Пар Земли от Исландии до Кении
Iceland steam
Геотермальная энергетика, как известно, базируется на использовании внутреннего тепла Земли, в буквальном смысле заставляя тепловую энергию планеты заряжать нам айфоны и морозить лед для коктейлей.

Термы Лардерелло

Нагретую природой воду люди использовали еще с древних времен, однако считается, что первой промышленной геотермальной станцией в мире была установка в итальянском городке Лардерелло, заработавшая в 1904 году. Пар, образующийся от термальных вод итальянского курорта, впервые дал электричество для четырех электролампочек. Еще через несколько лет, в 1911 году, здесь была построена электростанция.  Она до сих поря является действующей.

В течение двадцатого века геотермальные электростанции появлялись в других странах мира — в США, Японии, Новой Зеландии, Мексике. В 1965 году такая станция появилась и в СССР, причем это была первая в мире бинарная станция, использующая для получения электроэнергии как термальную воду, так и пар.

Виды геотермальных станций

Международное энергетическое агентство выделяет пять типов источников геотермальной энергии: сухой пар, влажный пар (горячая вода + пар), геотермальные воды (горячая вода или пар + вода), сухие горячие каменные породы, разогретые магмой, магма.

Самый популярный метод получения электроэнергии — это вращение турбины генератора потоком пара. Разница лишь в том, каким образом будет получен пар: за счет сжигания угля и газа или за счет воды, согретой в недрах Земли.

Электричество из геотермальной энергии получают тремя способами. Один из них – это прямой метод с использованием сухого пара. Пар поступает из скважины напрямую на турбину. Это самый старый метод, который одновременно является самым простым и дешевым. Однако использовать его можно лишь в определенных местах, где удается найти подходящие источники пара с нужной температурой.

Непрямой метод использования водяного является самым распространенным. Здесь горячая вода из недр нагнетается под высоким давлением, частично выпаривается, и пар вращает турбину. Уже отработанный пар закачивают в скважину или отапливают им помещения.

Бинарные станции не допускают попадания жидкости на турбину в принципе. Термальная вода в теплообменнике разогревает другую жидкость, например, фреон, температура кипения которой ниже, та превращается в пар и вращает турбину. Это замкнутая система, то есть жидкость конденсируется и вновь возвращается в теплообменник. Более того, она позволяет использовать не слишком горячую термальную воду.

Можно еще говорить о петротермальной энергии, которая, по сути, основана на использовании разницы температур грунта Земли. Ее носитель — это горячие камни. При это методе бурят две скважины, в одну из которых закачивается вода, нагревается, и выходит из второй в виде пара. Технологии извлечения тепла из-под земли под названием hot dry rock применяются более чем в 60 странах. Впервые петротермальную циркуляционную систему извлечения тепла пористых пластов для отопления создали в Париже в 1963 году. Лидером в области петротермальных циркуляционных систем является Австралия, где горячие сухие породы залегают на глубине всего 3,5–4,5 км. Потенциал петротермальной энергии России оценивается в 3500 трлн тонн условного топлива, однако ее добыча и производстве сейчас считаются нерентабельными.

Пар Земли

Традиционно, страной геотермальной энергетики считается Исландия.  И не зря: почти все дома в стране гейзеров отапливаются с помощью геотермального тепла, а потребности в электроэнергии закрывают зеленые источники ,в том числе и термальные электростанции.

Однако в мире “геотермальное электричество” производят 27 стран мира. В 2019 году 72% установленных мощностей геотермальной электроэнергии по всей планете приходилось на шесть стран: США, Индонезию, Филиппины, Турцию, Мексику и Новую Зеландию.

Крупнейшим производителем такой электроэнергии являются США, а самым большим геотермальным электрокомплексом страны — “Гейзеры” в Калифорнии.  В 2020 году 93 геотермальные электростанции работали в семи штатах США. Они производили около 17 миллиардов кВтч, или 0,4% от общего объема выработки электроэнергии США. Более 70% всей геотермальной электроэнергии в США вырабатывают в Калифорнии, более 20% — в Неваде.  При этом большая часть систем централизованного геотермального водоснабжения получают поддержку властей различных уровней, что является критически важным для их развития.

