Геотермальные ресурсы

Общие сведения о геотермальных ресурсах

Запасы глубинного тепла Земли относятся к геотермальным ресурсам. Геотермальная энергия земных недр образуется в результате расщепления радионуклидов.

Россия обеспечена этим видом ресурсов, энергия которых превышает весь потенциал органического топлива на порядок. В общем балансе теплоснабжения России тепло Земли может составить 10%. В стране разведано 66 геотермальных месторождений, пробурено более 4 тыс. скважин для использования геотермальных ресурсов.

Перспективными в отношении освоения являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский регионы.

Геотермальные месторождения Северного Кавказа хорошо изучены. Они залегают на глубине от 300 до 5000 м и имеют температуру до 180 градусов. Термальные воды этого региона образуют многослойные артезианские бассейны.

Разведанные геотермальные месторождения Краснодарского края имеют тепловой потенциал, превышающий 3800 ГДж в год. В теплоснабжающих системах края используется только 5% этого потенциала.

Термальные месторождения Западно-Сибирской плиты относятся к перспективным для прямого использования. Прямое использование термальных вод предполагает отопление жилых зданий, теплиц, выращивание рыбы, грибов и др.

Вблизи поверхности Земли вода нагревается до температуры кипения и в виде водяного пара может подаваться на турбины для выработки электрического тока.

Специалисты подразделяют геотермальные ресурсы на гидротермальные и петротермальные. Данный вид ресурсов в России исследован давно, ещё в 1983 г. существовал «Атлас ресурсов термальных вод СССР». Атлас включал карту потенциальных термальных ресурсов страны.

Термальные воды в зависимости от условий теплового питания делятся на две группы:

1. Термальные воды, которые нагреваются в региональном тепловом поле. К ним относятся в основном пластовые подземные воды крупных артезианских бассейнов;
2. Термальные воды, формирующиеся в аномальных геотермических условиях, воздействие на которые оказывают вулканические процессы. Это порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинно-жильные, связанные с системами вулкано-тектонических депрессий.

Геотермальная энергетика России

Лидерами по использованию внутреннего тепла Земли являются США, но и Россия в этом вопросе не стоит в стороне, потому что геотермальная энергетика относится к перспективным отраслям хозяйства.

Электростанции, использующие внутреннее тепло Земли, располагаются в районах с вулканической деятельностью. Объясняется это тем, что вулканическая лава при соприкосновении с водными ресурсами сильно их нагревает и в местах разломов горячая вода выходит на поверхность, образуя гейзеры, геотермальные озера, подводные течения. При отсутствии открытых источников, термальную воду извлекают с помощью бурения скважин.

Геотермальные электростанции непрямого типа, работающие на термальных ресурсах, получили наибольшее распространение. Электростанции смешанного типа являются в экологическом плане более чистыми. Несмотря на наличие богатых запасов геотермальных ресурсов масштабы его использования в России весьма скромны.

Опыт использования геотермального тепла в стране был осуществлен в 1967 г. На Паратунском месторождении Камчатки создали опытно-промышленную геотермальную электростанцию. Её мощность была около 500 кВт. В это же время первая промышленная выработка электроэнергии в стране началась на Паужетской ГеоЭС, дающая Камчатке самую дешевую электроэнергию. Но, в условиях современной рыночной экономики, цена на мазут резко поднялась и себестоимость некогда дешевой электроэнергии выросла. Несмотря на наличие геотермальных ресурсов, развитие геотермальной энергетики на Камчатке идет не совсем активно, чего требует экономика региона и экологическая обстановка.

Геотермальная энергетика имеет свои преимущества:

• Такой тип электростанций можно использовать в течение всего года и в разных климатических условиях с коэффициентом использования более 90%;
• Себестоимость электрической энергии, по сравнению с другими типами электростанций в принципиальном плане, должна быть ниже;
• Отсутствие вредных выбросов, включая выбросы углекислого газа;
• Не требуют значительного технического обслуживания.

В России построено пять электростанций, использующих геотермальные ресурсы.

Проблема обеспечения электричеством северных, малообжитых территорий страны для которых централизованное энергообеспечение неприемлемо в экономическом плане, во многом может быть разрешена развитием геотермальной энергетики.

Геотермальные электростанции России

Первая российская геотермальная электростанция была построена в 1966 г и получила название Паужетская. Цель её создания заключалась в необходимости обеспечения электроэнергией жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Свое название электростанция получила по имени села на западном побережье Камчатки, где находятся вулканы Камбальный и Кошелев.

Мощность Паужетской ГеоЭС на момент пуска составляла 5 МВт. С введением бинарного энергоблока мощность электростанции увеличится до 17 МВт. Электростанция сбрасывает геотермальные воды в большом количестве в нерестовую реку Озерная. Температура воды доходит до 120 градусов, что, безусловно, ухудшает экологию реки. Кроме этого идут потери теплового потенциала геотермального носителя.

Опытно-Промышленная Верхне-Мутновская ГеоЭС, расположена на высоте 780 м. над уровнем моря, на юго-востоке Камчатки. В эксплуатацию была введена в 1999 г с проектной мощностью 12 МВт.

Вблизи вулкана Мутновский, в 120 км от Петропавловск-Камчатского находится электростанция, самая большая в регионе. Это Мутновская ГеоЭС. В строй действующих вошла в 2003 г с установленной мощностью 50 МВт. Электростанция имеет автоматизированное обслуживание. Пар, температура которого 250 градусов, приводит в движение турбины ГеоЭС. Поступает он с глубины 300 м. Вода, сконденсированная из пара, отапливает соседний населенный пункт.

Океанская ГеоТЭС была введена в строй в 2006 г. Построена она на острове Итуруп Курильской гряды Сахалинской области. В настоящее время эта электростанция законсервирована из-за череды аварий, произошедших в 2013 г.

На Курильской гряде, на острове Кунашир, расположена у подножья вулкана Менделеева, ещё одна ГеоТЭС – Менделеевская. Строительство электростанции началось в 1993 г. Задача электростанции обеспечить Южно-Курильск теплом и электричеством. В рамках федеральной программы идет модернизация электростанции по увеличению мощности.

Все геотермальные источники энергии Камчатки обеспечивают её потребности на 25% от общего энергопотребления.

В развитии геотермальной энергетики есть свои отрицательные стороны:

• В выбросах пара есть вредные вещества, попадающие в воздух;
• Вода, использованная с глубоких горизонтов, должна быть утилизирована;
• Строительство ГеоЭС достаточно дорогостоящее;
• Высокие цены на установки и низкий выход энергии;
• Потенциал теплоносителя низкий;
• Нетранспортабельность продукта;
• Значительные трудности складирования.

Таким образом, в зависимости от типа и возможностей использования геотермальной энергии, в России выделяется три гидроэнергетические зоны:

1. «Горячие точки» – Камчатка и Курильские острова;
2. Зона Северного Кавказа и зона, прилегающая к озеру Байкал;
3. Зона, охватывающая 2/3 России. Это потенциально обширная территория с возможностью использования низкопотенциальной энергии при помощи тепловых насосов.