Геотермальная энергетика

     В России использование геотермальных  источников также является достаточно перспективным направлением. Наряду с огромными ресурсами органического топлива Россия располагает значительными запасами тепла земли, которые могут быть преумножены за счет геотермальных источников, находящихся на глубине от 300 до 2500м в основном в зонах разломов земной коры.

     Территория  России хорошо исследована, и сегодня  известны основные ресурсы тепла  земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе  и энергетический. Более того, практически  везде имеются запасы тепла с  температурой от 30 до 200°С.

     К примеру, Курильские острова богаты запасами тепла земли, их вполне достаточно для тепло и электрообеспечения этой территории в течение 100-200 лет. На острове Итуруп обнаружены запасы двухфазного геотермального теплоносителя, мощности которого (30МВт(э)) достаточно для удовлетворения энергопотребностей всего острова в ближайшие 100 лет. Здесь на Океанском геотермальном месторождении уже пробурены скважины и строится ГеоЭС. На южном острове Кунашир имеются запасы геотермального тепла, которые уже используются для получения электроэнергии и теплоснабжения г. Южно Курильска. Недра северного острова Парамушир менее изучены, однако известно, что и на этом острове есть значительные запасы геотермальной воды температурой от 70 до 95° С, здесь также строится ГеоТС мощностью 20 МВт (т).

     Гораздо большее распространение имеют  месторождения термальных вод с  температурой 100-200°С. При такой температуре целесообразно использование низкокипящих рабочих тел в паротурбинном цикле. Применение двухконтурных ГеоТЭС на термальной воде возможно в ряде районов России, прежде всего на Северном Кавказе. Здесь хорошо изучены геотермальные месторождения с температурой в резервуаре от 70 до 180° С, которые находятся на глубине от 300 до 5000 м. Здесь уже в течение длительного времени используется геотермальная вода для теплоснабжения и горячего водоснабжения. В Дагестане в год добывается более 6 млн. м. геотермальной воды. На Северном Кавказе около 500 тыс. чел, используют геотермальное водоснабжение.

     Приморье, Прибайкалье, Западно-Сибирский регион также располагают запасами геотермального тепла, пригодного для широкомасштабного применения в промышленности и сельском хозяйстве.

     Для использования геотермальных ресурсов пробурено более 3000 скважин. Стоимость  исследований геотермии и буровых  работ, уже выполненных в этой области, в современных ценах  составляет более 4млрд. долларов.

     Армения также считается одной из перспективных территорий для развития геотермальной энергетики. Согласно данным Министерства энергетики, потенциал составляет порядка 25-30 МВт.

     К 2015 году геотермальные электростанции будут обеспечивать до 1.7% электропотребления в Китае, согласно планам Министерства землепользования и природных ресурсов КНР.

     Использование геотермальной энергии для отопления  и электроснабжения является значительной частью программы по развитию и внедрению  альтернативных источников энергии  в Китае. Планируется, что к 2015 году геотермальные источники смогут заменить 68.8 млн т угля и позволят снизить выбросы углекислого газа на 180 млн т.

     В 2011 году более чем в двух десятках  городов Китая были начаты работы по оценке потенциала строительства геотермальных электростанций. Правительство готово вложить в исследования 25.3 млн долл.

     По  подсчётам экспертов, доля возобновляемой энергетики в потреблении энергии в странах ЕЭС должна возрасти с 6,0 % в 2000 г. до 22,5 %, включая геотермальную энергетику, к 2012 г. Прогноз мирового производства энергии от возобновляемых источников энергии на 2040 г. составит 82,0 % от прогнозируемого мирового потребления электроэнергии.

     Однако, говорить об общих перспективах развития геотермальной энергетики можно лишь рассматривая перспективы развития в каждой конкретной стране.

     Каждый  регион характеризуется собственными природными условиями и это требует  разных подходов к решению проблемы. Делать выбор в пользу того или  иного источника альтернативной энергии будет каждое государство, учитывая огромное количество факторов и опираясь на опыт других стран.

