Откуда такое внимание к этой теме, и почему её так тесно спрягли с инновационным развитием? Догадаться не сложно. Как пояснил научный руководитель Института теплофизики СО РАН академик Сергей Алексеенко, возобновляемые источники энергии нам в любом случае необходимо осваивать, однако делать это надо с умом, избегая слепого подражания западным странам. Для нашей страны жизненно важна генерация тепла, чего не в состоянии нам дать солнечные и ветряные электростанции. Что касается геотермальной энергетики, то она вполне удовлетворяет указанному требованию. Поэтому есть смысл сосредоточиться как раз на этом возобновляемом энергетическом ресурсе, благо, наша страна располагает им в приличных количествах.
Отметим, что Институт теплофизики СО РАН в свое время разработал комплексный проект, направленный как раз на развитие в нашей стране геотермальной энергетики. К сожалению, до сегодняшнего дня к нему не было проявлено должного интереса со стороны руководящих органов. Тем не менее, наши ученые уверены в том, что энергетический переход без геотермальной энергетики невозможен. То есть, рано или поздно на такие проекты обратят внимание, поэтому работа в указанном направлении осуществляется не напрасно. Кроме того, за рубежом не стоят на месте, и России придется конкурировать в данной сфере по части создания перспективных технологий извлечения «подземного» тепла. Этот момент подробно осветил в своем выступлении главный научный сотрудник ИТ СО РАН Михаил Низовцев, рассказывая о современных геотермальных технологиях.
По словам ученого, говоря о геотермальной энергетике, необходимо выделять два направления. В одном случае мы имеем в виду приповерхностное тепло, а именно тепло горячих водных источников. Это так называемая «гидротермальная энергетика». Второе направление связано с извлечением тепла сухих горных пород, расположенных на глубине от трех до десяти километров. Это так называемая «петротермальная энергетика». Второе направление технологически более сложное, но оно является весьма перспективным именно в плане развития геотермальной энергетики как отрасли, отметил Михаил Низовцев.
Преимущества геотермальной энергетики в сравнении с такими возобновляемыми источниками, как солнце и ветер, - в ее непрерывности. При этом ее влияние на экологию минимально (разумеется, при правильной организации процесса). Здесь отсутствует эмиссия парниковых газов (включая СО2). Кроме того, вам не требуется занимать много земли, как это происходит в случае с ветряками и солнечными панелями. А если брать петротермальную энергетику, то она позволяет извлекать тепло практически в любом месте планеты. К тому же запасы глубинного тепла неисчерпаемы.
Технологии, используемые здесь для производства электрической энергии, различаются в зависимости от того, с какими температурами геотермального источника мы имеем дело, пояснил Михаил Низовцев. Так, при температуре выше 160 градусов Цельсия формируются ГеоЭС на сухом паре. При температурах более 120 градусов – ГеоЭС на пароводяной смеси. При температурах порядка 70 градусов создаются станции с так называемым бинарным циклом. В таких станциях геотермальная жидкость осуществляет - с помощью теплообменников - нагрев вещества второго цикла (имеющего более низкую температуру кипения), которое и приводит в движение турбину. Совершив работу, это вещество конденсируется и нагревается заново (то есть работает в условиях замкнутого цикла). Кстати, именно такая технология впервые в мире была применена на Паратунской ГеоЭС (о которой мы писали ранее) еще в 1960-е годы. В качестве вещества второго цикла использовался фреон. В настоящее время его использование запрещено международными экологическими стандартами, поскольку выбросы фреона влияют на озоновый слой Земли. Но к сегодняшнему дню этому веществу уже нашли замену. По этой причине технологии бинарного цикла получили распространение в тех местах, где имеются гидротермальные источники с относительно невысокими температурами.
Наконец, при более низких температурах (то есть ниже 70 градусов Цельсия) можно применять тепловые насосы для отопления домов. Иными словами, геотермальная энергетика охватывает весьма широкий спектр температур, извлекаемых из подземных источников.
Еще один интересный момент, затронутый ученым. Одна из проблем, связанная с использованием геотермальных вод, заключается в том, что эти воды сильно минерализованные. Как правило, в них присутствуют анионы хлора, а также сульфатные, гидрокарбонатные и металлические катионы (магний, натрий). Тем не менее, есть технологии, позволяющие извлекать данные вещества, что может стать еще одним производственным направлением. Таким образом, существует возможность комплексного освоения гидротермальных источников, когда на месте параллельно производят и электроэнергию, и ценный минеральный ресурс.
Каково на сегодняшний момент мировое состояние геотермальной энергетики? Михаил Низовцев привел следующие цифры. Так, на период 2020 года совокупная установленная мощность всех ГеоЭС в мире составляла 15 950 МВт. В 2025 году она должна составить 19 361 МВт. В структуре всех ВИЭ эта цифра пока еще слишком мала – примерно 0,6 процента. Если смотреть по странам, то здесь лидируют США, где совокупная установленная мощность ГеоЭС находится на уровне 3 700 МВт (0,4% в энергобалансе страны). Далее идут такие страны, как Индонезия, Филиппины, Турция, Исландия. В Исландии на долю ГеоЭС приходится до 30% от установленных мощностей (благодаря обилию геотермальных источников). Россия находится в этом списке на 14-м месте (85 МВт установленной мощности).
Как видим, нашей стране есть, куда расти. И как мы понимаем, здесь нам придется еще раз «догонять Америку». Так, согласно официальным планам американского руководства, к 2050 году они намерены получить 60 ГВт новых электрических мощностей за счет извлечения глубинного тепла (что составляет 25% от установленных мощностей сегодняшней России). Для теплоснабжения американцы намерены создать мощности на уровне 320 ГВт. С этой целью будет эксплуатироваться 28 миллионов тепловых геотермальных насосов! Это почти в два раза превысит выработку тепла в нашей стране (175 ГВт).
Насколько реализуемы планы американцев в области геотермальной энергетики? Наши ученые относятся к этим планам достаточно серьезно. Основанием для будущих успехов является то, что в 2020 году в США затраты на НИОКР по глубинному теплу составили 69 миллионов долларов. На традиционную гидротермальную энергетику было выделено 20 миллионов долларов, и еще 15 миллионов долларов – на низкотемпературную геотермальную энергетику (куда входят станции с бинарным циклом).
Приведенные цифры американских затрат на НИОКР поражают воображение наших ученых. Фактически это означает, что руководство США взялось за данное направление всерьез и надолго. Российское руководство, как было сказано, пока еще не осознало в полной мере перспективы геотермальной энергетики. К примеру, у нас всё еще позиционируют Сибирь как кладовую нефти, природного газа и угля, не принимая во внимание тот факт, что наши недра еще являются и кладовой тепла. Как отметил Михаил Низовцев, территория Западной Сибири – самый богатый регион России по запасам геотермальной энергии. И этими запасами, к сожалению, мы еще не воспользовались, по инерции уповая на извлечение ископаемого топлива. Однако, если участь, что от «низкоуглеродного» пути развития нам не отвертеться (еще раз вспомним ремарку со стороны академика Сергея Алексенко), то освоение тепла «горячих» недр напрашивается сюда логически. Осталось лишь донести эту простую мысль до руководства страны. Ради чего, собственно, и организуются такие мероприятия с участием ученых и политиков.
Андрей Колосов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии