Геотермальное тепло человечество использует с давних времён. В древнеримской республике были построены термальные ванны Байи, отапливаемые вулканическим теплом Флегрейских полей, находящихся на территории близ современного Неаполя. В Исландии дома, отапливаемые подземным паром, строились ещё в 10 столетии.
Первая в мире
В 1817 году французский инженер Франсуа де Лардерель разработал технологию, позволяющую использовать горячий пар для питания котлов. Затем, Франсуа провел буровые работы, позволившие увеличить выход пара. За его заслуги многие издания называют европейца «отцом» геотермальной энергетики.
Первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС) была запущена 4 июля 1904 года в городе Лардерелло. Итальянец Пьеро Джинори Конти изобрёл генератор, работающий от пара естественных геотермальных источников. Первая станция могла питать всего четыре лампочки, но уже в 1910 году в этом же городе была построена относительно крупная электростанция, которая существует до сих пор.
Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Соответственно геотермальная электростанция (ГеоЭС) – станция, вырабатывающая электроэнергию с использованием этого тепла. Как правило, на таких станциях пар из подземных источников вращает турбину и вырабатывает электроэнергию.
На территории России первая геотермальная электростанция (Паужетская) появилась на Камчатке в 1966 году (на сегодня Паужетская ГеоЭС обеспечивает теплом и светом жителей четырех поселков: Озерновский, Запорожье, Шумный и Паужетка). А уже в 1967 году на Паратуновской экспериментальной геотермальной электростанции впервые в мире была реализована идея применения в качестве теплоносителя не водяных паров, а низкокипящих веществ. Такое решение существенно расширило горизонты применения ГеоЭС, позволяя использовать горячие источники с температурами ниже ста градусов.
Энергия не для всех
Общие объёмы геотермальной энергии Земли огромны. Вполне возможно, именно геотермальные станции станут одной из основ энергетики будущего. Температура Земли с глубиной увеличивается в среднем на 1 градус Цельсия через каждые 33-36 м. На глубине 3 км вода закипает, 11 км – температура достигает 330°С, когда начинает уже плавится свинец. Температура ядра Земли составляет 6000°C, а скорость естественного остывания оценивается в 300-500°C за 1 млрд лет. При этом, если бы человечество смогло полностью перейти на геотермальную энергетику, без использования прочих источников энергии, то дополнительное остывание к уровню естественного составило бы всего несколько градусов.
В практическом плане для человечества на сегодня доступна геотермальная энергия только в определённых регионах Земли, где магма подходит близко к поверхности, так как стоимость бурения скважин на большие глубины экономически не окупаема. Таким образом, геотермальная энергетика активно расширяется только в вулканически активных регионах.
Ещё одним ограничением применение геотермальной энергии является ситуация, когда в относительной близи присутствуют нагретые слои почвы, но отсутствую водоносные горизонты. Решением проблемы стала петротермальная технология (греч. Πέτρος – камень). В земле, там, где залегают раскалённые породы, бурится сразу две скважины. В первую из них закачивают обычную воду, подведённую по трубопроводу из наземного источника. Проходя через породы, вода закипает и пар для электростанции поднимается через вторую скважину.
Лидером по использованию геотермальной энергетики на сегодня являются США. Данное направление активно развивается и в таких странах, как Филиппины, Индонезия, Мексика, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия.
Перспективы роста огромны, но есть свои нюансы
По данным международного энергетического агентства (IEA), в 2021 году установленные мощности ГеоЭС во всём мире составили чуть больше 16 ГВт, к 2025 году предвидится их рост до 19 ГВт в базовом и свыше 21 ГВт в благоприятном варианте. По расчетам специалистов, сегодня задействовано только 6,5% от уже выявленного потенциала разведанных геотермальных источников. Таким образом, перспективы роста огромны.
Геотермальные электростанции обеспечивают стабильную непрерывную выработку электроэнергии и не зависят от превратностей погоды, в отличии от таких источников зелёной энергетики, как солнечные электростанции и ветропарки.
Для выработки электроэнергии обычно используют геотермальные месторождения, где породы раскалены настолько, что вода из скважин поступает в виде пара, который и вращает турбины генераторов. В России высокотемпературные геотермальные источники пригодные для выработки электроэнергии распространены только на Дальнем Востоке (Камчатка, острова Курильской гряды, Чукотка).
Тем не менее, развитие геотермальной энергетики возможно и в других регионах страны. Например, в Забайкальском крае и в Краснодарском крае существует множество среднетемпературных источников (температура воды 70-80 °С), которые потенциально можно использовать для отопления. В частности, в Краснодарском крае разведано 18 геотермальных месторождений с потенциальной мощностью 258 МВт, в том числе 13 уже эксплуатируются.
Но не всё так безоблачно. Дело в том, что скважины ГеоЭС имеют свойство быстро выбывать из эксплуатации. Хотя размер геотермальной энергии в целом практически неограничен, но трещины через которые поступает пар в скважину имеют свойство постепенно забиваться, поступление пара снижается. Кроме того, если источником тепла служит малый объём остатков магматической породы, когда-то всплывший из глубин, то возможно и локальное охлаждение участка со скважиной. Таким образом, на большинстве геотермальных станций скважины для добычи пара приходится регулярно обновлять.
материал подготовлен Ключниковым Александром Борисовичем, руководителем аналитического отдела департамента маркетинга АО «ПТПА»
если не указано иначе, изображения в статье предоставлены для канала «Строительный мир» по Rights-Ready license лицензии. Применение в других материалах без согласия правообладателя недопустимо
