Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика — производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, возобновимым энергетическим ресурсам.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше тепмератур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении.

Ресурсы

Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, общирные территории Кордильер и Анд.

Россия
На 2006 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-Черкессия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

Достоинства и недостатки

Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех трех целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Например, по имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м2 с температурой воды 70-90 °С. Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, Казахстане, на Камчатке и в ряде других районов России.

Какие проблемы возникают при использовании подземных термальных вод? Главная из них заключается в необходимости обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Итак, достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.

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 5000 МВт, на начало 2000-х около 6000 МВт

США
Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 млрд. кВт•ч возобновимой электроэнергии. 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.

Филиппины
На 2003 год 1930 МВт электрической мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают производство около 27% всей электроэнергии в стране.

Италия
В Италия на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.

Исландия
В Исландии действует пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 420 МВт, которые производят 26.5 % всей электроэнергии в стране.

Кения
В Кении на 2005 действало три геотермальные электростанции общей электрической мощностью в 160 МВт, существуют планы по росту мощностей до 576 МВт.

Россия
Все три Российские геотермальные электростанции расположены на территории Камчатки, суммарный электропотенциал пароводных терм которой оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности, однако реализован только в размере 76,5 МВт установленной мощности (2004) и около 420 млн. кВт•ч годовой выработки (2004):
Мутновское месторождение: Верхне-Мутновская ГеоЭС мощностью 12 МВт•э (2004) и выработкой 81,4 млн. кВт•ч/год (2004), Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт•э (2004) и выработкой 276,8 млн. кВтч/год (2004) (на 2006 ведётся строительство увеличивающее мощность до 80 МВт•э и выработку до 577 млн. кВт•ч)
Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт•э (2004) и выработкой 59,5 млн. кВтч (на 2006 проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт•э).

В Cтавропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

Существует проект Океанской ГеоТЭС (остров Итуруп, Курилы) мощностью 34,5 МВт годовой выработкой 107 млн. кВтч.

Классификация геотермальных вод

Данные взяты из ВСН 56-87 "Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений"

По температуреСлаботермальные до 40°C
Термальные 40-60°C
Высокотермальные 60-100°C
Перегретые более 100°C

По минерализации (сухой остаток)ультрапресные до 0,1 г/л
пресные 0,1-1,0 г/л
слабосолоноватые 1,0-3,0 г/л
сильносолоноватые 3,0-10,0 г/л
соленые 10,0-35,0 г/л
рассольные более 35,0 г/л

По общей жесткостиочень мягкие до 1,2 мг-экв/л
мягкие 1,2-2,8 мг-экв/л
средние 2,8-5,7 мг-экв/л
жесткие 5,7-11,7 мг-экв/л
очень жесткие более 11,7 мг-экв/л

По кислотности, рНсильнокислые до 3,5
кислые 3,5-5,5
слабокислые 5,5-6,8
нейтральные 6,8-7,2
слабощелочные 7,2-8,5
щелочные более 8,5

По газовому составусероводородные
сероводородно-углекислые
углекислые
азотно-углекислые
метановые
азотно-метановые
азотные

По газонасыщенностислабая до 100 мг/л
средняя 100-1000 мг/л
высокая более 1000 мг/л

Powered by Drupal - Design by artinet