Геотермальні електростанціїу Росії є перспективним поновлюваним джерелом. Росія має багаті геотермальні ресурси з високою та низькою температурами і робить гарні крокив цьому напрямку. Концепція екологічного захисту допоможе продемонструвати переваги відновлюваних альтернативних джерел використання енергії.

У Росії геотермальні дослідження проведені у 53 наукових центрах та вищих навчальних закладах розташованих у різних містах та у різних відомствах: Академії наук, Міністерствах освіти, природних ресурсів, палива та енергетики. Такі роботи проводяться в деяких регіональних наукових центрах, як Москва, Санкт-Петербург, Архангельськ, Махачкала, Геленджик, Приволжя (Ярославль, Казань, Самара), Урал (Уфа, Єкатеринбург, Пермь, Оренбург), Сибір (Новосибірськ, Тюмень, Томськ, Іркутськ, Якутськ), далекий Схід(Хабаровськ, Владивосток, Южно-Сахалінськ, Петропавловськ-на-Камчатці).

У цих центрах проводяться: теоретичні, прикладні, регіональні дослідження, а також створюється спеціальний інструментарій.

Використання геотермальної енергії

Геотермальні електростанції в Росії використовуються в основному для теплопостачання та обігріву кількох міст і населених пунктівна Північному Кавказі та Камчатці із загальною чисельністю населення 500 тис.чол. Крім того, у деяких регіонах країни глибоке тепло використовується для теплиць. загальною площею 465 тис. м2. Найактивніші гідротермальні ресурси використовуються в Краснодарському краї, Дагестані та на Камчатці. Приблизно половину видобутих ресурсів застосовується для теплопостачання житла та промислових приміщень, третина – на опалення теплиць, лише близько 13 % – для промислових процесів.

Крім цього, термальні води використовуються приблизно в 150 санаторіях і 40 заводах з розливу мінеральної води. Кількість електричної енергії, Розроблена геотермальними електростанціями в Росії збільшується в порівнянні зі світовим,але залишається вкрай незначним.

Частка складає всього 0,01 відсотка від загального виробітку електроенергії в країні.

p align="justify"> Найбільш перспективним напрямом використання низькотемпературних геотермальних ресурсів є застосування теплових насосів. Цей спосіб є оптимальним для багатьох регіонів Росії - у Європейській частині Росії та на Уралі. Поки що робляться перші кроки в цьому напрямку.

Електрика виробляється на деяких електростанціях (ГеоЕС) лише на Камчатці та Курильських островах. В даний час три станції працюють на Камчатці:

Паужетська ГеоЕС (12 МВт), Верхньо-Мутнівська (12 МВт) та Мутнівська ГеоЕС (50 МВт).

Паужетська ГеоЕС усередині

Дві невеликі ГеоЕС знаходяться в експлуатації на островах Кунашир – Менделіївська ГеоТЕС, Ітуруп – «Океанська» з встановленою потужністю 7,4 МВт і 2,6 МВт відповідно.

Геотермальні електростанції в Росії за своїм обсягом стоять на останніх місцях у світі.В Ісландіїприпадає більше 25% електроенергії, що видобувається, цим способом.

Менделєєвська ГеоТЕС на Кунаширі

Ітуруп – «Океанська»

Росія має значні геотермальні ресурси і наявний потенціал набагато більший, ніж поточне становище.

Цей ресурс далеко не адекватно розвинений у країні. У колишньому Радянському Союзі геолого-розвідувальні роботи корисних копалин нафти і газу добре підтримувалися. Однак така велика діяльність не спрямована на вивчення геотермальних резервуарів навіть у наслідок підходу: геотермальні води не вважалися енергетичними ресурсами. Але все-таки результати буріння тисяч "сухих свердловин" (просторіччя в нафтовій галузі) приносять вторинну вигоду для геотермальних досліджень. Ці покинуті колодязі, які були під час досліджень нафтової галузі дешевше віддати для нових цілей.

Переваги та проблеми використання геотермальних ресурсів

Екологічні переваги використання відновлюваних джерел енергії, таких як геотермальна визнано. Однак є серйозні перешкоди на шляху розвитку поновлюваних ресурсів, що перешкоджають розвитку. Детальні геологічні дослідження та дороге буріння геотермальних свердловин є великими фінансовими витратами, пов'язаними зі значними геологічними та технічними ризиками.

