Есть на Камчатке Авачинская Сопка, рядом с ней протекает река Авача. Здесь можно заложить два ряда скважин. В первый ряд мощными насосами закачивать холодные воды, из второго ряда перегретый пар будет поступать прямо к турбинам электростанций. Так может продолжаться в течение сотен лет.
Американцы уже попробовали сделать подобное. В горах штата Нью-Мексико скважины достигли нагретых гранитных пород. Стали нагнетать холодную воду, обратно потекла горячая. Полагают, что таким способом в США вскоре будут получать несколько процентов энергии от общего ее производства. Огромный город Сан-Франциско может обеспечиваться электроэнергией из района Гейзере. Здесь под землей спрятано пароводяное месторождение, а на поверхности работает геотермическая электростанция.
Много горячих точек в толще земных пород. И хотя не все из них легкодоступны, использование подземного тепла с каждым годом будет расширяться. Правда, для этого потребуются и особые технические решения и новые, необычные способы проникновения в недра.
Ракета для недр
Она изобретена. Принцип ее действия в целом ясен. Для проникновения в недра ракета должна лететь как бы задом наперед. В ее головной части устанавливают ряд сопел, из которых с огромной скоростью вырывается раскаленный газ. Он прожигает земную твердь. В каждом реактивном отверстии скорость различна. Она регулируемая. Поэтому есть струи, разрушающие и удерживающие ракету в забое. В этом одна из особенностей необычной буровой установки. Тот, кто видел современные буровые вышки, замечал десятки крутящихся, ползущих вверх и вниз деталей. Ведь проникновение в недра традиционно связано с ударно-вращательным движением. А вот в подземной ракете — изобретении советского инженера М. И. Циферова — нет ни одной подобной детали. Очень важный факт. Именно то, что трется или движется в механизмах, чаще всего выходит из строя.
Представьте себе прочную трубу, конус с соплами — отверстиями, крышку на трубе, электрозапальное устройство и пороховые заряды внутри. Вот и все. Вместо пороха можно использовать сжатый или сжиженный газ. В этом случае добавляются лишь детали регулировки подачи и дозирования газа. Вполне пригодно и жидкое топливо.
Ныне глубинное механическое бурение одной скважины подчас растягивается на годы. Реактивный бур преодолевает 1 километр за считанные минуты. Всего 20 секунд достаточно, чтобы пробурить колодец глубиной 20 метров и диаметром 1 метр. Ширина отверстия может в случае необходимости достигать десятков метров. Правда, с помощью твердого топлива и сжатого газа глубоко в недра проникнуть трудно. Не хватит запасов энергии, а вот ракетный снаряд на жидком топливе сможет проникнуть в глубокие недра Земли.
Для сверхглубокого бурения проектируется ракета многократного использования. Она должна сама вырабатывать породоразрушающую силу. Должна сама и возвращаться из недр. Заправляться горючим. Опять устремляться вглубь. Как и космические ракеты, ее будут запускать со специальной платформы с направляющими стапелями. Умные автоматические устройства будут управлять ее движением. Кажется, самое сложное— придумать способ возврата реактивного снаряда?
Однако принцип действия этого «челнока» в целом найден. Кончилось основное топливо. То, которое сжигалось для разрушения прочных пород. Пора возвращаться на заправку. Автоматически выключаются дюзы удержания бура в забое. Реактивная тяга буровых сопел стремительно выталкивает из скважины ракету.
Чтобы создать невиданный доселе буровой снаряд, требуются знания, труд и время. И еще союз инженеров-ракетчиков, горняков, специалистов по материалам и автоматизации. С их помощью будут возводиться сотни геотермальных электростанций.
ГеоТЭС. Что это?
