Техника и человек в 2000 году

Добывание энергии из недр земли

Мы знаем, что наша земля — сестра солнца, которая много миллионов лет тому назад в виде огненного шара была брошена в мировое пространство, медленно охлаждалась там и затем покрылась охлажденным панцырем, тогда как внутренность осталась в жидком состоянии. Предполагают, что этот панцырь имеет толщину, приблизительно в 50 км. О слоях, находящихся глубже, ничего неизвестно. Конечно, знают, что, чем глубже проникать внутрь земли, тем температура будет выше. Но наши жалкие технические средства не дают возможности проникнуть в загадку, скрывающуюся в глубине земного шара. Лишь в нескольких местах земного шара бездна дает о себе знать поверхности деятельностью вулканов и извержениями жидкой лавы.

До сих пор предполагали, что температура земли на глубине 25 м совпадает со средней годовой температурой в месте наблюдения. Отсюда же, насколько позволяют судить имеющиеся данные, приблизительно через каждые 33 м дальше вглубь земли температура повышается на один градус. В последнее время однако Геологическому исследовательскому департаменту Соединенных штатов, производившему измерения в шахтах, буровых скважинах и источниках, удалось установить, что температура на различных глубинах дает различную величину, независимо от местных условий. В медных рудниках в Мичигане, глубиной от 1 000 до 1 500 м, на дне шахт было установлено 15,55–32,22°, тогда как средняя температура земной поверхности достигает всего лишь 6,67°. В Южной Дакоте и Небраске, где имеются горячие источники, на глубине в 11 м уже оказалось 27,4°, а в вулканических районах Айдехо даже на 5,5 м глубине — 11°. В районе Западной Виргинии, богатом газами, в самой глубокой буровой скважине через каждые 19,8 м температура повышалась на 1°, а во второй по глубине скважине — на 1° через каждые 21,3 м.

Грандиозную форму принимает выход энергии из недр земли на поверхность в южной Аляске. К северо-западу от вулкана Катмаи лежит долина так называемых 10 000 паров. Хотя вулкан, как таковой, потух, тем не менее там постоянно из потока, затопляющего местность, подымаются газы и водяные пары. В июле 1919 г. в обоих потоках, протекающих по долине, температура воды достигала 80°. Ключи, бьющие поблизости, часто достигают температуры в 97°. Жара зачастую такова, что вода в ручьях испаряется. Химические исследования газов, предпринятые американскими учеными Григсом и Феннером, установили, что здесь пары выделяются не только под высоким давлением, но и обладают кроме того высокой температурой вплоть до 450° Ц. Исследователи различают в этой долине несколько видов газовых источников. Тут встречаются так называемые фумароллы с температурой около 100° и источники, имеющие температуру до 400°. Измерения температуры фумаролл дали в 52 случаях температуру до 200°, в 29 случаях — 200–300°, в 14 случаях — 300–400°, в 7 случаях — 400–500° и в 4 случаях — 500–650°. Зачастую эти газы состояли на 95 % из водяных паров. Уже довольно давно выяснилось, что эти мощные количества энергии могут быть использованы в хозяйственной жизни.

Еще во времена жестокого лесного голода в средние века подумывали об использовании земного тепла, но столь примитивным образом, что в настоящее время над этим можно только улыбнуться. В годы мировой войны некоторые страны, чрезвычайно страдавшие от угольного голода, вызванного тем, что война лишила их импортного угля, вынуждены были искать новых источников энергии. Италия, вообще лишенная собственных угольных залежей и ввозившая уголь для своей промышленности из-за границы, выступила в Европе пионером в области использования источников энергии из недр земли. Здесь во время войны возникла силовая станция, получавшая свою энергию, измерявшуюся мощностью в 10 000 л. с., исключительно из вулканических источников. Это был не лабораторный опыт, но регулярно работавшая станция, снабжавшая энергией обширную территорию. Вулканическая станция была расположена в Лардеролло в северной Тоскане. Эта местность, как и многие места в Италии, отличается вулканическими свойствами. Вырывающиеся из земли во многих местах пары позволяют судить о том, какие чудовищные силы таятся скованными внутри земли. Прежде чем пришли к мысли эксплуатировать эту местность для получения энергии, струившиеся из-под земли пары использовали для производства борной кислоты. Лишь впоследствии пришли к идее использовать пары на этих фабриках борной кислоты для получения энергии.

Рис. 15. Гигантский завод, работающий с помощью подземных паров: «Societa Boracifera di Lorderoll».

Сначала пар применили для сгущения раствора борной кислоты, а потом и для приведения в движение фабричных машин.

Через трубу, проведенную в землю, выходил на поверхность пар, который затем поступал в поршневую машину низкого давления в 40 л.с.