Використання відновлюваних джерел енергії, включаючи геотермальні ресурси, мають переваги.

• По-перше, використання місцевих енергетичних ресурсів може знизити залежність від імпорту або необхідності будівництва нових потужностей, що генерують, для теплопостачання в промислових або житлових районах гарячого водопостачання.
• По-друге, заміна традиційних видів палива чистою енергією викликає значні поліпшення стану. довкіллята громадського охорони здоров'я та має відповідну економію.
• По-третє, міра економії енергії пов'язана з ККД. Системи централізованого теплопостачання є загальними у міських центрах Росії та потребують модернізації та переходу на відновлювані джерела енергії зі своїми перевагами. Це особливо важливо з економічної точки зору, застарілі системи централізованого теплопостачання не економічні та інженерний час життя вже минув.

Геотермальні електростанції в Росії "чистіше" в порівнянні з використовувані викопне паливо. Міжнародна конвенція щодо зміни клімату та програми Європейського співтовариства передбачають просування відновлюваних джерел енергії. Однак специфічні юридичні розпорядження щодо розвідувальних робіт та видобутку геотермальних вод відсутні у всіх країнах. Частково це пояснюється тим, що води регулюються відповідно до законів водних ресурсів, корисні копалини відповідно до енергетичних законів.

Геотермальна енергія не відноситься до певних розділів законодавства і утруднюється вирішення різних методів експлуатації та використання геотермальної потужності.

Геотермальна енергетика та сталий розвиток

Промисловий розвиток за останні два століття приніс безліч інновацій для людської цивілізації та принесли експлуатацію природних ресурсів із загрозливою швидкістю. Починаючи з сімдесятих років 20-го століття серйозні попередження про “межі зростання” пішли по світу з великим ефектом: ресурс експлуатації, гонка озброєнь, марнотратство розбазарили ці ресурси в прискореному темпі, поряд з експоненційним зростанням чисельності населення планети. На все це божевілля потрібна більша кількість енергії.

Найбільш марнотратне і безперспективне - безвідповідальність людини за звичкою витрати кінцевих енергетичних ресурсів вугілля, нафти і газу, що швидко виснажуються. Цією безвідповідальною діяльністю займається хімічна промисловість для виробництва пластмас, синтетичних волокон, будівельних матеріалів, фарб, лаків, фармацевтичних та косметичних продуктів, пестицидів та багатьох інших продуктів органічної хімії.

Але найбільш катастрофічний ефект від використання викопного палива - це рівновага біосфери і клімату настільки, що незворотно впливатиме на наш життєвий вибір: зростання пустель, кислотні дощі, що псують родючі землі, отруєння річок, озер та ґрунтових вод, псування питної водидля зростаючого населення планети, - і найгірше з усіх - частіші погодні катаклізми, льодовики, що втягують гірськолижні курорти, льодовики, зсуви, сильні шторми, затоплення густонаселених прибережних районів і островів, тим самим наражаючи на небезпеку людей і рідкісні видифлори та фауни внаслідок міграцій.

Втрата родючих земель і культурна спадщина відбувається за рахунок видобутку викопного палива, що невблаганно зростає, викидів в атмосферу, що викликають глобальне потепління.

Шлях до чистої, стійкої енергетики зберігає ресурси і залучення біосфери і клімату в природний баланс пов'язані з використанням як геотермальних електростанцій у Росії.

Вчені розуміють необхідність скорочення спалювання викопного палива, що виходить за межі цільових показників Кіотського протоколу для того, щоб уповільнити глобальне потепління атмосфери Землі.

Стрімке зростання енергоспоживання, обмеженість невідновлюваних природних багатств та екологічні проблемизмушують замислитися використання альтернативних джерел енергії. У цьому відношенні на особливу увагу заслуговує застосування геотермальних ресурсів.

Джерела тепла

Для побудови геотермальних електростанцій ідеальними вважаються райони з геологічною активністю, де природне тепло знаходиться на порівняно невеликій глибині. Сюди відносяться області, що рясніють гейзерами, відкритими термальними джерелами з водою, розігрітою вулканами.

Саме тут геотермальна енергетика розвивається найактивніше. Проте й у сейсмічно неактивних районах є пласти земної кори, температура яких становить понад 100 °З, але в кожні 36 метрів глибини температурний показник зростає ще 1 °З. У цьому випадку бурять свердловину та закачують туди воду. На виході одержують окріп і пар, які можна використовувати як для обігріву приміщень, так і для виробництва електричної енергії. Територій, де можна таким чином отримувати енергію, багато, тому геотермальні електростанції можуть працювати повсюдно.

Видобуток природного тепла може здійснюватись різними шляхами. Так, перспективним джерелом вважається так звана суха порода (петротермальні ресурси, сконцентровані в гірських порідах). В цьому випадку в породі з близькими покладами тепла бурить свердловина, в яку закачують воду під великим тиском. У такий спосіб відбувається розширення існуючих зламів, і під землею утворюються резервуари пари та окропу. Подібний досвід проводився у Кабардино-Балкарії. Гідророзрив гранітної породи здійснювали на глибині близько 4 км., де температура становила 200 °С. Проте аварія у свердловині стала причиною припинення експерименту.

Інше джерело теплової енергії – гарячі підземні води із вмістом метану (гідрогеотермальні запаси). У цьому випадку попутний газ додатково може використовуватися як паливо.

У багатьох фантастичних творах як джерело тепла для вироблення електроенергії та обігріву використовується магма. Насправді, температура верхніх шарів цієї розплавленої речовини може досягати 1200 °С. На Землі є місцевості, де магма знаходиться на доступній для буріння глибині, але методи практичного освоєння магматичного тепла поки що знаходяться на стадії розробки.

Як працює ГеоЕС?

Сьогодні застосовується три способи виробництва електрики з використанням геотермальних засобів, що залежать від стану середовища (вода чи пар) та температури породи.

Прямий (використання сухої пари). Пара безпосередньо впливає на турбіну, що живить генератор. Перші геотермальні електростанції працювали на сухій парі.

Непрямий (застосування водяної пари). Тут використовується гідротермальний розчин, який закачується у випарник. Отримане при зниженні тиску випаровування призводить до турбіни в дію. Непрямий спосіб сьогодні вважається найпоширенішим. Тут використовують підземні води температурою близько 182 °С, які закачуються в генератори, розташовані на поверхні.

Змішаний або бінарний. У цьому випадку використовується гідротермальна вода та допоміжна рідина з низькою точкою кипіння, наприклад фреон, який закипає під впливом гарячої води. Пара, що утворилася при цьому, від фреону крутить турбіну, потім конденсується і знову повертається в теплообмінник для нагріву. Утворюється замкнута система (контур), що практично виключає шкідливі викиди в атмосферу.

Плюси та мінуси геотермальної енергетики

Запаси геотермальних ресурсів вважаються відновлюваними, практично невичерпними, але за однієї умови: у нагнітальну свердловину не можна закачувати велика кількістьводи за короткий проміжок часу. Для роботи станції не потрібне зовнішнє паливо. Установка може працювати автономно, на своїй електриці, що виробляється. Зовнішнє джерело енергії необхідне лише для першого запуску насоса. Станція не вимагає додаткових вкладень, за винятком витрат на технічне обслуговування та ремонтні роботи. Геотермальним електричним станціям не потрібні площі санітарних зон. У разі розташування станції на морському або океанічному березі можливе її використання для природного опріснення води. Цей процес може відбуватися безпосередньо в режимі роботи станції - при розігріванні води та охолодженні водяного випаровування. Одним з головних мінусів геотермальних станцій є їхня дорожнеча. Початкові вкладення у розробку, проектування та будівництво геотермальних станцій досить великі.

Найчастіше проблеми виникають у виборі відповідного місця для розміщення електростанції та отримання дозволу влади та місцевих жителів.

Через робочу свердловину можливі викиди горючих та токсичних газів, мінералів, які містяться в земної кори. Технології на деяких сучасних установках дозволяють збирати ці викиди та переробляти на паливо. Буває, що діюча електростанція зупиняється. Це може статися внаслідок природних процесів у породі або за надмірного закачування води в свердловину.

Світовий досвід геотермальної енергетики

На сьогодні у США та на Філіппінах побудовано найбільші ГеоЕС. Вони є цілі геотермальні комплекси, що з десятків окремих геотермальних станцій. Найпотужнішим вважається комплекс "Гейзери", розташований у Каліфорнії. Він складається з 22 станцій із сумарною потужністю 725 МВт, достатньою для забезпечення багатомільйонного міста.

Потужність філіппінської електростанції "Макілінг-Банахау" складає близько 500 МВт. Ще одна філіппінська електростанція під назвою «Тіві» має потужність 330 МВт. «Долина Імперіал» у США – комплекс із десяти геотермальних електростанцій із сукупною потужністю 327 МВт.

У СРСР геотермальна енергетика розпочала свій розвиток з 1954 року, коли було ухвалено рішення про створення лабораторії з дослідження природних теплових ресурсів на Камчатці. У 1966 році там була запущена Паужетська геотермальна електростанція з традиційним циклом (суха пара) і потужністю 5 МВт. Через 15 років її потужність була доопрацьована до 11 МВт.

1967 року, також на Камчатці, почала функціонувати Паратунська станція з бінарним циклом. До речі, унікальна технологія бінарного циклу, розроблена та запатентована радянськими вченими С. Кутателадзе та Л. Розенфельдом, була куплена багатьма країнами. Надалі великі рівні видобутку вуглеводневої сировини у 1970-ті роки, критична економічна та політична ситуація у 1990-ті роки зупинили розвиток геотермальної енергетики в Росії. Однак зараз інтерес до неї знову з'явився з низки причин. Найбільш перспективними областями Російської Федераціїу частині використання теплової енергії для вироблення електрики є Курильські острови та Камчатка. На Камчатці є такі потенційні геотермальні ресурси з вулканічними запасами парогідротерм та енергетичних термальних вод, які здатні забезпечити потребу краю на 100 років. Багатообіцяючим вважається Мутнівське родовище, відомі запаси якого можуть надати до 300 МВт електрики. Історія освоєння цієї галузі розпочалася з георозвідки, оцінки ресурсів, проектування та будівництва перших камчатських ГеоЕС (Паужетської та Паратунської), а також Верхньо-Мутнівської геотермальної станції потужністю 12 МВт та Мутнівської, що має потужність 50 МВт. У порівнянні з енергетичними ресурсами окремих філіппінських та американських ГеоЕС вітчизняні об'єкти з виробництва альтернативної енергії значно скромніші: їхня сумарна потужність не перевищує і 90 МВт.

Але камчатські електростанції, наприклад, забезпечують потреби регіону в електриці на 25%, що у разі непередбачених припинень постачання палива не дозволить мешканцям півострова залишитися без електроенергії.

У Росії є всі можливості для розробки геотермальних ресурсів - як петротермальних, так і гідрогеотермальних.

Однак використовуються вони вкрай мало, а перспективних областей більш ніж достатньо. Крім Курил та Камчатки можливо практичне застосуванняна Північному Кавказі, Західного Сибіру, Примор'я, Прибайкалля, Охотсько-Чукотському вулканічному поясі.

Voted Thanks!

Можливо, Вам буде цікаво:

• 
  На супутниках інших планет дуже холодно, проте вчені вважають, що там може бути…
• 
  

Серед альтернативних джерел геотермальна енергія займає значне місце - її так чи інакше використовують приблизно у 80 країнах світу. У більшості випадків це відбувається на рівні будівництва теплиць, басейнів, застосування як лікувальний засіб або опалення.

У кількох країнах - у тому числі США, Ісландії, Італії, Японії та інших - побудовані та працюють електростанції.

Геотермальна енергія в цілому підрозділяється на два різновиди - петротермальну та гідротермальну. Перший тип використовує як джерело гарячі гірські породи. Другий – підземні води.

Якщо звести всі дані на тему в одну діаграму, виявиться, що в 99% випадків використовується тепло порід, і лише в 1% геотермальна енергія витягується з підземних вод.

