Геотермальні електростанції: переваги і недоліки. Геотермальні електростанції в росії
Ресурси нашої планети не нескінченні. Використовуючи як головного джерела енергії природні вуглеводні, людство ризикує в один прекрасний момент виявити, що вони вичерпані, і прийти до глобальної кризи споживання звичних благ. XX століття стало часом масштабних зрушень у галузі енергетики. Вчені та економісти в різних країнах серйозно задумалися про нові способи отримання та поновлюваних джерелах електрики і тепла. Найбільший прогрес був досягнутий в області ядерних досліджень, але з'явилися цікаві ідеї, що стосуються корисного використання інших природних явищ. Вчені давно дізналися, що планета наша всередині гаряча. Для отримання користі від глибинного тепла створені геотермальні електростанції. У світі поки їх небагато, але, можливо, з часом стане більше. Які їх перспективи, чи не небезпечні вони і чи можна розраховувати на високу частку ГТЕС в загальному обсязі видобутої енергії?
Перші кроки
У сміливих пошуках нових джерел енергії вчені розглядали безліч варіантів. Вивчалися можливості освоєння енергії припливів і відливів Світового океану, перетворення сонячного світла. Згадали і про старовинні вітряних млинах, забезпечивши їх замість кам'яних жорен генераторами. Великий інтерес представляють і геотермальні електростанції, здатні виробляти енергію з тепла нижніх розпечених шарів земної кори.
У середині шістдесятих років СРСР не відчував ресурсного дефіциту, але енергоозброєність народного господарства, тим не менш, залишала бажати кращого. Причина відставання від промислово розвинених країн в цій області полягала не в нестачі вугілля, нафти або мазуту. Величезні відстані від Бреста до Сахаліну утруднювали доставку енергії, вона ставала дуже дорогою. Радянські вчені та інженери пропонували самі сміливі рішення цієї задачі, і деякі з них втілювалися в життя.
Перша радянська
У 1966 році на Камчатці заробила Паужетская геотермальна електростанція. Її потужність склала досить скромну цифру в 5 мегават, але цього цілком вистачало для постачання прилеглих населених пунктів (селищ Озерновського, Гамірного, Паужеткі, сіл Усть-Большерецького р-ну) і промислових підприємств, головним чином рибоконсервних заводів. Станція була експериментальною, і сьогодні можна сміливо стверджувати, що досвід вдався. В якості джерел тепла використовуються вулкани Камбальний і Кошелєв. Перетворення здійснювали дві установки турбогенераторного типу, спочатку по 2,5 МВт. Через чверть століття встановлену потужність вдалося підняти до 11 МВт. Старе обладнання повністю вичерпало свій ресурс тільки в 2009 році, після чого була проведена повна реконструкція, включала і прокладку додаткових трубопроводів теплоносія. Досвід успішної експлуатації спонукав енергетиків будувати й інші геотермальні електростанції. У Росії їх сьогодні п'ять.
Як працює
Вихідні дані: в глибині земної кори є тепло. Його потрібно перетворити в енергію, наприклад, електричну. Як це зробити? Принцип роботи геотермальної електростанції досить простий. Під землю закачується вода через спеціальну свердловину, звану вхідний або нагнітаючої (по-англійськи injection, тобто "впорскування"). Для того щоб визначити відповідну глибину, потрібно геологічне дослідження. Поблизу нагрітих магмою шарів, в кінцевому рахунку, повинен утворитися підземний проточний басейн, який грає роль теплообмінника. Вода сильно нагрівається і перетворюється на пару, яка через іншу свердловину, (робочу або експлуатаційну) подається на лопаті турбіни, поєднаної з віссю генератора. На перший погляд, все виглядає дуже просто, але на практиці геотермальні електростанції влаштовані куди складніше і мають різні особливості конструкції, обумовлені експлуатаційними проблемами.
Гідності геотермальної енергетики
Цей спосіб отримання енергії має незаперечні плюси. По-перше, геотермальні електростанції не вимагають палива, запаси якого лімітовані. По-друге, експлуатаційні витрати зведені до витрат на технічно регламентовані роботи по плановій заміні комплектуючих виробів та обслуговування технологічного процесу. Термін окупності вкладень становить кілька років. По-третє, такі станції умовно можна вважати екологічно чистими. Є, правда, в цьому пункті і гострі моменти, але про них пізніше. По-четверте, додаткової енергії для технологічних потреб не потрібно, насоси та інші приймачі енергії живляться від видобутих ресурсів. По-п'яте, установка, крім роботи за прямим призначенням, може виробляти опріснення води Світового океану, на березі якого зазвичай будуються геотермальні електростанції. Плюси і мінуси присутні, однак, і в цьому випадку.
