Прогнозы строительства геотермальных электростанций (ГеоЭС) по всему миру выглядят весьма оптимистично. В ближайшие годы их мощности возрастут более чем на 40% и достигнут 11 400 МВт. Здесь лидируют страны Юго-Восточной Азии. На Филиппинах за последние пять лет введены мощности на ГеоЭС в 682 МВт. В Индонезии – на 280 МВт. В Европе же только Исландия и Италия продолжают наращивать мощности на таких электростанциях. В Турции пока имеется только одна ГеоЭС в Кызылтере мощностью 20,4 МВт и существует проект строительства новой в Герменжике на 25 МВт.
В России использование геотермальных источников также является достаточно перспективным направлением. Это связано с тем, что геотермальные электростанции являются одним из наиболее дешевых источников энергии. Только в верхнем трехкилометровом слое Земли содержится свыше 1020 Дж теплоты, пригодной для выработки электроэнергии. Такое количество энергии позволяет рассматривать теплоту Земли как альтернативу органическому топливу.
Запасы геотермальной энергии в России чрезвычайно велики, по оценкам они в 10-15 раз превышают запасы органического топлива в стране. Практически на всей территории страны есть запасы геотермального тепла с температурами в диапазоне от 30 до 200оС. Сегодня на территории России пробурено около 4000 скважин на глубину до 5000 м, которые позволяют перейти к широкомасштабному внедрению самых современных технологий для локального теплоснабжения на всей территории нашей страны. С учетом того, что скважины уже существуют, энергия, получаемая из них, в большинстве случаев окажется экономически выгодной.
Однако, до недавнего времени масштаб использования геотермальной энергии в стране был весьма скромным.
Особенно актуальным представляется использование геотермальной энергии в отдаленных регионах России, в частности, на Камчатке.
История развития геотермальной энергетики в России
На Камчатке, на Паратунском месторождении в 1967 году была создана опытно-промышленная геотермальная электростанция мощностью около 500 кВт - это был первый опыт получения электроэнергии с помощью геотермального тепла в России. Тогда же началась первая в России промышленная выработка электроэнергии на Паужетской геотермальной электростанции. Последняя до сих пор работает, дает самую дешевую на Камчатке электроэнергию.
Когда в условиях рыночной экономики резко начала расти цена на мазут, выяснилось, что самой дорогой электроэнергией в России стала камчатская, целиком и полностью зависящая от так называемого северного завоза. Были времена, когда 1 кВт.ч стоил почти 30 центов. Для сравнения: мировая цена – 6 центов, в России – 1,5–3. В 1994 г. организовался ОАО «Геотерм» и АО «Геотерм-М», и с этого момента началась реализация проекта.Развитие геотермальной энергетики на Камчатке в настоящее время идет не столь активно, как этого требует экономика и экологическая обстановка в регионе. Причин несколько: отсутствие в стратегии развития энергетики региона акцента на геотермию, значительные долги АО «Камчатскэнерго» за многолетние поставки мазута.
Современное состояние геотермальной энергетики
По данным АО "Геотерм — М", геотермальные ресурсы России распределены следующим образом:
Электростанция Мутновская, самая большая в регионе, находится в 120 километрах от города Петропавловск-Камчатский на высоте 1 км над уровнем моря, у подножья одноименного вулкана.
Мутновское месторождение состоит из Верхне-Мутоновской ГеоЭС, установленной мощностью 12 МВт·э (2007) и выработкой 52,9 млн кВт·ч/год (2007) (81,4 в 2004) и Мутоновской ГеоЭС мощностью 50 МВт·э (2007) и выработкой 360,7 млн кВт·ч/год (2007) (276,8 в 2004 г.)
Турбины ГеоЭС приводятся в движение при помощи пара, температура которого составляет примерно 250°C, поступающего с глубины 300 метров. Кроме того, сконденсированная вода из недр земли используется так же и для отопления соседнего населенного пункта.