  С уверенностью можно сказать только одно – геотермальная энергетика уже в течении ста лет находится под пристальным вниманием лучших учёных мира и заставляет говорить о себе всё больше и чаще, а тень энергетического кризиса, витающая над планетой, будет только способствовать увеличению популярности данного источника. 
 

     Состояние отрасли геотермальной энергетики в Беларуси 

     Собственными  традиционными энергоресурсами  наша республика обеспечена менее чем  на 20 %. Поэтому одной из стратегических задач развития экономики Беларуси является сокращение импорта энергоносителей. Решение этой задачи возможно посредством  активизации применения в сельскохозяйственном производстве страны альтернативных источников энергии и местных видов топлива. Освоение и эффективное использование  нетрадиционных возобновляемых источников энергии имеет принципиальное значение, поскольку в ближайшей перспективе  именно они представляют реальный потенциал  местных топливно-энергетических ресурсов, которые могут быть рационально  вовлечены в экономику страны и способствовать повышению энергобезопасности республики.

     Потенциал использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Беларуси составил в 2010 г. 1,8 % валового потребления, к концу 2012 года, предполагается, что ВИЭ составят 2,9 % валового потребления энергии. Анализ использования ВИЭ в республике на данном этапе указывает на неудовлетворительные результаты освоения их энергетического потенциала.

Однако, нельзя не отметить, что в Беларуси уже имеется некоторый опыт применения тепловых насосов для использования энергии Земли в народнохозяйственных целях. Ведены в действие целый ряд геотермальных установок, использующих даже относительно холодные подземные воды. Например, под Минском возле деревни Новый Двор с помощью теплового насоса отапливается здание. Еще в 1997 году была выполнена установка геотермальной воды для теплоснабжения насосной станции Вицковщина в Минском районе, а затем и на других насосных станциях.

     В целом прогнозные ресурсы геотермальной  энергии в Беларуси оцениваются  в 100 млрд т у. т. В республике известны 2 перспективных района для извлечения геотермальной энергии с плотностью запасов более 2 т у. т./м2: центральная и северная зоны Припятского прогиба в Гомельской области и территория западнее линии Высокое — Жабинка — Малорита в Брестскойобласти. 
         В первом из этих районов в скважинах на глубине 1 400—1 800 м обнаружена вода температуры 50 °С, на глубине 3 800 м — 90—95 °С и на глубине 4 200 м — 100 °С. Плотность запасов тепловой энергии здесь составляет от 4 до 6 т у. т./м2. Во втором районе (Брестская область) плотность запасов не превосходит 4 т у. т./м2, но глубина расположения тепловых подземных источников несколько меньше, чем в первом районе. Кроме вышеназванных районов, обнаружены также благоприятные зоны недалеко от Гродно и в Оршанской впадине.

     Более характерное для нашей территории использование относительно холодных подземных источников (с температурой не более 10 °С) требует установки тепловых насосов с электрическим приводом компрессоров. Потребляя 1 кВт электрической мощности, такое устройство дает на выходе 3-4 кВт мощности в виде тепловой энергии.

     Конечно, выгоднее использовать высокотемпературные  подземные воды. Но они в Беларуси залегают, как правило, на значительной глубине. Если пробурить скважину на 100 метров, то в среднем получим температуру воды 10ºС, если более 400 м, то 20 °С. Под Речицей зафиксированы скважины с температурой геотермальных вод около 100 °С и более. Но в таких случаях речь идет о глубинах порядка 4 000 м стоимость же 1 метра скважины — 600 долларов США. По сегодняшним меркам — дорого (1 км скважины — это 600 тысяч долларов). К тому же, как показали исследования, на больших глубинах термальные воды, как правило, сильно минерализированы и агрессивно воздействуют на трубы и насосные агрегаты.

     Есть  ли выход из сложившейся ситуации?