Недоліки
На фотографіях все виглядає просто чудово. Корпуси та установки естетичні, над ними не піднімаються клуби чорного диму, тільки білий пар. Однак не все так прекрасно, як здається. Якщо геотермальні електростанції розташовані поблизу населених пунктів, жителям околиць докучає вироблений підприємствами шум. Але це лише видима (вірніше, чутна) частина проблеми. При бурінні глибоких свердловин ніколи не можна передбачити, що саме з них піде. Це може бути токсичний газ, мінеральні води (не завжди лікувальні) або навіть нафту. Зрозуміло, якщо геологи наткнуться на пласт корисних копалин, то це навіть добре, але таке відкриття цілком може повністю змінити звичний уклад життя місцевих жителів, тому дозвіл на проведення навіть дослідних робіт регіональні влади дають украй неохоче. Взагалі вибрати місце для ГТЕС досить складно, адже в результаті її експлуатації цілком може виникнути провал грунту. Умови всередині земної кори змінюються, і якщо джерело тепла втратить з часом свій тепловий потенціал, витрати на будівництво виявляться марними.
Як вибрати місце
Незважаючи на численні ризики, в різних країнах будують геотермальні електростанції. Переваги і недоліки є у будь-якого способу отримання енергії. Питання полягає в тому, наскільки доступні інші ресурси. Зрештою, енергетична незалежність є однією з основ державного суверенітету. Країна може не володіти запасами корисних копалин, але мати безліч вулканів, як Ісландія, наприклад.
Слід враховувати, що наявність геологічно активних зон - неодмінна умова для розвитку геотермальної галузі енергетики. Але при ухваленні рішення про будівництво подібного об'єкта необхідно брати до уваги і питання безпеки, тому, як правило, в густонаселених районах геотермальні електростанції годі зводять.
Наступний важливий момент - наявність умов для охолодження робочої рідини (води). В якості місця для ГТЕС цілком підійде океанське або морське узбережжя.
Камчатка
Росія багата всіма видами природних ресурсів, але це не означає, що в дбайливому ставленні до них немає потреби. Геотермальні електростанції в Росії будують, причому в останні десятиліття все більш активно. Вони частково забезпечують потребу енергозабезпечення віддалених районів Камчатки і Курил. Крім уже згаданої Паужетской ГТЕС, на Камчатці в експлуатацію введена 12-мегаваттна Верхньо-Мутновская ГТЕС (1999). Набагато потужніше її Мутновская геотермальна електростанція (80 МВт), розташована біля того ж вулкана. Разом вони забезпечують більше третини обсягу енергії, споживаної регіоном.
Курили
Сахалінська область також придатна для будівництва геотермальних енерговиробних підприємств. Тут їх два: Менделеевская і Океанська ГТЕС.
Менделеевская ГТЕС призначена для вирішення проблеми енергопостачання острова Кунашир, на якому розташоване селище міського типу Южно-Курильськ. Назву свою станція отримала не в честь великого російського хіміка: так називається острівної вулкан. Будівництво почалося в 1993-му, через дев'ять років підприємство введено в дію. Спочатку потужність становила 1,8 МВт, але після модернізації та запуску наступних двох черг досягла п'яти.
На Курилах, на острові Ітуруп, в тому ж 1993 році була закладена ще одна ГТеС, що отримала назву «Океанська». Запрацювала вона в 2006-му, через рік вийшла на проектну потужність в 2,5 МВт.
Світовий досвід
Російські вчені та інженери стали піонерами в багатьох галузях прикладної науки, але геотермальні електростанції винайшли все ж за кордоном. Перша в світі ГТЕС (250 кВт) була італійською, розпочала свою роботу в 1904 році, її турбіна оберталася парою, що виходить з природного джерела. До цього подібні явища використовувалися тільки в лікувально-курортних цілях.
В даний час позиції Росії в галузі використання геотермального тепла також не можна назвати передовими: незначний відсоток вироблюваного в країні електрики припадає на п'ять станцій. Найбільше значення ці альтернативні джерела мають для економіки Філіппін: на них припадає один кіловат з кожних п'яти, вироблених в республіці. Просунулися вперед і інші країни, в числі яких Мексика, Індонезія і США.
На просторах СНД
На рівень розвитку геотермальної енергетики впливає більшою мірою не технологічна «просунутість» тієї чи іншої країни, а усвідомлення її керівництвом нагальної потреби в альтернативних джерелах. Є, звичайно, і «ноу-хау», що стосуються способів боротьби з накипом в теплообмінниках, способів управління генераторами та іншої електричної частиною системи, але вся ця методологія фахівцям давно відома. Велику зацікавленість у будівництві ГеоТЕС в останні роки виявляють багато пострадянських республіки. У Таджикистані вивчають райони, що являють собою геотермальне багатство країни, йде будівництво 25-мегаватної станції «Джермахпюр» у Вірменії (Сюнік), відповідні дослідження ведуться в Казахстані. Гарячі джерела Брестської області стали предметом інтересу білоруських геологів: вони почали пробні буріння двокілометровій свердловини Вичулковський. Загалом, за геоенергетики, швидше за все, є майбутнє.
Втім, і з теплом Землі звертатися потрібно дбайливо. Обмежений і цей природний ресурс.