Петротермальна енергетика

На даний момент у світі досить широко використовується тепло земних надр, причому переважно це енергія неглибоких свердловин – до 1 км. З метою забезпечення електроенергією, теплом або ГВП встановлюються свердловинні теплообмінники, що працюють на рідинах з низькою температурою кипіння (наприклад, на фреоні).

Наразі використання свердловинного теплообмінника є найбільш раціональним способом видобутку тепла. Виглядає так: теплоносій циркулює в замкнутому контурі. Нагрітий піднімається концентрично опущеною трубою, віддаючи своє тепло, після чого, охолоджений, за допомогою насоса подається в обсадну.

В основі використання енергії земних надр лежить природне явище – у міру наближення до ядра Землі зростає температура земної кори та мантії. На рівні 2-3 км від поверхні планети вона сягає понад 100 °С, в середньому збільшуючись з кожним наступним кілометром на 20 °С. На глибині 100 км температура досягає вже 1300-1500 ordm-С.

Гідротермальна енергетика

Вода, що циркулює на високих глибинах, нагрівається до значних величин. У сейсмічно активних районах вона піднімається на поверхню по тріщинах у земній корі, у спокійних регіонах її можна вивести за допомогою свердловин.

Принцип дії той самий: нагріта вода піднімається по свердловині вгору, віддає тепло, і повертається другою трубою вниз. Цикл практично нескінченний і відновлюємо доти, доки в земних надрах залишається тепло.

У деяких сейсмічно активних регіонах гарячі води лежать так близько до поверхні, що можна спостерігати, як працює геотермальна енергія. Фото околиць вулкана Крафла (Ісландія) демонструє гейзери, які передають пару для ГеоТЕС, що діє там.

Основні риси геотермальної енергетики

Увага до альтернативних джерел зумовлена ​​тим, що запаси нафти та газу на планеті не є нескінченними, і поступово вичерпуються. Крім того, вони є не скрізь і багато країн залежать від поставок з інших регіонів. Серед інших важливих факторів - негативний вплив ядерної та паливної енергетики на довкілля людини і дику природу.

Велика перевага ГЕ - відновлюваність і універсальність: можливість використовувати для водо- і теплопостачання, або для вироблення електроенергії, або для всіх трьох цілей одночасно.

Але головне – це геотермальна енергія, плюси та мінуси якої залежать не так від місцевості, як від гаманця замовника.

Переваги та недоліки ГЕ

Серед переваг цього виду енергії такі:

• вона відновлювана та практично невичерпна;
• незалежна від часу доби, сезону, погоди;
• універсальна - з її допомогою можна забезпечити водо- та теплопостачання, а також електрику;
• геотермальні джерела енергії не забруднюють довкілля;
• не викликають;
• станції не займають багато місця.

Однак є й недоліки:

• геотермальна енергія не вважається повністю нешкідливою через викиди пари, у складі якої можуть бути сірководень, радон та інші шкідливі домішки;
• при використанні води з глибоких горизонтів стоїть питання її утилізації після використання – через хімічного складутаку воду потрібно зливати або назад у глибокі шари, або океан;
• будівництво станції щодо дорога - це здорожує і вартість енергії в результаті.

Сфера застосування

На сьогоднішній день геотермальні ресурси використовуються в сільському господарстві, садівництві, аква- та термокультурі, промисловості, сфері житлово-комунальних господарств. У кількох країнах побудовано великі комплекси, які забезпечують населення електроенергією. Продовжується розробка нових систем.

Сільське господарство та садівництво

Найчастіше використання геотермальної енергії у сільському господарстві зводиться до обігріву та поливу оранжерей, теплиць, установок аква- та гідрокультури. Подібний підхід застосовується у кількох державах - Кенії, Ізраїлі, Мексиці, Греції, Гватемалі та Теді.

Підземні джерела застосовуються для поливу полів, обігріву ґрунту, підтримки постійної температури та вологості в оранжереї чи теплиці.

Промисловість та ЖКГ

У листопаді 2014 року у Кенії почала працювати найбільша на той час геотермальна електростанція світу. Друга за розмірами знаходиться в Ісландії – це Хеллішейді, що бере тепло від джерел біля вулкану Хенгідль.

