Когда речь заходит об энергии, большинство людей думают о нефти, угле, энергии ветра или солнечной энергии, но мало кто обращает внимание на «кладезь энергии», спрятанный глубоко в земной коре, — геотермальную энергию.
Согласно текущим данным, подземные сверхбольшие запасы энергоресурсов в Китае эквивалентны 400 миллионам мировых запасов угля!
В последние годы прорывы в разработке глубоких геотермальных скважин и успешные эксперименты по выработке электроэнергии из горячих сухих горных пород, а также реализация пилотных проектов в таких районах, как новый район Сюнъань, вывели геотермальную энергию с периферии в центр внимания. Ее огромные запасы и стабильность могут даже изменить будущую энергетическую структуру Китая.
Какие еще сюрпризы в рамках энергетической революции принесет этот клад, погребенный глубоко под землей?
Геотермальная энергия сильно недооценена.
Думать, что геотермальная энергия связана только с горячими источниками, значит серьезно недооценивать ее.
Истинная геотермальная энергия образуется за счет тепла, накопленного глубоко в земной коре в течение длительного периода времени. Это тепло образуется не за короткий промежуток времени, а представляет собой «остаточное тепло», оставшееся от миллиардов лет эволюции Земли.
Из-за чрезвычайно длительного цикла его образования его общий объем поразительно велик.
Согласно имеющимся на данный момент данным, эксплуатируемые запасы сухих горячих горных пород Китая, если перевести их в нефтяной эквивалент, примерно эквивалентны 200 000 нефтяным месторождениям города Дацин.
Эта цифра, если рассматривать ее в контексте любой энергетической системы, является достаточным основанием для перерасчета резервов.
Если мы рассмотрим всю земную кору целиком, то окажется, что общая энергия, содержащаяся в геотермальной энергии, примерно в четыреста миллионов раз превышает мировые запасы угля.
Речь идёт уже не о том, «достаточно ли этого или нет», а о том, что «человечество просто не сможет всё это использовать».
Что еще более важно, геотермальная энергия совершенно отличается от традиционной энергии, получаемой из ископаемых видов топлива.
Уголь и нефть — это ресурсы, которые нельзя использовать повторно - однажды они исчезают. Геотермальная энергия, напротив, при правильном развитии может обеспечивать тепло непрерывно и в течение длительного времени, что делает её устойчивым источником энергии.
Именно поэтому на фоне растущего давления в вопросах энергетической безопасности и сокращения выбросов геотермальная энергия вновь оказалась в центре внимания.
В прошлом геотермальная энергия не получила широкого распространения не потому, что она была неважной, а потому, что технология еще не была зрелой.
Неглубокие геотермальные ресурсы ограничены по распространению и масштабам освоения, и во многих местах их можно использовать только для отопления или купания в небольших масштабах, что затрудняет создание общенациональной системы энергоснабжения.
Однако благодаря достижениям в технологиях бурения, материаловедения и инженерных методах контроля человечество начало обращать внимание на более глубокие слои земной коры.
Появление глубинных геотермальных источников энергии и горячих сухих горных пород напрямую изменило предельные возможности по добыче ресурсов.
Они более широко распространены, характеризуются более высокими температурами и большим потенциалом. После того как их удастся стабильно развивать, они перестанут быть «местными особенностями» и превратятся в формы энергии, имеющие национальную ценность для продвижения.
Именно поэтому геотермальная энергия в последние годы неоднократно упоминалась, но редко рекламировалась в широком контексте, поскольку она следует типичному принципу «медленно, но верно».
Преимущества геотермальной энергии
Среди всех чистых источников энергии геотермальная энергия обладает одним выдающимся преимуществом: стабильностью. Эта стабильность не относительна, а определяется физическими условиями.
Энергия ветра зависит от ветра, а солнечная энергия — от солнца. Когда ветер стихает или наступает темнота, выработка электроэнергии значительно снижается.
Даже системы хранения энергии лишь частично решают проблему, а не устраняют её полностью.
Именно поэтому многие страны, развивая ветровую и солнечную энергетику в больших масштабах, всегда сохраняют тепловую энергетику в качестве резервного источника энергии.
Геотермальная энергия совершенно иная. После создания геотермальной системы подземный источник тепла будет непрерывно выделять энергию наружу, не завися от смены дня и ночи или сезонных изменений.
В течение года его эффективное время использования может превышать 8000 часов, что является практически уникальным показателем среди всех источников чистой энергии.
Благодаря этим характеристикам геотермальная энергия очень хорошо подходит в качестве основного источника энергии.
