Постоянный рост энергопотребления и сокращение запасов углеводородов стимулируют все более активное использование возобновляемых источников энергии. Одной из самых перспективных в этой сфере является геотермальная энергетика. О развитии этой отрасли в нашей стране рассказали участники проекта «Геотермальная энергия» на пресс-конференции в РИА Новости 10 июня 2010 года.
К завтрашнему дню надо готовиться сегодня
«Сегодня мы имеем возможность полностью закрыть все мировые потребности с помощью традиционных источников энергии — используя уголь, нефть, газ, газоконденсат и т. д. — отметил Александр Исаевич Вайнер, почетный деятель нефтегазовой отрасли, в свое время руководивший единственным предприятием в СССР, занимавшимся вопросами геотермики при Газпроме. — И в ближайшие 20 лет такая возможность сохранится. Кроме того, будет возможность снижать стоимость электроэнергии за счет улучшения технологии ее получения и техники разработки месторождений. Однако уже через 20 лет положение изменится. Нефть и газ, конечно, еще останутся, но они будут залегать в таких сложных геологических условиях, что их добыча будет все значительнее дорожать. Таким образом, у нас остается примерно 20 лет на то, чтобы развивать альтернативные отрасли энергетики, использующие возобновляемые источники энергии.
К таким отраслям относятся:
1) геотермальная энергетика — использование глубинного тепла Земли
2) использование энергии ветра
3) солнечная энергетика
4) использование энергии приливов и отливов.
Возобновляемые источники энергии, помимо экономического эффекта, позволяют также предотвратить дальнейшее загрязнение биосферы — что становится все более актуальным в условиях ухудшающейся экологической обстановки».
Геотермальные ресурсы
На сегодняшний день наиболее разработанной и экономически эффективной является геотермальная энергетика, рассказал Александр Исаевич Вайнер. Она использует теплоэнергетический потенциал Земли, представленный в трех видах:
1) Пароводородные смеси — с температурой на устье 200–300°С. Это идеальное сырье для выработки электроэнергии через обычную систему с турбинными генераторами. Геотермальные месторождения такого типа приурочены к зонам разлома земной коры (западное и восточное побережье Тихого океана — побережье США, Центральная Америка, Чили, Чукотка, Алеутские острова, Камчатка, Курилы, Япония, Новая Зеландия), районам молодого горообразования и районам, где магма глубоко внедрилась в осадочный чехол земли (Исландия, Южная Италия, Мексика).
2) Теплоэнергетические воды — с температурой на устье 80–120°С. Они могут использоваться для производства электроэнергии путем установки бинарных станций с легкокипящими газами замкнутого цикла. Такая технология позволяет использовать геотермальные ресурсы Земли сначала для получения электроэнергии, а затем — для обогрева и горячего водоснабжения. Остывший теплоноситель закачивается потом в реинжекционные скважины, расположенные выше сброса подземного потока. Вода, проходя сквозь горячий участок земной коры, снова нагревается — таким образом, этот источник тепла можно использовать практически без потерь. Так, например, по расчетам, сделанным для одного из таких месторождений в Краснодарском крае, температура водного пласта будет уменьшаться всего на 1–2°С в течение 27 лет, — отметил Магомед Омаров, генеральный директор ООО «Подземгидроминерал». Для сравнения — при транспортировке горячей воды по теплосети потери обычно составляют 1°С на 1 км.
3) Субтермальные воды — с температурой 40–70°С используются для обогрева и горячего водоснабжения с применением тепловых насосов. Конечно, чем ниже температура воды, тем меньше КПД источника, тем не менее, использование субтермальных вод и тепловых насосов позволяет сэкономить электроэнергию и все шире применяется в Европе.
Перспективы геотермальной энергетики
«Сегодня доля электроэнергии, получаемой в мире с помощью геотермальных ресурсов, оставляет всего 0,5%. Тепловые мощности геотермальной энергетики составляют порядка 50% всей мировой энергетики, — сообщил Александр Исаевич Вайнер. На долю геотермальной энергетики приходится 8,5 ГВт электроэнергии и 59 млн. кВт·ч тепловой энергии.
Между тем, в толще земной коры на глубине 3–5 км сосредоточена энергия тепла Земли, которая может обеспечить все нужды человечества на многие тысячи лет вперед. И сегодняшние технические возможности позволяют бурить скважины такой глубины. Открытые на сегодняшний день геотермальные ресурсы составляют лишь малую часть от этих потенциальных ресурсов, однако каждый год они увеличиваются на 2–3%, а за 10-летие растут на 10–15%. Средний рост геотермальной энергетики с 2000 по 2009 г. составил 7%.