С 2016 по начало 2020 года мощность геотермальной энергии в США выросла с 3,627 ГВт до 3,673 ГВт — страна ввела  семь новых геотермальных электростанций и вывела 11 старых. В США существует 23 геотермальных систем централизованного теплоснабжения, самая старая из которых была создана еще в 1892 годом.

С 2020 года здесь было подписано девять новых соглашений о закупке геотермальной энергии, в том числе о планах строительства первых двух геотермальных электростанций в Калифорнии через десять лет.

Власти США рассчитывают на развитие отрасли и выставляют на торги новые участки. Например,  Бюро землепользования проводит в октябре торги по 32 участкам для развития геотермальной энергетики в штате Невада.   Следующая продажа геотермальных участков намечена на осень 2022 года. Участки предоставляются в аренду на десять лет с возможностью продления.

Вторым по величине производителем геотермального электричества является Индонезия, где на этот вид энергетики приходится около 5% общей выработки.

Что интересно, такая страна, как Кения хоть и занимает восьмое место в списке производителей, обеспечивает за счет геотермальной энергетики около 40% своего потребления электричества. То есть, именно Кения, по сути, и является самой “геотермальной” страной.

Термальные острова

Первой в России геотермальной станцией стала Паужетская на Камчатке, построенная в 1966 году. На момент пуска ее мощность достигала 5 МВт, в 2011 году – 12 МВт. Крупнейшей электростанцией является введенная в 2002 году Мутновская, также расположенная на Камчатке. Ее мощность составляет  50 МВт. Верхне-Мутновская геоэлектростанция обладает установленной мощностью 12 МВт, она была введена в эксплуатацию в 1999 году и работает в едином комплексе с Мутновской станцией. Менделеевская станция находится на острове Кунашир, введена в 2002 году, мощность — 3,6 МВт.

На острове Итуруп планируют построить еще одну такую станцию — «Океанская-2» стоимостью 2 млрд рублей и мощностью 5МВт с возможностью дальнейшего увеличения до 15 МВт. На Итурупе уже действовала Океанская геостанция из двух установок мощностью 1,8 МВт каждая, однако в 2013 году после пожара ее законсервировали.

В целом, хоть геотермальные станции и имеют важное значение для электроснабжения Камчатки, их доля в общероссийском энергобалансе ничтожна. Если суммарная установленная мощность геотермальных электростанций мира в 2018 году превысила 13,3 ГВт, то в России лишь 74 МВт. При этом Россия располагает немалыми геотермальными ресурсами: наиболее перспективными здесь считаются части Курильского, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов.

Дешевая эксплуатация и зеленый ландшафт

Главным плюсом геотермальной энергетики является ее экологичность. Энергия может быть получена без сжигания ископаемого топлива, а выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии.

Геотермальные станции производят лишь одну шестую от объема выбросов углекислого газа, фиксируемых на газовых станциях, и минимум закиси азота или серосодержащих газов. Выбросы парниковых газов на них в четыре раза меньше, чем у солнечных станций.

Современные бинарные станции и вовсе являются замкнутыми системами и не производят выбросов. Геотермальные электростанции в среднем потребляют меньше воды в течение всего срока службы, чем традиционные.

Кроме того, геотермальный пар — это практически неисчерпаемый источник энергии. Он действует пока существует Земля: температура ее ядра составляет 6000 °C, а скорость остывания — 300-500 °C за 1 млрд лет.

Не менее важным плюсом геотермальных станций является стабильность. Такие электростанции не зависят от мировых изменений цен на топливо, поскольку они его просто не используют. Они не зависят от погодных условий — наличия солнца или ветра, что позволяет размещать их в труднодоступных регионах. Геотермальная энергия доступна 24 часа в сутки 365 дней в году.