Она не стремится к краткосрочным всплескам роста, а делает упор на долгосрочную, стабильную и предсказуемую производительность.
В энергетической системе его роль скорее напоминает роль «балласта», обеспечивающего стабильную основу для всей системы электроснабжения и отопления.
Практика, применяемая в новом районе Сюнъань, является очень наглядным примером.
В настоящее время в Сюнъане геотермальная энергия используется для отопления более 30 миллионов квадратных метров площади, покрывая более 60% потребностей в отоплении нового района.
Что еще более важно, эта система отопления — не аварийное решение, а ключевой компонент долгосрочного плана.
Согласно установленному плану, это число будет продолжать расти в будущем.
По мере расширения масштабов производства удельная стоимость геотермального отопления продолжает снижаться.
Первоначально требуются инвестиции в бурение и строительство системы, но после того, как она начнет стабильно работать, последующие затраты на техническое обслуживание окажутся фактически ниже, чем при использовании традиционных методов отопления.
Для городов это означает не только сокращение выбросов, но и долгосрочный контроль над расходами на энергию.
С этой точки зрения, геотермальная энергия не конкурирует с ветровой и солнечной энергией, а скорее заполняет наиболее важный пробел в новой энергетической системе.
Только после решения проблем стабильности новые источники энергии смогут по-настоящему занять место основного источника энергии.
Китайские геотермальные технологии
Если ресурсами и преимуществами являются необходимые условия, то технологические возможности являются ключом к тому, сможет ли геотермальная энергетика получить широкомасштабное развитие.
В этом году произошло несколько важных прорывов. Наиболее значимым из них является успешное завершение бурения скважины Fushen Re 1.
Это первая в Китае глубокая геотермальная скважина, достигшая глубины 5000 метров, и на глубине 4500 метров была зафиксирована температура более 230 градусов Цельсия.
Эти данные представляют собой весьма впечатляющее достижение в глобальном масштабе.
Значение этой скважины заключается не только в её численное превосходство, но и в подтверждении осуществимости целого технологического подхода.
В прошлом геотермальные ресурсы Китая в основном располагались на неглубоких слоях земной коры, но теперь появилась возможность извлекать энергию непосредственно из глубоких слоев земной коры, что означает полное раскрытие масштабов ресурсов и возможностей для их освоения.
Ещё более сложной задачей является выработка электроэнергии из раскалённой сухой породы. Сама по себе раскалённая сухая порода не содержит воды; это просто высокотемпературный массив горных пород, что делает её разработку гораздо сложнее, чем разработка обычных геотермальных источников энергии.
Для нагревания воды и образования пара, который затем поднимается на поверхность для выработки электроэнергии, ее необходимо вручную закачивать в землю.
Этот процесс предъявляет чрезвычайно высокие требования к точности сверления, термостойкости материала и герметичности системы.
Результаты испытаний в бассейне реки Гунхэ провинции Цинхай демонстрируют, что Китай успешно освоил этот технологический путь.
Успешная выработка электроэнергии в течение 30 дней подряд при установленной мощности в 5 мегаватт не только свидетельствует об успехе эксперимента, но и указывает на то, что технология выработки электроэнергии из горячих сухих горных пород начала иметь реальные предпосылки для коммерциализации.
Что касается технологической поддержки, то глубина бурения в Китае приближается к 9000 метрам, а высокотемпературное оборудование способно выдерживать температуру свыше 200 градусов Цельсия. Кроме того, благодаря внедрению интеллектуальных систем управления, таких как цифровые двойники, эффективность и безопасность разработки геотермальных месторождений быстро повышаются.
Некоторые заброшенные нефтяные и газовые скважины были переоборудованы и повторно использованы в качестве геотермальных скважин, что не только позволяет сэкономить средства, но и открывает новый путь для преобразования ресурсоемких регионов.
Совокупность этих изменений свидетельствует о том, что геотермальная энергия перестала быть единичным прорывом и постепенно сформировала целостную промышленную систему.
Заключение
Развитие геотермальной энергетики — это не результат мгновенных изменений, а скорее кульминация десятилетий технологического прогресса.
Благодаря обеспечению энергетической безопасности, стремлению к сокращению выбросов и технологической зрелости, наконец-то достигнут тот уровень, к которому все было предназначено.
Эта энергия, исходящая из недр земной коры, незаметно меняет наши методы отопления, модели потребления электроэнергии и даже влияет на будущую планировку промышленности. Она неприметна, но удивительно стабильна; тиха, но обладает огромным потенциалом.
Возможно, в недалеком будущем наша электроэнергия и тепло действительно будут поступать в большей степени из долго молчавшей земли под нашими ногами.