Приклади використання геотермальної енергії.

Рисунок 5.7 Використання геотермального тепла

Концепція розвитку геотермальної електроенергетики України припускає наявність трьох тимчасових етапів.

На першому етапі, в період 1991-1995 pp., проведено широкомасштабні дослідження та пошукові геологорозвідувальні роботи в різних районах України (в Криму, на Тарханкутському півострові і в Прикарпатті, в районі м. Мостиська) з метою отримання інформації про геологічні об'єкти, придатні для отримання теплової енергії для геоТЕС. Проведено обробку технологій видобутку геотермальної теплоти та її перетворення на електроенергію, а також щодо створення блочних міні-геоТЕС.

На другому етапі, протягом 1996-2000 pp., проводяться дослідження на експериментальних геоТЕС, розширено пошукові геологорозвідувальні роботи, має бути створена Кримська дослідно-промислова геоТЕС з потужністю 25 МВт і Мостиська дослідно-промислова геоТЕС із потужністю до 10 МВт. Крім того, має бути розгорнуто будівництво серії міні-геоТЕС з потужністю 50-5000 кВт. Сумарна потужність передбачених для будівництва геоТЕС із впровадженням до 2000 p. становитиме 60 МВт.

На третьому етапі, в період 2000-2005 pp., передбачається завершити створення дослідно-промислової Тарханкутської геоТЕС у Криму з потужністю 100 МВт і Мостиської геоТЕС з потужністю 50 МВт. Одночасно передбачається завершити експериментальні дослідження на 3-4 майданчиках нових промислових геоТЕС із захистом та утвердженням запасів геотермальної теплоти.

На декількох розвіданих площах передбачається збудувати перші черги промислових геоТЕС по 25 МВт кожна із перспективою доведення їхніх потужностей у майбутньому до 500-і 000 МВт. Сумарна потужність геоТЕС на кінець 2005 р. може становити 270-280 МВт.

Геотермальна енергія з успіхом використовується в Росії, Грузії, Ісландії, США.

Перше місце по виробленню електроенергії з гарячих гідротермальних джерел займає США. У долині Великих Гейзерів (штат Каліфорнія) на площі 52 км діє 15 установок, потужністю понад 900 МВт.

«Країна льодовиків», так називають Ісландію, ефективно використовує гідротермальну енергію своїх надр. Тут відомо понад 700 термальних джерел, які виходять на земну поверхню. Близько 60% населення користується геотермальними водами для обігріву житлових приміщень, а в найближчому майбутньому планується довести це число до 80%. При середній температурі води 87°С річне споживання енергії гарячої води становить 15 млн. ГДж, що рівноцінно економії 500 тис. т кам’яного вугілля на рік. Крім того, ісландські теплиці, в яких вирощують овочі, фрукти, квіти і навіть банани, споживають щорічно до 150 тис. м3 гарячої води, тобто понад 1,5 млн. Гдж теплової енергії.

Середній потік геотермальної енергії через земну поверхність становить приблизно 0,06 Вт/м² при температурному градієнті меншому ніж 30 градусів С/км. Однак є райони зі збільшеними градієнтами температури, де потоки складають приблизно 10-20 Вт/м², що дозволяє реалізовувати геотермальні станції (ГеоТЕС) тепловою потужністю 100 МВт/км² та тривалістю експлуатації до 20 років.

Якість геотермальної енергії невелика і краще її використовувати для опалення будівель та попереднього підігріву робочих тіл звичайних високотемпературних установок. Також використовують це тепло для ферм по розведенню риби та для теплиць. Якщо тепло з надр виходить при температурі більше 150 °C, то можна говорити про виробництво електроенергії. Побудовано ГеоТЕС на Філіппінах потужністю більше 900 тис. кВт.

Масштаб використання геотермальної енергії визначають декілька факторів: капітальні витрати на спорудження свердловин, ціна яких зростає зі збільшен-ням глибини. Оптимальна глибина свердловин 5 км. Геотермальні води використовують двома способами: фонтанним (теплоносій викидається в навколишнє середовище) та циркуляційним (теплоносій закачується назад в продуктивну товщу). Перший спосіб дешевше, але екологічно небезпечний, другий дорожчий, але забезпечує збереження навколишнього середовища.

Можна здійснювати разом з добуванням тепла і добування хімічних елементів та сполук з розсолів, як на дослідному заводі в Дагестані, де добувають сполуки магнію, літію та брому.

До категорії гідротермальних конвективних систем відносяться підземні басейни пари чи гарячої води, які виходять на поверхню з землі, утворюючи гейзери, фумароли, озера багнюки тощо. Їх використовують для виробництва електроенергії за допомогою методу, що ґрунтується на використанні пари, яка утворюється при випаровуванні гарячої води на поверхні.

Іншим методом виробництва електроенергії на базі високо- та середньотемпературних геотермальних вод є використаня процесу із застосуванням двоконтурного (бінарного) циклу. В цьому процесі вода, отримана з басейну, використовується для нагрівання теплоносія другого контуру (фреону чи ізобутану), котрий має меншу температуру кипіння. Установки, що використовують фреон як теплоносій другого контуру, зараз підготовлені для діапазону температур 75—150°С і при одиничній потужності 10—100 кВт.

Також є розробки по отриманню теплової енергії зі штучно утворених тріщин в гарячих сухих породах.

Геотермальні системи, де в зонах зі збільшеним значенням теплового потоку розташовуються глибокозалягаючий осадовий басейн (Угорський басейн), температура води — 100 °C.

Підземні геотермальні води зі значеннями температур, що не перевищують 100 ° С, як правило, економічно вигідно використовувати для потреб теплопостачання, гарячого водопостачання і для інших цілей у відповідності з рекомендаціями, наведеними в табл.5.1.

Таблиця 5.1. Застосування геотермальних вод