Геотермальным станциям нужно немного места для размещения, в среднем  они занимают 400 м2 в пересчёте на 1 ГВт вырабатываемой электроэнергии, тогда как для солнечных станций этот показатель составляет 3 квадратных километра. Строительство таких станций незначительно меняет природный ландшафт: они компактные, так как на поверхности им необходим лишь машинный зал с турбиной и генератором. .

Но несомненно главным коньком геотермальных станций можно назвать дешевизну эксплуатации. Геотермальные электростанции потенциально могут обеспечивать от 0,0035 до 2 тераватт энергии, имеют низкую стоимость эксплуатации, по сути, требуя лишь расходов на обслуживание.

Дорогое строительство и ядовитая вода

Рабочая жидкость, используемая на геотермальных станциях, может быть опасна. Подземные воды и пар — это необязательно чистая минеральная вода, в них могут присутствовать газы, тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, мышьяк, аммиак. В связи с чем существует как проблема утилизации воды и опасных веществ, так и возможных их утечек.

Добыча воды из пластов может привести к движению грунта, деформации слоев и землетрясениям. Однако не стоит забывать, что большинство геотермальных станций расположены в низконаселенных регионах.

Стоимость обслуживание геотермальной станции невысока, но для ее строительства нужны серьезные вложения, в основном в разведку и бурение  геотермальных энергоресурсов, а также в специально разработанные системы отопления и охлаждения и другое оборудование. Затраты на строительство геотермальных систем зависят от  условий залегания вод, их состава, конструкции станции, необходимости создания замкнутой системы и очистки воды. Их себестоимость может составлять около 2800 на кВт установленной мощности по сравнению с 1000 долларов для тепловых станций.

Кроме того, станции привязаны к наличию термальной воды, а значит, существуют проблемы размещения станций и переброса электроэнергии.

Нераскрытый потенциал

По прогнозу аналитиков Rystad, глобальные мощности геотермальных электростанций вырастут с 16 ГВт на конец 2020 года до 24 ГВт в 2025 году, если в проекты будет вложено 25 млрд долларов. В 2010-2020 годах в новые геотермальные проекты было инвестировано 40 миллиардов долларов.

Некоторые эксперты считают, что геотермальная энергия может развиваться со скоростью 2% в год, а производство электроэнергии на геотермальной энергии вырастет с 16 млрд кВтч в 2019 году до 52,2 млрд кВтч к 2050 году.

Пока богатый потенциал геотермальной энергетики остается нераскрытым. Хотя, несомненно, все ускоряющийся энергопереход может стать импульсом для развития этого сектора энергетики и заставит новых игроков обратить на него внимание.

Поделиться:

Поделиться в facebook
Facebook
Поделиться в telegram
Telegram
Поделиться в email
Email
Поделиться в twitter
Twitter
Поделиться в vk
VK
Поделиться в odnoklassniki
OK
Поделиться в reddit
Reddit

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Декарбонизация невозможна без создания долговременных систем хранения энергии — И Цуй

Декарбонизация невозможна без создания долговременных систем хранения энергии, заявил  директор Института энергетики Прекорта Стэнфордского университета, лауреат премии «Глобальная энергия» И Цуй на сессии «Российской энергетической недели».

далее ...

Выбор того или иного вида энергоресурса должен делать потребитель, а не регулятор или производитель — Степан Солженицын

Выбор в пользу того или иного энергоресурса должен делать не регулятор или производитель, а потребитель, заявил Генеральный директор «СУЭК» Степан Солженицын на сессии «Будущее угольной энергетики в эпоху борьбы за климат: конец или новое начало?».

далее ...

Минэнерго прогнозирует снижение доли угля в энергобалансе России к 2050 году до 4,5%, эксперты ожидают сохранение доли в 10%

Доля угольной генерации в энергобалансе России к 2050 году может снизиться с текущих 12-13% до 4,5%, сообщил заместитель министра энергетики РФ Павел Сниккарс на сессии РЭН «Будущее угольной энергетики в эпоху борьбы за климат: конец или новое начало?».

далее ...

Архивы


Сентябрь 2021
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930