Геотермальная энергия представляет собой естественное тепло планеты. Все источники этой энергии можно подразделить на гидротермальные и петротермальные.

Гидротермальные в свою очередь разделяются на водяные, пароводяные и паровые.

Петротермальные источники расположены в районах земной коры, где нет воды. Это сухие горные породы с высокой температурой.

Температура воды или пара во всех геотермальных источниках зависит от их расстояния до мантии Земли, а также от близости к раскаленной или расплавленной магме. Термальные подземные воды, подогретые до температур, необходимых для энергетического использования, часто встречаются на глубинах 2 - 6 км.

В зависимости от температуры различают следующие источники:

- слаботермальные при t до 40° С;

- термальные при t = 40 - 60° С;

- высокотермальные при t = 60 -100° С;

- перегретые при t более 100° С.

Водяные геотермальные источники залегают на различной глубине. Одно из основных условий их существования - наличие непроницаемого для воды слоя горных пород, который передает тепло от мантии к формациям, содержащим в больших количествах воду. Находясь под давлением выше атмосферного, вода здесь может нагреваться до температуры выше 100°С и выходить на поверхность обычно в виде пароводяной смеси.

В пароводяных и паровых месторождениях водоносные слои находятся между двумя водонепроницаемыми прослойками. Нижняя передает тепло от мантии к воде, а верхняя не допускает ее выхода на поверхность Земли. Вода в таких местах превращается в пар, а при высоких давлениях в перегретую воду. Извлечение пара на поверхность Земли возможно лишь при помощи бурения. При этом пар сам выходит на поверхность через скважину. Такие источники называют самоизливающимися.

Энергетические установки на основе тепла земли (ГеоТЭС) могут использовать высокую температуру воды или пароводяной смеси. Поэтому такие устройства разделяются на:

- гидрогеотермальные, использующие непосредственно теплоту геотермальных вод Земли;

- парогидрогеотермальные, преобразующие теплоту паро­водяной смеси в электрическую или тепловую энергию.

Принцип действия ГэоТЭС следующий. Бурится ряд скважин до необходимой глубины. Через нагнетательные скважины под землю закачивается поверхностная вода. Эта вода вытесняет из существующих подземных пористых резервуаров-колл екторов паровоздушную смесь. Горячая смесь (теплоноситель) через выходные скважины поступает на поверхность, где используется в тепловой турбине электростанции. Вид современной геотермальной станции изображен на рис. 2.26.

В качестве закачиваемой может быть использована вода, полученная от конденсации пара после прохождения через турбину. Это позволяет снизить загрязнение окружающей среды.

В настоящее время функционируют электростанции в двенадцати странах мира общей мощностью около 2000 МВт. В нашей стране - работает Паужетская, строится Мутновская ГеоТЭС (Рис. 2.25). Для получения на Мутновской ГеоТЭС мощности 200 МВт необходимы 58 скважин глубиной от 1500 до 2500 м.

Геотермальную энергию можно использовать не только для выработки электроэнергии, но и других целей: систем отопления помещений; обогрева теплиц; горячего водоснабжения; полива выращиваемых овощей; для тепличных хозяйств; при сушке древесины; в строительстве; в лечебных целях; для извлечения из воды ценных химических элементов и др.