По данным международного энергетического агентства (IEA) цена строительства этих установок составила 150 миллионов долларов. Для финансирования проекта РАО ЕЭС было получено от Европейского Банка реконструкции и развития кредит в 99,9 миллионов долларов.
По данным РАО ЕЭС эта электростанция позволит сократить объем выбросов вредных веществ, выделяемых при выработке того же количества тепло- и электроэнергии на жидком топливе, на 2 миллиона тонн.
Мутновская ГеоЭС эксплуатируется АО Геотерм. Геотерм – совместное предприятие РАО ЕЭС (45 % акций), Камчатскэнерго (28), комитета по госсобственности при администрации Камчатской области (15) и АО Наука.
По прогнозам специалистов, производственные мощности Мутновской ГеоЭС в ближайшие годы вырастут до 250 MW.
Паужетское месторождение находится возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоЭС мощностью 14,5 МВт·э (2004) и выработкой 59,5 млн кВт·ч.На Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт используется на паровых турбинах только отсепарированный геотермальный пар из пароводяной смеси, получаемой из геотермальных скважин. Большое количество геотермальной воды (около 80% общего расхода ПВС) с температурой 120°C сбрасывается в нерестовую реку Озерная, что приводит не только к потерям теплового потенциала геотермального теплоносителя, но и существенно ухудшает экологическое состояние реки.
Предлагается использовать тепло сбросной геотермальной воды для вы-работки электроэнергии путем создания двухконтурной энергоустановки на низкокипящем рабочем теле. Расход сбросной воды на действующей Паужетской ГеоТЭС достаточен для энергоустановки мощностью 2 МВт, стоимость оборудования 1000$/кВт. Температура сбросной воды снижается до 55°C, тем самым значительно уменьшается тепловое загрязнение реки.
В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.Существует проект Океанской ГеоТЭС мощностью 34,5 МВт годовой выработкой 107 млн кВт·ч. В настоящее время электроснабжение г.Курильска и поселков Рейдово и Горячие Ключи осуществляется с помощью ДЭС, а теплоснабжение - с помощью угольных котельных. Дизтопливо ввозится в короткий период навигации - на о.Итуруп нет своего топлива.
В последние годы из-за финансовых трудностей завоз топлива на остров резко сократился; электроэнергия подается населению по 2-3 часа в сутки.
Вместе с тем на острове имеются богатейшие по масштабам острова запасы высокопотенциальных геотермальных источников энергии, которые к тому же в основном уже разведаны. На гидрогеологическую разведку и НИОКР по созданию ГеоТЭС израсходовано около 75-80 млрд. руб. в текущих ценах.
Стоимость электроэнергии на ГеоТЭС в два с лишним раза ниже чем на ДЭС. Привозное топливо будет вытеснено из расчета 2,5-3 тыс. т.у.т./год/МВт. Улучшится экологическая обстановка на острове.
На Кунашире действует ГеоЭс 2,6 МВт, а планируют несколько ГеоЭс суммарной мощностью 12-17 МВт. В Калининградской области планируется осуществить пилотный проект геотермального тепло- и электроснабжения города Светлый на базе бинарной ГеоЭс мощностью 4 МВт.
В настоящее время геотермальные источники энергии обеспечивают на Камчатке до 25 процентов от общего энергопотребления, что значительно помогает ослабить зависимость полуострова от дорогостоящего привозного мазута.
Комбинированные ГеоТЭС
Крупнейшие месторождения парогидротерм Камчатки расположены в горных местностях с неблагоприятным климатом. Среднегодовая температура отрицательная, глубина снега до 10 м. Это существенно затрудняет и удорожает строительство и эксплуатацию геотермальных электростанций.
Сотрудниками ЭНИН, АО "Наука" и НУЦ МЭИ предложен проект ГеоТЭС позволяющий как минимум в полтора раза увеличить их полезную мощность и повысить надежность.