     Характерен  пример Германии. По данным Геотермического  центра Бохума, государство всячески поощряет исследования в области  геотермии и практическое использование подземного тепла. Оно, например, дает гарантию, что производители геотермальной энергии 20 лет могут продавать энергию по выгодной цене — 15 евроцентов за киловатт-час. Если кто-то собирается построить дом и использовать тепло земли, он получает финансовую поддержку. В результате отопление жилья геотермальными источниками приобретает все более широкий размах и «прирастает» быстрее, чем другие альтернативные виды энергетики. Так, в Северном Рейне — Вестфалии около 10 процентов новостроек ориентируется на подземное тепло.

     Мы  не должны отставать. Ведь то, что сегодня  дорого по сравнению с ценой на невозобновляемые энергоресурсы (нефть, газ и др.), завтра может стать одним из факторов энергетической самодостаточности и независимости нашей страны. Тем более что недра Беларуси хранят немалые энергетические ресурсы такого рода. Речь может идти, например, о 50 кг условного топлива на квадратный метр земной поверхности, а под Речицей и в районе Восточно-первомайской нефтяной площади — даже около 1 000 кг и более.

     Развитие  технологий извлечения геотермальной  энергии, использование в указанных  целях уже пробуренных и неэксплуатируемых  нефтяных скважин, задействование низкотемпературных геотермальных источников — это те направления использования тепла недр Земли, которые могут и должны уже сегодня получать развитие. Нужны также финансово-экономические рычаги поддержки этого вида инноваций.

     Белорусские геологи намерены доказать возможность  широкого использования геотермальной  энергии как альтернативы нефти  и газу. К примеру, в Швеции ежегодно устанавливают порядка 30 тыс. термальных установок для использования геотермального тепла. В Беларуси таких установок около 15, в основном возле Минска и на западной границе страны.

     Термальный  насос начинает мощно работать уже  при температуре воды больше 12º  С. По информации директора департамента, на востоке страны температура подземных  вод может достигать 80-90º С, а  на западе – 25-30º С. Но на востоке страны есть сложности с добычей геотермальной энергии, т.к. подземные воды находятся на большой глубине.

     В настоящее время на базе предприятия  “Тепличный комбинат “Берестье” осуществляется пилотный проект по строительству геотермальной станции и использованию геотермальной энергии. Теплая вода в 30º С добывается с глубины 950 м.

     Одно  из направлений — геотермальная энергия, которая уже вполне успешно используется при отоплении некоторых станций Минского метрополитена. 
 

Достоинства и недостатки геотермальной  энергетики  

     Геотермальная энергия всегда привлекала людей  возможностями полезного применения. Главным достоинством геотермальной  энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий  окружающей среды, времени суток  и года. Геотермальная энергия  своим "проектированием" обязана  раскаленному центральному ядру Земли, с громадным запасом тепловой энергии. Только в верхнем трехкилометровом слое Земли запасено количество тепловой энергии, эквивалентное энергии  примерно 300 млрд. т угля. Тепло центрального ядра Земли имеет прямой выход  на поверхность Земли через жерла  вулканов и в виде горячей воды и пара.

     Кроме того, магма передает свое тепло  горным породам, причем с ростом глубины  их температура повышается. По имеющимся  данным, температура Горных пород  повышается в среднем на 1 °С на каждые 33 м глубины (геотермическая ступень). Это означает, что на глубине 3-4 км вода закипает; а на глубине 10-15 км температура пород может достигать 1000-1200°С. Но иногда геотермическая ступень имеет другое значение, например, в районе расположения вулканов температура пород повышается на 1°С на каждые 2-3 м. В районе Северного Кавказа геотермическая ступень составляет 15-20 м. Из этих примеров можно сделать заключение о том, что имеется значительное разнообразие температурных условий геотермальных источников энергии, которые будут определять технические средства для ее использования, и что температура является основным параметром, характеризующим геотермальное тепло.