైటెడ్ స్టేట్స్, మెక్సికో, జపాన్, ఫిలిప్పీన్స్ మరియు ఇటలీలలో భూఉష్ణ శక్తి అభివృద్ధి యొక్క అతిపెద్ద వాల్యూమ్‌లు ఉన్నాయి.

USSR యొక్క భూభాగంలో మొదటి జియోపిఇ 1966 లో కమ్చట్కాలో నిర్మించబడింది, దాని సామర్థ్యం 12 MW.

2003 నుండి, ముట్నోవ్స్కాయా భౌగోళిక విద్యుత్ ప్లాంట్ రష్యాలో పనిచేస్తోంది, దీని శక్తి ఇప్పుడు 50 మెగావాట్లు - ఇది ప్రస్తుతానికి రష్యాలో అత్యంత శక్తివంతమైన జియోఎలెక్ట్రిక్ పవర్ ప్లాంట్.

కెన్యాలోని ఓల్కారియా IV ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద జియోపిపి, 140 మెగావాట్ల సామర్థ్యంతో ఉంది.

భవిష్యత్తులో, శిలాద్రవం యొక్క ఉష్ణ శక్తి భూమి యొక్క ఉపరితలం క్రింద చాలా లోతుగా లేని గ్రహం యొక్క ఆ ప్రాంతాలలో, అలాగే వేడిచేసిన స్ఫటికాకార శిలల యొక్క ఉష్ణ శక్తి, చల్లటి నీటిలో ఉపయోగించబడే అవకాశం ఉంది. అనేక కిలోమీటర్ల లోతులో డ్రిల్లింగ్ రంధ్రంలోకి పంప్ చేయబడుతుంది మరియు వేడి నీటిని ఉపరితలం లేదా ఆవిరికి తిరిగి పంపబడుతుంది, ఆ తర్వాత అవి వేడిని పొందుతాయి లేదా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

ప్రశ్న తలెత్తుతుంది - ప్రస్తుతం భూఉష్ణ శక్తిని ఉపయోగించి పూర్తి చేసిన కొన్ని ప్రాజెక్టులు ఎందుకు ఉన్నాయి? అన్నింటిలో మొదటిది, ఎందుకంటే అవి అనుకూలమైన ప్రదేశాలలో ఉన్నాయి, ఇక్కడ నీరు భూమి యొక్క ఉపరితలంపై ప్రవహిస్తుంది లేదా చాలా లోతుగా ఉంటుంది. అటువంటి సందర్భాలలో, భూఉష్ణ శక్తి అభివృద్ధిలో అత్యంత ఖరీదైన భాగం అయిన లోతైన బావులను డ్రిల్ చేయడం అవసరం లేదు.

ఉష్ణ సరఫరా కోసం ఉష్ణ జలాల ఉపయోగం విద్యుత్ ఉత్పత్తి కంటే చాలా ఎక్కువ, కానీ అవి ఇప్పటికీ చిన్నవి మరియు శక్తి రంగంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషించవు.

GThermal శక్తి మొదటి దశలను మాత్రమే తీసుకుంటోంది మరియు ప్రస్తుత పరిశోధన, ప్రయోగాత్మక-పారిశ్రామిక పని దాని తదుపరి అభివృద్ధి స్థాయికి సమాధానం ఇవ్వాలి.