Выбор языка

Публикации

 

Международной премией «Глобальная энергия» каждый год отмечают самые выдающиеся достижения в энергетической науке и практике. Авторы этих достижений помогают всему человечеству искать пути решения проблем обеспечения энергией — сегодня и в будущем.

От теплоэнергетики — к космосу и климату

Большое интервью с лауреатом «Глобальной энергии — 2018», теплофизиком Сергеем Алексеенко

Одним из лауреатов международной премии «Глобальная энергия» в этом году стал академик РАН, экс-директор Института теплофизики СО РАН Сергей Алексеенко (опередивший десяток других финалистов, в том числе Илона Маска). Ученый рассказал корреспонденту «Чердака» о том, как получать энергию из земли, какое физическое явление привело к аварии на Саяно-Шушенской ГЭС и как теплофизика связана с астрономией и космической погодой.

— Сергей Владимирович, вы стали лауреатом премии «Глобальная энергия». Поздравляю!

— Спасибо! Это было неожиданным, несмотря на то что я, по-моему, в пятый раз попадаю в шорт-лист. Мне даже уже показалось, что мое время прошло. Я считаю, что это очень престижная премия, я очень высоко это ценю.

— Эту премию вам вручили по сумме заслуг?

— Я представляю академическую науку. В отличие от крупных компаний, которые доводят разработки до коммерческого продукта, мы занимаемся фундаментальными основами технологий. Я действительно получаю награду по совокупности работ. Мы работаем фактически по всем направлениям энергетических технологий. Это и теплоэнергетика на органическом топливе, и возобновляемые источники энергии, причем почти все виды — солнце, ветер, геотермальное тепло, горючие отходы, ГЭС, накопители энергии и энергосбережение. Почему так много направлений? Дело в том, что главная фундаментальная дисциплина, которая обеспечивает энергетику необходимыми исследованиями, это теплофизика, которую я и представляю.

— И как вы оцениваете перспективы развития энергетики, какие виды важно развивать?

— Если говорить о перспективах развития энергетики, то можно говорить о ближайшей перспективе в несколько десятков лет и дальней — это около полсотни лет и более.

Ближайшая перспектива — это, несомненно, повышение эффективности использования органического топлива. Это понятно, ведь Россия занимает ведущее место по добыче и потреблению органического топлива, нужны новые, более энергоэффективные, экологичные и безопасные технологии, например водоугольное топливо или глубокая переработка угля, прежде всего газификация.

Более дальняя перспектива — это конечно же возобновляемые источники энергии. Но заниматься ими надо уже сегодня, иначе мы отстанем навсегда. Здесь я вижу такие важные направления, как солнечная энергетика и — для многих это звучит удивительно — геотермальная энергетика, которая основывается на тепле горячих подземных вод. Но прогнозируется постепенный переход на петротермальную энергетику. Она использует тепло сухих пород на глубинах от 3 до 10 км. Там температура достигает 350 градусов Цельсия, и, по оценкам, это неисчерпаемый источник тепла. По крайней мере, его хватит на все время существования человечества с учетом конечного времени жизни развитых цивилизаций. Еще один важный компонент, который надо развивать, и мы этим тоже занимаемся, это хранение энергии, потому что все возобновляемые источники, кроме геотермальных, временного действия. По всем этим направлениями мы работаем, у нас уже есть немало существенных достижений.

— Расскажите поподробнее, что за петротермальная энергетика: как получать такую энергию, насколько это развито?

— Петротермальная энергетика для меня сейчас — самая интересная тема, она весьма наукоемкая. В остальных областях традиционной энергетики имеют место больше инженерные вопросы.

Если вернуться к истории, Россия была первой в разработке идей петроэнергетики: еще Циолковский предложил добывать петротермальное тепло в 1897 году. Он даже нарисовал схемы. Надо, чтобы были проницаемые породы.

Позже академик Владимир Обручев предложил уже конкретные технологические схемы. Впервые такая схема была реализована в Париже в 1963 году. Там оказались естественные проницаемые породы. В результате удалось добывать 450 МВт тепловой мощности, которой достаточно для отопления более 150 тысяч квартир.

А на самом деле днем рождения петроэнергетики можно считать 1970 год, когда в Лос-Аламосской национальной лаборатории предложили способ создания искусственной проницаемости путем гидроразрыва за счет высокого давления. Проблема в том, что можно пробурить скважину и натолкнуться на базальтовые породы, в которых путем гидроразрыва могла образоваться всего лишь одна или несколько трещин с зазором в миллиметр. Много воды так не прокачаешь. Уже позднее придумали улучшенную геотермальную систему (enhanced geothermal system), для формирования которой используются разные методы стимулирования естественных дефектов пород, чтобы получить микрополости, — вибрацию, термические способы. Потом туда добавляют пропант, расклинивающий агент, типа песчинок, которые фиксируют эти дефекты. И получается проницаемый резервуар.

На сегодня создано около 20 таких улучшенных геотермальных систем. Больше всего в Америке — пять опытных установок. Еще этим занимаются Австралия, Франция, Англия и Япония. Техническая возможность получения петротермальной энергии доказана. Максимальная глубина — 5,1 км. В США уже есть первая коммерческая станция — всего 1,3 МВт, но она отдает энергию в систему.

За счет средств департамента энергетики был выполнен интеграционный проект. Для этого были приглашены около двух десятков лучших специалистов по геотермальной энергетике со всего мира. Они за полтора года провели полный анализ состояния геотермальных ресурсов США. Было установлено, что разведанных, технически доступных запасов геотермальной энергии в США хватит на 50 тысяч лет при том же самом энергопотреблении.

Официальный план департамента энергетики США — к 2030 году добиться себестоимости 6 центов за киловатт-час, а к 2050 году по плану установленная мощность генерации электроэнергии за счет петротермальных источников составит 100 ГВт, или 10% всей мощности Америки. Это очень много. Если сравнить с Россией, то это эквивалентно 40%. Представьте, что почти половину электрической мощности дает глубинное тепло. И это уже не фантастика, это реальные технологии.

— А сколько стоит сделать такую петротермальную станцию в России?

— Если говорить о строительстве петротермальных станций в России, то, по нашим оценкам, можно начать с 25 МВт — это обеспечит энергией нормальный поселок, даже район города. Мы предлагаем сделать опытную станцию и отработать основные варианты.

В целом особенности петротермальной энергетики таковы. Пробурить 10 км — это примерно 2 миллиарда рублей. Чтобы извлечь тепло, нужны две скважины: по одной подается холодная вода, по другой, если есть проницаемые породы, выходит горячий пар. Но для этого надо попасть в резервуар с проницаемыми породами. Если вы промахнетесь, то 4 миллиарда на ветер. Поэтому это наукоемкая задача: необходимо развивать геофизические методы диагностики и разведки, разрабатывать новые, дешевые способы бурения. Cейчас до 60% капзатрат на петротермальную установку — это бурение. Другая принципиальная задача связана с созданием проницаемых резервуаров. Иногда они бывают естественные, но обычно — нет.

Читать полную версию интервью: https://chrdk.ru/sci/intervyu-alekseenko

Developed by Brickwall