Інші країни, що використовують геотермальну енергію у промислових масштабах: США, Філіппіни, Росія, Японія, Коста-Ріка, Туреччина, Нова Зеландія тощо.

Відомі чотири основні схеми добування енергії на ГеоТЕС:

• пряма, коли пара прямує трубами в турбіни, з'єднані з електрогенераторами;
• непряма, аналогічна попередньої у всьому, за винятком того, що перед потраплянням у труби пара очищається від газів;
• бінарна - як робоче тепло використовується не вода або пара, а інша рідина, що має низьку температуру кипіння;
• змішана - аналогічна прямий, але після конденсації тут видаляють з води гази, що не розчинилися.

У 2009 році група дослідників, яка шукала придатні для використання геотермальні ресурси, досягла розплавленої магми лише на глибині 2,1 км. Подібне попадання в магму – велика рідкість, це лише другий відомий випадок (попередній стався на Гаваях у 2007 році).

Хоча з'єднана з магмою труба жодного разу не підключалася до ГеоТЕС Крафла, що знаходиться неподалік, вчені отримали дуже багатообіцяючі результати. Досі всі працюючі станції брали тепло опосередковано, із земних порід чи з підземних вод.

Приватний сектор

Одна з найперспективніших сфер – приватний сектор, для якого геотермальна енергія – це реальна альтернатива автономному газовому опалюванню. Найсерйозніша перешкода тут – за досить дешевої експлуатації висока початкова вартість обладнання, яка значно вища, ніж ціна установки «традиційного» опалення.

Свої розробки приватного сектора пропонують компанії MuoviTech, Geodynamics Ltd, Vaillant, Viessmann, Nibe.

Країни, які використовують тепло планети

Безумовним лідером у використанні георесурсів є США - у 2012 році вироблення енергії в цій країні досягло позначки 16.792 мільйона мегават-годин. У тому ж році сумарна потужність усіх геотермальних станцій на території Штатів досягала 3386 МВт.

ГеоТЕС на території США розташовані в штатах Каліфорнія, Невада, Юта, Гаваї, Орегон, Айдахо, Нью-Мехіко, Аляска та Вайомінг. Найбільша група заводів зветься «Гейзери» і розташована неподалік Сан-Франциско.

Крім Сполучених Штатів, у першій десятці лідерів (станом на 2013 рік) також перебувають Філіппіни, Індонезія, Італія, Нова Зеландія, Мексика, Ісландія, Японія, Кенія та Туреччина. При цьому в Ісландії геотермальні джерела енергії забезпечують 30% всієї потреби країни, на Філіппінах - 27%, а в США - менше 1%.

Потенційні ресурси

Працюючі станції - лише початок, галузь лише починає розвиватися. Дослідження у цьому напрямі тривають постійно: більш ніж у 70 країнах ведеться розвідка потенційних родовищ, у 60 освоєно промислове використання ГЕ.

Перспективними виглядають сейсмічно активні райони (як видно на прикладі Ісландії) - штат Каліфорнія в США, Нова Зеландія, Японія, країни Центральної Америки, Філіппіни, Ісландія, Коста-Ріка, Туреччина, Кенія. Ці країни мають потенційно вигідні не досліджені родовища.

У Росії це Ставропольський край і Дагестан, острів Сахалін та Курильські о-ви, Камчатка. У Білорусі певний потенціал є на півдні країни, охоплюючи міста Світлогорськ, Гомель, Речиця, Калінковичі та Жовтневий.

В Україні перспективними є Закарпатська, Миколаївська, Одеська та Херсонська області.

Досить перспективним є півострів Крим, тим більше, що більшість споживаної ним енергії імпортується ззовні.

Сучасна затребуваність геотермальної енергії як одного з видів відновлюваної енергії обумовлена: виснаженням запасів органічного палива та залежністю більшості розвинених країн від його імпорту (в основному імпорту нафти та газу), а також із суттєвим негативним впливом паливної та ядерної енергетики на середовище проживання людини та на дику природу. Все ж таки, застосовуючи геотермальну енергію, слід повною мірою враховувати її переваги та недоліки.