Как известно, поступающая из геотермальных скважин пароводяная смесь имеет сложный химсостав. Содержание солей в водяной фазе до 2 г/л, в том числе много кремнекислоты, в паре значительное количество неконденсирующихся газов, включая сероводород. Это ограничивает возможность глубокого использования теплового потенциала геотермального теплоносителя в традиционном цикле ГеоТЭС с конденсационными паровыми турбинами, не позволяя получать дополнительный пар расширением воды и глубокий вакуум в конденсаторе. Сильный ветер, мороз, обильные снегопады в сочетании с высокой влажностью созда-ют угрозу образования льда в обычно применяемых на ГеоТЭС влажных градирнях, что может привести к останову энергоблоков и даже к разрушению градирен.
На предлагаемых ГеоТЭС комбинированного цикла эти проблемы в значительной степени решаются. Если применить паровые турбины с близким к атмосферному противодавлением и направить отработанный пар в конденсатор, являющийся одновременно парогенератором нижнего контура станции с турбинами на низкокипящем незамерзающем рабочем теле, то суммарную выработку электроэнергии можно значительно повысить за счет снижения температуры отвода тепла из цикла. Конденсация пара низкокипящего рабочего тела осуществляется в воздушном конденсаторе, поэтому полезная мощность станции зимой значительно возрастает вместе с ростом потребности в электроэнергии. Кроме того, нет затрат пара на эжекторы для удаления неконденсирующихся газов, можно также частично использовать тепло геотермальной воды для перегрева пара низкокипящего рабочего тела. Облегчается зимняя эксплуатация станции, так как нет открытого контакта воды с воздухом, а температура воды в теплообменных аппаратах и трубопроводах не опускается ниже 60 °С.
Комбинированные ГеоТЭС уже работают за рубежом, но в районах с тропическим климатом, где их эффективность не может проявиться в полную силу из-за высоких температур воздуха. Для северных районов вышеуказанные преимущества таких станций обеспечивают большие перспективы их применения. В проходящем сейчас международном тендере на строительство первой очереди Мутновской ГеоТЭС станция комбинированного цикла рассматривается в качестве одного из возможных вариантов.
К сожалению, в России отсутствует отечественное серийное оборудование энергоустановок на низкокипящем рабочем теле, поэтому реальными поставщиками могут быть лишь иностранные фирмы. Это приводит к росту необходимых капвложений в строительство и эксплуатационных затрат. Чтобы ускорить создание комбинированных ГеоТЭС на Камчатке и стимулировать работу отечественных производителей оборудования, АО "Геотерм" предполагает в ближайшее время построить четвертый блок Верхне-Мутновской ГеоТЭС по комбинированной тепловой схеме.
Основные отечественные производители геотермального оборудования это ОАО «Геотерм», ориентированные на ГеоТЭС мощностью от 4 до 25 МВт; Калужский турбинный завод, поставляющий ГеоТЭС средней мощностью 6, 12, 20 и 23 МВт; АО «Наука», предлагающее модульные ГеоТЭС малой и средней мощности от 0,5 до 20 МВт. В Ставропольском крае «Нефтегазгеотерм» на базе Казьминского месторождения геотермальных вод предполагает строительство энергетической установки на 500 кВт. Итак, речь не идёт об установках, обеспечивающих электрическую мощность на уровне 5-10 кВт. Но для средних и крупных источников можно говорить о готовности российской промышленности к производству оборудования и установок на уровне мировых стандартов.
Развитие геотермальной энергетики в России поможет во многом разрешить проблему электрификации малообжитых территорий и повышения надёжности электроснабжения той части потребителей, для которых централизованное энергообеспечение экономически неприемлемо.
Без использования возобновляемых источников нельзя удовлетворительно решить энергоснабжение районов Крайнего Севера; районов, не связанных сетями общего пользования; повысить до цивилизованного уровня надёжность и качество электроснабжения регионов, дефицитных по электрической энергии и органическим ресурсам; улучшить экологическую обстановку по стране, обеспечения аварийного энергоснабжения, специальных объектов, а также объектов сферы образования, культуры, услуг.
Ваша статья мне оч помогла..пасибо....ток просьба...поместите пожалуйста карты с расположением ГЕотЭс в России