Термальные воды — это воды из подземных источников, достигающие условной температурной границы в 20°С, которая проходит между холодными и термальными водами. Согласно статистике данный тип вод является преобладающим в подземных источниках.
При этом температура термальных вод зависит от глубины их расположения. Так, источники расположенные на границе земной коры могут достигать температуры в 500-600°С, тогда как более нижележащие источники магматической зоны оцениваются в 1000-1200°С. Средняя глубина залегания термальных артезианских бассейнов достигает 2000-3000м, при этом температура воды во вскрытой скважине равна 70-100°С.
Для районов с преобладанием древних кристаллических пород характерна большая глубина залегания, вплоть до 5-6км, однако температура таких вод редко превышает 60-70°С. Наибольшее распространение термальные источники имеют в регионах повышенной сейсмической активности с действующими вулканами и активным движением тектонических плит. Как правило, такие регионы имеют гористый ландшафт. Сами источники нередко выходят на поверхность, а в некоторых случаях образуются гейзеры и паровые струи разной высоты. Больше всего гейзеров и термальных источников зарегистрированы на Камчатке, в Йеллоустонском Национальном Парке в США, в Италии и Новой Зеландии.
Средняя глубина залегания термальных вод во многом определяется климатической зоной конкретной местности и наличием многолетнемёрзлых пород. Таким образом, в северных регионах глубина может достигать 1500-2000м, в то время как в зоне тропиков она нередко бывает меньше 100м. Несмотря на климатические зоны расположения, температура вод в термальных источниках повсеместно повышается с глубиной. В среднем на каждый километр приходится +32,9°С. Однако это плавающие значение, которое во многом зависит от тектонических, гидродинамических и прочих особенностей конкретного региона.
В связи с этим выделяются четыре основных режима термальных вод:
- низкий градиент – повышение температуры до 1°С/100м при плотности выделяемого тепла в 30–40 мВт/м2;
- умеренный градиент – рост температуры в пределах 1–2°С/100м с энергетической плотностью потока в 40–50 мВт/м2;
- повышенный градиент – повышение температуры на 2–3°С на каждые 100м и плотность тепловой струи в 50–60 мВт/м2;
- высокий градиент — температура повышается на 3°С и более на каждую сотню метров, со средним тепловым потоком превышающим 60 мВт/м2.
В химическом и газовом составе термальных вод присутствует значительное разнообразие. Источники могут быть как пресными, так и солеными. Многие источники выдают рассолы хлоридной и натриевой группы, метановые и азотные воды, а также сероводородные составы. При высоком давлении земной коры и повышенной температуре, многие минералы, содержащиеся в горной породе, вступают в реакцию с водой, преобразуя ее химический состав.
Современная промышленность наладила механизмы получения экологически чистой электроэнергии из термальных источников. Во многих развитых странах в местах выхода горячей воды устанавливаются продвинутые электростанции преобразующие энергию тепла в физическую работу и электричество. Не менее популярным методом является использование термальных вод в качестве теплоносителя в системах отопления.
Большинство подобных станций работает со средней температурой воды, не превышающей 120–150°С. При всей сложности производства и обустройства перерабатывающей станции, цены на выработку тепла и электроэнергии таким способом сопоставимы со стоимостью энергии ветряных и солнечных электростанций. Проекты данного типа широко представлены в Исландии, Новой Зеландии, Мексике, США, на Камчатке.