Головною перевагою геотермальної енергії є можливість її використання у вигляді геотермальної води або суміші води та пари (залежно від їх температури) для потреб гарячого водо- та теплопостачання, для вироблення електроенергії або одночасно для всіх трьох цілей, її практична невичерпність, повна незалежність від умов навколишнього середовища, часу доби та року. Тим самим використання геотермальної енергії (поряд з використанням інших екологічно чистих відновлюваних джерел енергії) може зробити істотний внесок у вирішення наступних нагальних проблем:

· Забезпечення стійкого тепло- та електропостачання населення в тих зонах нашої планети, де централізоване енергопостачання відсутнє або обходиться надто дорого (наприклад, у Росії на Камчатці, в районах Крайньої Півночі тощо).

· Забезпечення гарантованого мінімуму енергопостачання населення в зонах нестійкого централізованого енергопостачання через дефіцит електроенергії в енергосистемах, запобігання збиткам від аварійних та обмежувальних відключень тощо.

· Зниження шкідливих викидів від енергоустановок в окремих регіонах зі складною екологічною ситуацією.

При цьому в вулканічних регіонах планети високотемпературне тепло, що нагріває геотермальну воду до значень температур, що перевищують 140-150 ° С, економічно найвигідніше використовувати для вироблення електроенергії. Підземні геотермальні води зі значеннями температур, що не перевищують 100°С, як правило, економічно вигідно використовувати для потреб теплопостачання, гарячого водопостачання та для інших цілей відповідно до рекомендацій, наведених у табл.1.

Таблиця 1

Звернемо увагу на те, що ці рекомендації у міру розвитку та вдосконалення геотермальних технологій переглядаються у бік використання для виробництва електроенергії геотермальних вод із дедалі нижчими температурами. Так, розроблені в даний час комбіновані схемивикористання геотермальних джерел дозволяють використовувати для виробництва електроенергії теплоносія з початковими температурами 70-80°С, що значно нижче за рекомендовані в табл.1температур (150°З вище). Зокрема, у Санкт-Петербурзькому політехнічному інституті створено гідропарові турбіни, використання яких на ГеоТЕС дозволяє збільшувати корисну потужністьдвоконтурних систем (другий контур - водяна пара) в діапазоні температур 20-200 ° С в середньому на 22%.

Значно підвищується ефективність застосування термальних вод за умови їх комплексного використання. При цьому в різних технологічних процесахможна досягти найбільш повної реалізації теплового потенціалу води, в тому числі і залишкового, а також отримати цінні компоненти, що містяться в термальній воді (йод, бром, літій, цезій, кухонна сіль, глауберова сіль, борна кислота та багато інших) для їх промислового використання.

Основний недолік геотермальної енергії – необхідність зворотного закачування відпрацьованої води у підземний водоносний горизонт. Інший недолік цієї енергії полягає у високій мінералізації термальних вод більшості родовищ та наявності у воді токсичних сполук та металів, що у більшості випадків виключає можливість скидання цих вод у розташовані на поверхні природні водні системи. Зазначені вище недоліки геотермальної енергії призводять до того, що для практичного використаннятеплоти геотермальних вод необхідні значні капітальні витрати на буріння свердловин, зворотне закачування відпрацьованої геотермальної води, а також створення корозійно-стійкого теплотехнічного обладнання.

Однак у зв'язку з впровадженням нових, менш витратних технологій буріння свердловин, застосуванням ефективних способівочищення води від токсичних сполук та металів капітальні витрати на відбір тепла від геотермальних вод безперервно знижуються. До того ж слід мати на увазі, що геотермальна енергетика в Останнім часомсуттєво просунулась у своєму розвитку. Так, останні розробки показали можливість вироблення електроенергії при температурі пароводяної суміші нижче 80єС, що дозволяє набагато ширше застосовувати ГеоТЕС для вироблення електроенергії. У зв'язку з цим очікується, що в країнах із значним геотермальним потенціалом і насамперед у США потужність ГеоТЕС найближчим часом подвоїться. .

