Альтернативные источники энергии

           По мнению экспертов, в последние годы в России наблюдается  поворот к использованию геотермальных  источников в энергетической отрасли. Вместе с тем, рассматривая текущее и перспективное производство электроэнергии на основе возобновляемых источников, следует отметить, что геотермальная энергия к началу века от общего количества вырабатываемой электроэнергии не превосходила 0.15 % и лишь к 2010 г. хотя и увеличится на треть, но не превысит 0.2 % с общей выработкой на уровне 7 ТВт/ч.

           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. 

                 Геотермальная электроэнергетика  в мире

           Потенциальная суммарная  рабочая мощность геотермальных  электростанций в мире уступает большинству  станций на иных возобновимых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в которых отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

           Установленная мощность геотермальных электростанций в  мире на начало 1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х — около 6 тысяч МВт. В конце 2008 года суммарная  мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10,5 тысяч  МВт

           Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели  около 16 млрд кВт·ч возобновимой электроэнергии. В 2009 году суммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт.

           Основные промышленные зоны: «гейзеры» — в 100 км к северу от Сан-Франциско (1360 МВт установленной  мощности), и северная часть Солёного моря в центральной Калифорнии (570 МВт установленной мощности), в  Неваде установленная мощность станций  достигает 235 МВт.

           Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.

           Дальше всех в  использовании геотермальных ресурсов продвинулась Исландия. Например, столица  Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников. А в последнее десятилетие страна взяла курс и на выработку электроэнергии за счет использования подземного тепла. В Исландии есть пять основных геотермальных электростанций, которые производят около 26% (2006) всей электроэнергии в стране. Кроме того, геотермальное отопление обеспечивает теплом и горячей водой около 87% жилья в стране. В 2006 году, 26,5% производства электроэнергии в Исландии пришлось на геотермальную энергию, 73,4% на ГЭС, и 0,1% на ископаемые виды топлива. В настоящее время население страны, которое насчитывает более 300 тыс. человек, получает энергию только из возобновляемых источников. ГеоТЭС производят 17% электроэнергии в стране и 87% тепловой энергии. Ископаемые виды топлива завозятся в страну только для нужд транспорта.

           В ТЭК Филиппин почти  каждый третий кВт электроэнергии вырабатывается за счет геотермальной энергии. Страна на протяжении последних десятилетий  демонстрирует стабильный рост установленных  мощностей. В планах властей в  ближайшие десятилетия стать  новым лидером мировой геотермальной  энергетики.

           В феврале 2007 года было объявлено, что филиппинский остров Негрос (четвертый по площади, население 4 млн. чел.) стал первым островом в стране, полностью обеспечиваемым электроэнергией за счет возобновляемых источников. При этом доля геотермальной энергетики составляет 99.6%.

           Быстрыми темпами  растет строительство ГеоТЭС в Индонезии. Правительство страны поставило целью достижение в 2010 году уровня в 2000 МВт установленных мощностей. На начало 2007 года в стране уже насчитывалось около 1000 МВт. Долгосрочные планы предполагают возведение новых мощностей и 9500 МВт в 2025 году. Для строительства ГеоТЭС привлекаются иностранные и государственные инвестиции. В 2006 году государственная нефтегазовая компания Pertamina заявила о намерении построить три станции суммарной мощностью более 1000 Мвт. Инвестиции в проект составят 1.5 млрд. долл. По прогнозам, в 2007 году будет построено дополнительно 7 ГеоТЭС суммарной мощностью 575 МВт.

           Обращают на себя внимание также некоторые международные  проекты, объединяющие развивающиеся  страны.

           Так, африканский  проект ARGeo (African Rift Valley Geothermal Development Facility) объединяет шесть восточноафриканских стран: Кению, Эфиопию, Джибути, Уганду, Танзанию и Руанду. Потенциальная геотермальная мощность данного региона оценивается в 7000 МВт. Основное финансирование осуществляется за счет средств Всемирного банка.

           Второй международный  проект OAS Eastern Caribbean Geothermal Energy Project объединяет страны Центральной Америки: Сент-Китс и Невис, а также Сент-Люсию и Доминику. Проекты строительства ГеоТЭС пока находятся на ранней стадии разработки.

           Новые проекты в  области геотермальной энергетики реализуются также в Армении, Венгрии, Греции, Словакии, Швейцарии, Канаде, Чили, Гондурасе, Танзании, Индии, Иране, Йемене, Южной Корее, Тайване, Вьетнаме, на Соломоновых островах.

           Прогнозы строительства  геотермальных электростанций по всему  миру выглядят весьма оптимистично. В  ближайшие годы их мощности возрастут  более чем на 40%. Здесь лидируют страны Юго-Восточной Азии. На Филиппинах за последние пять лет введены  мощности на ГеоЭС в 682 МВт. В Индонезии – 280 МВт, в Италии – 153 МВт.

           Геотермальная энергетика в России 

           В России до начала 90-х  годов развитием геотермальной  энергетики активно занимался Газпром, вложивший в это на протяжении 20 лет более 82 млрд. рублей.  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. 
В середине 1990-хх гг. с участием российских специалистов была построена геотермальная электростанция в Никарагуа. 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 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.

           Сегодняшний день

           За годы экономических  реформ интерес к этой отрасли  энергетики значительно упал и все  достигнутые параметры снизились. Добыча термальных вод сократилась  в три раза. 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. Развитию геотермальной энергетики 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. 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. 
На 2006 г. в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

           Перспективы

           Ресурсы геотермальной  энергетики в России сопоставимы  по объемам со всеми вместе взятыми  запасами углеводородов. При этом есть уже и разведанные запасы, и  построенные мощности, осталось только ввести их в строй. 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. 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%. 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. 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.

           Камчатская геотермальная  система 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. 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. 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 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.

           Но, несмотря на значительный потенциал ресурсов, Россия сегодня  существенно отстает от многих стран  мира по развитию геотермальной энергетики, ее давят традиционные технологии. В этом наше существенное отличие  от других стран, где есть законодательное, экономическое обеспечение, правительственные  дотации.

           Технологические ограничения  использования геотермальной энергии:

           месторождения глубинных  термальных вод расположенных по территории России неравномерно; запасы большинства геотермальных месторождений  имеют низкие и средние температуры, что не позволяет обеспечить их конкурентоспособность  с традиционными энергоносителями; высокая минерализация геотермальных  вод, а следовательно снижение срока службы скважин и оборудования;

           для использования  приповерхностных геотермальных ресурсов характерно фактическое отсутствие методического и нормативного обеспечения  проектирования и строительства  этих систем в почвенно-климатических  условиях России, а также характерны повышенные единовременные капитальные  вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках;

           для технологии с  использованием глубинного тепла земли - высокая стоимость строительства  скважин (от 70 до 90% основных производственных фондов).

           Необходимо отметить, что расходы на производство геотермальной  энергии зависят от региона. Следовательно, экономически целесообразно развивать  данный вид энергетики в вулканических  областях или регионах с горячими термальными источниками. Там можно  просто пробурить скважину к грунтовым  водам, тогда водный пар поднимется вверх и поступит в сеть централизованного теплоснабжения или на турбины, приводящие в действие генераторы.