Италия. Район Лардарелло. Здесь вулканическая зона земной коры. Из недр течет горячая вода, выходят пар и газы. Каким образом их использовать? Такой вопрос задал себе инженер Д. Конти. Было это в начале нашего века. А в 1904 году на парогазовой энергии заработала машина, вырабатывающая электричество. Вскоре она заглохла. Горячие газы вывели из строя первую в мире геотермальную электростанцию — ГеоТЭС. Газы, соединяясь с охлаждающей в трубах водой, создавали смесь химических соединений, разъедающих металл. Притом вред наносили в общем-то необходимые людям вещества. Опять принялись за исследования. В конце концов научились предварительно очищать источник тепловой энергии от вредных примесей. Нашли полезное применение и отходам. В Лардарелло вновь начали устанавливать турбины небольших ГеоТЭС. В 1913 году поставили первую, в 1914 — сразу три, потом еще… Так в Италии зародился новый вид безотходного производс 'ва электроэнергии и тепла с одновременной добычей химических веществ. Сотни вагонов серы, углекислого газа, борных и аммониевых продуктов вывозят отсюда на различные предприятия. Принцип работы ГеоТЭС несложен. Особенно при прямом использовании природного пара. Из скважины он сразу поступает в турбину, вращает ее лопасти. Такая ГеоТЭС может быть даже переносной.
Не намного сложнее установки комплексной переработки. Сюда подключаются очистные устройства, которые отделяют из пароводяной смеси химические вещества. От ГеоТЭС отходят также трубы, по которым отработанный пар поступает для обогрева домов и теплиц. Подобные электростанции ныне работают в ряде стран. Есть они в Исландии, в Японии, в Новой Зеландии, в США. Имеются и в нашей стране. Например, Паужет-ская ГеоТЭС на Камчатке. Она снабжает теплом и светом близлежащие предприятия и жилые дома. Здесь построены санатории с горячими бассейнами, из теплично-парникового комбината в Петропавловск-Камчатский поступают помидоры, огурцы и другие овощи. А недалеко расположено вулканическое плато — Мутновское. Тут геологи разведали гидротермальное месторождение с температурой до 350–450 °C. Оно станет сырьевой базой для мощной ГеоТЭС.
Рассол — руда
Соленые волны Каспийского моря. Пустынный берег жаркой Туркмении. Его выступ вдается в Каспий. Это — полуостров Челекен. Здесь добывают сырье для получения иода и брома. Ни шахт, ни карьеров нет. Из множества скважин по трубам подают на местный завод рудоносный раствор. Правда, время от времени трубы сами по себе закупоривались. Внутри труб рождались маленькие месторождения, например свинцовые, почти целиком состоящие из этого ценного металла. Откуда он? Изучили состав рассола и удивились. В каждом литре до 200 миллиграммов свинца, есть также медь, цинк, никель, кадмий, рубидий, таллий, мышьяк… Горячие рассолы Челекена по скважинам ежегодно выносят тысячи тонн полезного сырья. Только в одной скважине за три года накопилось семь тонн свинца. Так человек случайно ускорил образование рудных кладов. Их можно назвать гидротермальными.
Подобные залежи быстро возникают и в глубоких впадинах Красного моря. Без вмешательства людей, естественным путем. Здесь в основном отлагаются железо и марганец. Скопились миллионы тонн других руд, в том числе несколько тонн серебра и десятки тонн золота. Такой богатый «урожай» сокровищ недр вынесли к поверхности земли металлоносные горячие рассолы. Их щедрость пока не иссякает. Месторождение, словно копилка, с каждым годом становится все богаче и богаче.
В США, в Южной Калифорнии, есть озеро Солтон-Си. Пробурили около него скважину. Потек горячий рассол. Через три месяца решили очистить трубу от осадков. Выгребли около восьми тонн. Сначала хотели выбросить. Но когда исследовали их, поняли, что природа сама доставила людям ценный клад. Более полутора тонн меди, около 90 килограммов серебра и другие металлы были спрятаны в отложениях, осевших на стенки трубы.
Эти отдельные факты, конечно, заинтересовали ученых. Они провели исследования. Выяснили, что руду-рассол чаще всего находят в рифтовых зонах. Рифт — английское слово. Означает — расселина или ущелье. Очень много их в земной коре. Они пронизывают твердые недра планеты. По ним из горячих глубин поступают рудоносные растворы. На сотни километров тянутся рифты. Ширина их измеряется также многими километрами. Вероятно, в будущем именно в этих районах будут откачивать из недр жидкие руды. Не надо ждать тысячелетия пока из них сформируется твердая залежь. Потом искать ее, строить шахты…