геотермальне джерело енергія потенціал

Переваги та недоліки геотермальної енергетики

Геотермальна енергія завжди приваблювала людей можливостями корисного застосування. Головною перевагою геотермальної енергії є її практична невичерпність та повна незалежність від умов навколишнього середовища, часу доби та року. Геотермальна енергія своїм "проектуванням" зобов'язана розжареному центральному ядру Землі, з величезним запасом теплової енергії. Тільки у верхньому трикілометровому шарі Землі запасено кількість теплової енергії, еквівалентну енергії приблизно 300 млрд. т вугілля. Тепло центрального ядра Землі має прямий вихід на поверхню Землі через жерла вулканів та у вигляді гарячої води та пари.

Крім того, магма передає своє тепло гірським породам, причому зі зростанням глибини їхня температура підвищується. За наявними даними, температура гірських порід підвищується в середньому на 1 °С на кожні 33 м глибини (геотермічний ступінь). Це означає, що на глибині 3-4 км. вода закипає; а на глибині 10-15 км температура порід може досягати 100-1200°С. Але іноді геотермічний ступінь має інше значення, наприклад, у районі розташування вулканів температура порід підвищується на 1°С на кожні 2-3 м. У районі Північного Кавказу геотермічний ступінь становить 15-20 м. З цих прикладів можна зробити висновок про те, що є значне розмаїття температурних умов геотермальних джерел енергії, які визначатимутьтехнічні засоби

для її використання, і що температура є основним параметром, що характеризує геотермальне тепло.

Існують такі важливі можливості використання тепла земних глибин. Воду або суміш води та пари в залежності від їх температури можна направляти для гарячого водопостачання та теплопостачання, для вироблення електроенергії або одночасно для всіх трьох цілей. Високотемпературне тепло навколовулканічного району та сухих гірських порід переважно використовуватиме вироблення електроенергії та теплопостачання. Від того, яке джерело геотермальної енергії використовується залежить пристрій станції.

Якщо в даному регіоні є джерела підземних термальних вод, то доцільно використовувати їх для теплопостачання та гарячого водопостачання. Наприклад, за наявними даними, у Західному Сибіру є підземне море площею 3 млн. м2 з температурою води 70-9°С. Великі запаси підземних термальних вод знаходяться в Дагестані, Північній Осетії, Чечено-Інгушетії, Кабардино-Балкарії, Закавказзі, Ставропольському та Краснодарському краях, Казахстані, на Камчатці та в інших районах Росії.

У Дагестані вже тривалий час термальні води використовуються для теплопостачання. За 15 років відкачано понад 97 млн.м3 термальної води для теплопостачання, що дозволило заощадити 638 тис.т умовного палива.

Які проблеми виникають під час використання підземних термальних вод? Головна з них полягає у необхідності зворотного закачування відпрацьованої води у підземний водоносний горизонт. У термальних водах міститься велика кількість солей різних токсичних металів (наприклад бору, свинцю, цинку, кадмію, миш'яку) і хімічних сполук (аміаку, фенолів), що виключає скидання цих вод у природні водні системи, розташовані на поверхні. Наприклад, термальні води Великобанного родовища (на річці Банна, за 60 км від Петропавловська - Камчатського) містять різних солей до 1,5 г/л, фтору - до 9 мг/л, кремнієвої кислоти - до 300 мг/л.

Термальні води Паужетського родовища в тому ж регіоні (температура J44 - 200°С, тиск на гирлі свердловини 2-4 атм) містять від 1,0 до 3,4 г/л різних солей, кремнієвої кислоти - 250 мг/л, борної кислоти - 15 мг/л, розчинених газів: вуглекислого - 500 мг/л, сірководню - 25 мг/л, аміаку -15 мг/л. Геотермальні води Тарумовського родовища в Дагестані (температура 185 ° С, тиск 150-200 атм) містять до 200 г/л солей і 3,5 -4 м3 метану в нормальних умовах на 1 м3 води.

Найбільший інтерес становлять високотемпературні термальні води або виходи пари, які можна використовувати для виробництва електроенергії та теплопостачання. В Україні в країні експлуатується експериментальна Паужетська геотермальна електростанція (ГеоТЕС) встановленою електричною потужністю 11 МВт, побудована в 1967 році на Камчатці.

Однак її роль у енергозабезпеченні регіону була незначною. Крім того, в 1967 році було введено в експлуатацію експериментальну ГеоТЕС потужністю 0,75 МВт на низькопотенційному геотермальному родовищі (температура води 80°С).