Первенство в геотермальной электроэнергетике сохраняют США. Затем идут Филиппины и Индонезия, Италия, Япония и Новая Зеландия. Активно развивается геотермальная энергетика в Мексике, странах Центральной Америки и, конечно, в Исландии — там за счет геотермальных источников покрывается 99% всех энергетических затрат. Россия в этом списке занимает не самое почетное место и уступает, в частности, Никарагуа, правда, опережает Папуа-Новую Гвинею, отмечает Виктор Сугробов, заведующий отделом геотермии и геохимии, Институт вулканологии ДВО РАН.
Сегодня в связи с катастрофой в Мексиканском заливе развитие геотермальной энергетики получает новый толчок, отмечают эксперты. Для того чтобы стимулировать инвесторов, многие банки дают беспроцентные кредиты на долгие годы, причем правительство гарантирует эти кредиты своей страховкой, сообщил Александр Исаевич Вайнер.
Геотермальная энергетика в России
До середины 1990-х гг.
«В России до начала 90-х годов развитием геотермальной энергетики активно занимался Газпром, вложивший в это на протяжении 20 лет более 82 млрд. рублей — что по тем временам составляло еще более значительные средства, рассказал Александр Исаевич Вайнер. Было задействовано 400 скважин. Прогнозные запасы тепла по России составляют 12,5 тыс.·10¹º МВт·ч электроэнергии. Годовая добыча в 1992–1993 гг. составляла 46 млн. м³ жидкости с температурой от 80 до 100°С.
Активно решались энергетические проблемы на Северном Кавказе, особенно в Дагестане. Геотермический потенциал этого региона был задействован на 25–30%. Количество разведанных запасов здесь составляет порядка 182 тыс. м³ в сутки, извлекалось чуть больше 1/3 — 86 тыс. м³ в сутки».
На Камчатке еще в 1966 году была построена первая геотермальная электростанция в России — на Паужетском месторождении, для электроснабжения окрестных поселков и рыбоперерабатывающих предприятий. Именно благодаря использованию геотермальной энергии Озерновский рыбокомбинат в окрестностях этой станции смог сохранить рентабельность в сложных экономических условиях, отметил Виктор Сугробов.
«В середине 1990-хх гг. с участием российских специалистов была построена геотермальная электростанция в Никарагуа, сообщил Александр Иосифович Никольский, технический директор геотермальной инжиниринговой компании ГЕОНИКОМ. Это позволило приобрести ценный опыт и стимулировало развитие предприятий, поставлявших оборудование для геотермальных электростанций. Все это пригодилось при строительстве Мутновской геотермальной электростанции на Камчатке, которая была признана одной из лучших в мире. Благодаря ей Петропавловск-Камчатский бывший в лихие 90-е буквально городом, погруженным во тьму, забыл о том, что такое веерное отключение и что такое ждать танкера с нефтью. Эта электростанция установленной мощностью 50 МВт прекрасно работает сегодня. 3-я часть электроэнергии на Камчатке вырабатывается сегодня за счет геотермального тепла. Впрочем, потенциал этого региона значительно больше — порядка 5 тыс. МВт».
2000-е годы
«За годы экономических реформ интерес к этой отрасли энергетики значительно упал и все достигнутые параметры снизились, — отметил Александр Исаевич Вайнер. Добыча термальных вод сократилась в три раза, занимаются ей, в основном, энтузиасты. Большинство предприятий этой отрасли были приватизированы и перестали существовать.
Стоит учитывать, что геотермальные месторождения требуют очень жестких условий разработки — нужно строить реинжекционные системы для возвращения теплоносителя в зону добычи. Частные компании зачастую пренебрегают этими правилами». Централизованной структуры, которая организовывала бы и продвигала этот бизнес, на сегодняшний день нет, заметил Магомед Омаров. Развитию геотермальной энергетики, по его мнению, мешают два основных фактора: наличие углеводородных ресурсов и невозможность транспортировки геотермальных ресурсов — как это делается, например, с газом и нефтью.
Между тем, российские ученые решили практически все проблемы, связанные с использованием геотермальных ресурсов (очистка и реинжекция вод, разработка оборудования и т. д. ), есть патенты и авторские разработки, сохранился научный потенциал, осталось только все это использовать.
Так, еще в 1960-х гг. советскими учеными была создана и опробована технология бинарных энергоблоков на геотермальных электростанциях, рассказал Александр Иосифович Никольский. Она предусматривает использование тепла сбросного сепарата, то есть, уже отработанных вод, и позволяет на 26% повысить эффективность использования тепла на месторождении, получая при этом дополнительно 13 МВт электроэнергии. Эту технологию успешно развила и использует израильская компания. В мире по этой технологии работает уже порядка 100 станций. В России она, наконец, тоже будет использована — при реконструкции Паужетской ГеоЭС, а также, возможно, Мутновской ГеоЭС.
