Использование геотермальной энергии

Одним из перспективных направлений использования геотермальной энергии является строительство геотермальных тепловых электростанций (ГеоТЭС). Ресурсной базой современных геотермальных электростанций являются месторождения парогидротерм с температурой теплоносителя выше 150^oС. В этом смысле Россия обладает уникальными запасами геотермального тепла.

Первый опыт выработки электроэнергии осуществлен в 1904 году вблизи Лардерелло (Италия) в гипертермальном районе. Почти все существующие ГеоТЭС размещены именно в таких районах. В настоящее время в мире накоплен определенный опыт строительства и эксплуатации геотермальных ТЭС. Они сооружены в США (более 700 МВт), Италии, Новой Зеландии, Японии и т.д. Затраты на 1 кВт установленной мощности ГеоТЭС во многом определяются стоимостью скважины и занимают промежуточное положение между аналогичными затратами на ТЭС и АЭС.

В России выработка электроэнергии на основе геотермального тепла была осуществлена на Паратунском месторождении (Камчатка) в 1967 году. Здесь впервые в мире была создана геотермальная двухконтурная, бинарная опытно-промышленная электростанция мощностью 500 кВт. Для нагрева рабочего тела турбоустановки – фреона применялся геотермальный теплоноситель с температурой 70 ^oС.

Промышленная выработка электроэнергии на первой в России ГеоТЭС началась в 1967 году на Паужетском месторождении. Установленная мощность первой очереди Паужетской ГеоТЭС составила 5 МВт, в 1982 году общая мощность электростанции доведена до 11 МВт. Для выработки электроэнергии используется пароводяная смесь с температурой около 200 ^oС.

Использование и сооружение ГеоТЭС сопряжено с рядом серьезных проблем. Во-первых, это высокая стоимость скважины. Во-вторых, в подземных резервуарах пар находится под достаточно большим давлением (порядка 30 атм), а у поверхности Земли давление его падает до 10 атм. В этих условиях КПД электростанции не превышает 15…16%, тогда как на ТЭС он достигает 40%. Следовательно, на ГеоТЭС для получения такой же мощности, что и на ТЭС, необходимо увеличить расход пара через турбину примерно в 2,5 раза. Обычно единичная скважина дает около 20 кг/c пара, что достаточно для вращения турбины мощностью 7 МВт. Для более мощных турбин нужны дополнительные скважины.

Геотермальная вода имеет сложный физико-химический состав. В ней растворено значительное количество газов и минеральных солей, в 1 м³ воды может содержаться до 25 кг минеральных солей. Сильно минерализованная вода активно разрушает турбины и создает серьезные проблемы по ее утилизации, вплоть до необходимости сооружать специальные скважины для закачивания отработавшей воды.

Проблемы несколько другого характера возникают при использовании петротермальных источников энергии. Для ГеоТЭС, использующих «сухое» тепло, необходимо пробурить две скважины: по одной подается холодная вода, а из другой получают пар или горячую воду. «Сухое» тепло можно использовать для обогрева зданий. Известно достаточное количество различных систем отопления и горячего водоснабжения. В зависимости от физико-химического состава термальной воды следует предусмотреть меры защиты, вплоть до промежуточного теплообменника.

Самое разное применение находят горячие источники, выходящие на поверхность земли: это обогрев жилищ, горячее водоснабжение, тепличное хозяйство и т.д.

В заключение необходимо отметить, что использование тепла Земли всегда соседствует с экологическими проблемами. Тепловой баланс планеты весьма хрупок, и его нарушение может привести к необратимым последствиям.