Предположение, что в этой местности находишься над гигантским паровым котлом, который благодаря земному теплу постоянно пребывает в состоянии кипения, не далеко от истины. В Поццуоли, поблизости от Неаполя, наблюдается аналогичное явление. Так называемые «сольфатары» (сернистые газы и сероводород) выделяются еще и в настоящее время в горячем виде из местных вулканов. Вблизи находится место над огромной подземной пещерой, в присутствии которой можно убедиться при помощи эхо, которое раздается, если бросить на землю тяжелый камень. Несколько лет тому назад расположенные поблизости промышленные предприятия сделали попытку использовать подземные газы для своих целей. Опыт окончился неудачей в виду того, что подземные силы оказались более мощными, нежели те средства, которыми их хотели укротить. Подобные явления наблюдаются во многих местах земного шара.

Борные заводы в Лардеролло можно рассматривать как родину систематической эксплуатации в промышленных целях, выделяющихся из земли газообразных продуктов. Уже в 1904 г. была сооружена установка для добывания электрической энергии из этих земных паров. Однако эти пары использовывались не непосредственно, а применялись в специально сконструированной машине для нагревания чистой воды. Выделяющийся из земли газ нашел затем применение в производстве. Прекрасно оправдавший себя опытный котел мог дать в час 3 000 кг пара в 3,5 атм. давления. Питаемая им паровая турбина обладала мощностью приблизительно в 180 клв. Ободренное этими удачными опытами предприятие в дальнейшем все более расширяло масштаб своей работы, снабжая обширные окрестности электрической энергией. Нет, конечно, необходимости доказывать, что подобные установки представляют крупные экономические выгоды для страны, которая принуждена весь потребляемый ею уголь ввозить из-за границы.

Успехи Италии в области использования внутренней энергии земли обратили на себя внимание Англии, где проблема получения энергии помимо использования угля всегда привлекала к себе особое внимание. Чарльз Парсон, изобретатель паровой турбины, несколько лет тому назад обратил внимание общества на то, что уголь и вода уже якобы не нужны в виду того, что земля повсюду может передать свою внутреннюю энергию на поверхность, для чего необходимо только правильно подойти к естественному источнику тепла. Вычисления показали, что уже на глубине 25 км давление достигает такой силы, что известняк обладает свойствами мягкой глины, а на глубине 50 км гранит находится в жидком состоянии. Было вычислено, что в шахтах на каждый километр дальше вглубь земли температура повышается на 30°. Отсюда ясно, что при достаточном углублении в землю температура должна достигнуть чудовищной величины. В одной из. крупных буровых скважин Соединенных штатов на глубине в 2 134 м измерение дало температуру в 78°.

Благодаря прогрессу техники удалось уже достигнуть весьма значительной глубины буровых скважин. Самой глубокой скважиной в мире считалась до сих пор Шахта Духов в Верхней Силезии, глубина которой достигает 2 240 м. В последнее время в Америке удалось достигнуть еще большей глубины скважин, которая однако не превышает 2 310 м.

В Америке также сумели уже подойти к разработке естественных запасов энергии земли. Специальный участок, отведенный для опытов в этом направлении, расположен в 130 км на север от Сан-Франциско. В опытном колодце удалось установить некоторое количество пара, дававшее высокое давление. До сих пор закладывали опытные колодцы диаметром в 20–30 см и глубиной в 80 — 100 м. В двух более старых колодцах давление достигало 28 кг, а в более новых — даже 125 кг. Температурными исследованиями установлена была наличность насыщенного пара с температурой, соответствующей давлению и доходившей до 300°. Четыре колодца при давлении в 45 кг давали приблизительно 1 100 кг газов в час на колодец. Дальнейшие исследования инженеров установили возможность располагать энергией в 50 000 клв. В настоящее время приступают в крупных установках к практическому использованию скрытых в горячих источниках сил.

Другой способ использования внутренней энергии земли предлагал незадолго до войны Рамзай. Он исходил из мысли, что в глубине земли при разработке угля остается очень много неразрабатываемых пластов, а с другой стороны, существуют большие глубины, в которых, вследствие завалов, невозможна разработка. Современная добыча угля тяжела, удорожает цену угля и т. д. Рамзай полагает, что добыча угля может производиться такими же средствами, как и добыча каменной соли. Так, в соляные шахты накачивают воду и извлекают выщелачиванием соль, выкачивая затем обратно на поверхность воду, чтобы выпариванием получить из нее твердую соль. Рамзай считает, что угольные пласты можно выжигать.

Рамзай представляет себе свой план, который в 1914 г. действительно должен был быть испробован в Англии, очень простым. Идея его несомненно прекрасная, но вопрос в том однако, может ли она воплотиться в действительность. На пути к этому стоят столь необычайные трудности, что об осуществлении плана Рамзая пока нечего и думать.

До осуществления всех этих несомненно очень интересных проектов пройдет еще очень много времени. Пока же мы еще располагаем таким количеством других источников энергии, что приступать к осуществлению этих фантастических проектов нет оснований. Не приходится однако сомневаться в том, что, когда понадобится, человек сможет потребовать от земли все ему необходимое.