Перспективы
Ресурсы геотермальной энергетики в России сопоставимы по объемам со всеми вместе взятыми запасами углеводородов, сообщил Магомед Омаров. При этом есть уже и разведанные запасы, и построенные мощности, осталось только ввести их в строй, отметил Александр Исаевич Вайнер. Особенно перспективной эта отрасль является для юга России и Дальнего Востока.
На юге России — на Кавказе, в Ставрополье и Краснодарском крае — практически в любой точке можно поставить буровую установку и начать разработку месторождения геотермальных вод с температурой от 70 до 126°С. Причем эта вода выходит на поверхность под естественным давлением, то есть не нужно никаких насосов, — рассказал Магомед Омаров. Без больших затрат этот регион может полностью отапливаться и снабжаться горячей водой за счет геотермальных ресурсов — включая не только жилье, но и промышленные предприятия. В Дагестане геотермальное водоснабжение и отопление используется для 30% жилого фонда. Уже сегодня этот показатель без больших затрат можно повысить до 70%, уточнил Александр Исаевич Вайнер. Очень многое для развития геотермальной энергетики было сделано в Чечне. К сожалению, война прервала эту работу. Однако благодаря уже достигнутым результатам город Грозный, например, в течение полутора-двух лет можно полностью перевести на использование геотермального тепла. Теплые подземные воды могут использоваться также в бальнеологии и сельском хозяйстве — для обслуживания теплиц и рыбхозяйств. Осетровые в геотермальной воде растут в 3 раза быстрее, а икра, полученная в рыбхозяйствах, не облагается никаким налогом, добавил Вайнер. При этом тепло, полученное при использовании геотермальных вод, в 4 раза дешевле, чем выработанное в котельных. Срок окупаемости любого проекта в геотермальной энергетике составляет 2–3 года, тогда как газовое месторождение окупается в среднем за 6–7 лет, отметил Магомед Омаров.
Камчатская геотермальная система, — сообщил Александр Исаевич Вайнер, — может обеспечивать энергией электростанции общей мощностью до 250–350 МВт. На сегодняшний день этот потенциал используется лишь на четверть — общая установленная мощность камчатских ГеоЭС составляет 62 МВт. На Курильских островах геотермальные ресурсы позволяют получать уже сегодня 230 МВт электроэнергии — что на многие годы позволило бы закрыть все потребности этого региона в энергетике, тепле и горячем водоснабжении, создать там нормальную социальную среду и развить экономику.
Более 40 лет ожидает своего часа разработанный советскими учеными проект по использованию тепла вулкана Авачинская сопка близ Петропавловска-Камчатского, сообщил Виктор Сугробов. Геотермальных вод в районе вулкана нет, но тепло магматического очага, находящегося на глубине порядка 3 км, можно использовать для подогрева воды, закачанной через скважину в приочаговой зоне. Нагретую воду было бы очень удобно использовать для теплоснабжения Петропавловска-Камчатского, поскольку вулкан находится всего в 25 км от города, и при этом из-за перепада высоты вода текла бы самотеком. Как отметил ученый, сухие нагретые горные породы распространены практически повсеместно, поэтому подобная технология может быть использована весьма широко. Эксперимент по ее применению уже успешно был осуществлен Францией и Германией.
Геотермальное месторождение с температурой 105–120°С обнаружено также в Калининградской области, рассказал Александр Иосифович Никольский, и оно вполне может быть использовано для получения электроэнергии. В Центральном же регионе термальные воды залегают достаточно глубоко — ниже 2 км, использование их требует бόльших затрат. Однако перспективным и выгодным является использование для теплоснабжения геотермальных вод с температурой 40–60 °С, залегающих на глубине порядка 800 м, а также грунтового тепла с применением тепловых насосов. Такая практика широко распространена в Европе, в России она тоже используется, но пока лишь в отдельных проектах — 17-этажный дом в Москве, школа в Ярославской области, отдельные коттеджные поселки.
Для развития геотермальной энергетики необходимы инвестиции, а также внимание правительства. Привлечь их поможет создание действующей ассоциации, которая объединила бы всех специалистов, занятых в этой отрасли, — подытожил Алексей Редькин, президент благотворительного фонда «Экология и Мир». Первым шагом в этом направлении должен стать международный форум по геотермальной энергетике, который планируется провести в Москве осенью 2010 года. Для участия в нем будут приглашены также представители государства, руководители регионов и представители бизнеса.