Геотермальная энергетика.Состояние отрасли и перспективы её развития в странах СНГ

С 1980-х европейские энергокомпании изучают возможность осуществления массовых проектов выработки электроэнергии в Исландии для последующего экспорта ее через подводный кабель. Некоторые компании предусматривают установление подобных экспортных мощностей до 2010 года. Растущая в мире мысль о вреде, приносимом окружающей среде ядерными топливами и использованием других природных ископаемых делает Исландию в глазах всего мира экологическим чистым новым источником энергии с только увеличивающейся конкурентоспособностью ее территорий для создания промышленных предприятий.

Исландия обладает большими запасами гидроэнергии. Потенциальная  выработка гидроэнергии оценивается  в 80 млрд. кВтЧч в год. В настоящее время используется всего 6% гидроэнергоресурсов. Кроме того имеется огромный потенциал геотермической энергии, которая широко используется в коммунально-бытовом и парниковом хозяйствах. Свыше половины потребностей Исландии в энергии удовлетворялось за счет импорта нефти. Раньше нефть поступала из СССР, теперь в основном из Великобритании и Норвегии. Из общих запасов технологически доступных ресурсов только 70% целесообразно эксплуатировать по финансовым соображениям. Производство энергии в 1994 составило 5 млрд. кВт, из них на долю гидроэлектроэнергии приходилось 95%. В конце 20 в. потребление энергии в Исландии ежегодно увеличивалось в среднем на 7%. Примерно половина вырабатываемой энергии потреблялась энергоемкими отраслями промышленности. Треть энергопотребления удовлетворялась за счет импортного топлива. Даже при более высоком уровне развития энергетики страны рыбопромысловый флот останется главным потребителем импортной нефти.

Теплую воду гейзеров в  Исландии начали использовать еще первые поселенцы # викинги, прибывшие из Норвегии в IX веке. В начале ХХ столетия эта  страна отказалась от тепловых электростанций в пользу ГЭС. Потом, в сороковых  годах, выступила за использование  геотермальных источников энергии, которых в Исландии хоть пруд пруди.

Исландия - мировой лидер  в использовании геотермальной  энергии, получающий из геотермальных  источников значительную долю всей потребляемой энергии.

Будучи страной вулканов, гейзеров и водопадов, мощность которых  используется для генерирования  энергии, Исландия производит более 70% энергии из возобновляемых источников: 50% энергии дают геотермальные источники  и 20% водопады. Около 90% домов Исландии отапливается посредством теплых подземных  вод, и растёт количество электричества, источником которого служат гейзеры. Тот  факт, что промышленность использует только 17% водных и геотермальных  ресурсов страны, вдохновил островное  государство, населением в 288 000 человек  на осуществление проекта перевода государственной энергетики на возобновляемую энергию. «Мы верим, что, используя  возобновляемые источники для производства водорода и используя водород  в качестве транспортного топлива, мы придем к тому, что 90 – 95% энергетических нужд страны будет обеспечиваться чистой энергией» - заявил премьер-министр Исландии Дэвид Оддсон на Мировом Саммите, проходившем в сентябре прошлого года в Южной Африке. Исландия принимает участие в новом экологическом проекте по энергетике Эколоджикал Сити Транспорт Систем (ECTIOS) и приобретает три водородных автобуса Даймлер Крайслер, которые по плану должны будут начать движение по улицам Рейкьявика 31 августа. Сорок процентов стоимости проекта оплачивает ЕС. (Tehran Times)

Этой теме еще в 1970 г. была посвящена докторская диссертация  получившего впоследствии прозвище «Профессор Водород» химика Брэги Эрнесона из Исландского университета. Эрнесон писал: «Я сделал вывод, что у нас достаточно геотермальной энергии, чтобы заменить 100 атомных станций, и достаточно гидроэнергии, чтобы заменить 15 атомных станций».

В 1874 году Жюль Верн писал о мире, в котором топливом для всех машин и механизмом станет вода.

Сейчас мечта французского фантаста, кажется, воплощается в  жизнь. В Исландии начали реализацию проекта, задача которого - создать  первое в мире общество, в котором  все работает на водороде. В Исландии возобновляемые источники энергии  используют активнее, чем в любой  другой стране мира. Практически все  дома отапливаются энергией, которую  вырабатывают гидроэлектростанции. Энергию  падающей воды используют и для производства электричества. Еще один важнейший  источник энергии для исландцев - геотермальные источники, которые  на этом острове можно встретить  практически на каждом шагу. В Исландии нет месторождений традиционного сырья. Все машины работают на привозных нефтепродуктах. Импортный мазут заливают и в баки рыболовецких траулеров, которые приносят Исландии 70% дохода.

Власти северного государства  явно недовольны тем, что Исландия занимает первое место в мире по выбросам парниковых газов на душу населения. В поисках решения этой проблемы исландцы и пришли к мысли о необходимости использовать неиссякаемые источники возобновляемой энергии так, чтобы транспортная система страны зависела от них, а не от импортной нефти. Исландцы предлагают заменить все действующие на острове двигатели внутреннего сгорания электромоторами. Энергию для них будут вырабатывать из кислорода и водорода. Такие двигатели не будут загрязнять окружающую среду: единственным их выбросом станет вода. Сложности возникли на том этапе, когда ученые задумались о способах производить водород, не тратя на это огромные деньги и не загрязняя в процессе производства этого газа окружающую среду. Исландские исследователи утверждают, что им уже удалось добиться существенных результатов. Автор идеи "водородного общества" - профессор Исландского университета Браги Арнасон. Он впервые предложил использовать водород в качестве топлива для машин и механизмов еще в 1970-х. Сейчас Арнасон говорит, что на протяжении последних 25 с лишним лет все окружающие считали его сумасшедшим. Политики заинтересовались разработками Арнасона только после того, как в его лабораторию зачастили представители крупных корпораций. Идея Арнасона сводится к тому, чтобы использовать дешевое исландское электричество для расщепления воды на ее компоненты - водород и кислород. "Многие эксперты надеются на то, что через 20 или 30 лет технологии позволят сделать солнце основным поставщиком энергии. Мы же можем позволить себе не дожидаться появления новых моделей солнечных батарей и аккумуляторов - у нас уже есть достаточно дешевая геотермальная энергия", - говорит профессор Арнасон.

Сегодня островитяне используют тепло Земли на промышленной основе. Представьте: 90 процентов домов(!), а  также теплицы и бассейны этой северной страны обогреваются горячей  водой из подземных скважин с  невысокой температурой (60#140 градусов по Цельсию), а на основе 52 скважин  с высокой температурой (200#350 градусов) построены геотермальные станции, которые снабжают Исландию электроэнергией.

Между тем исландцы думают и о том, что водород может  стать новой важной статьей экспорта (вслед за рыбой и алюминием). Об этом заявила министр Вальгедур Сверрисдоттир, подчеркнувшая, что "энергия - это деньги". Министр отметила, что больше страна не хочет тратить энергию впустую. Пока Исландия использует только шестую часть потенциальных мощностей для производства электроэнергии с помощью своих гидро- и геотермальных станций.

Зарубежный опыт показывает, что затраты на строительство  геотермальных ЭС сначала получаются больше. Однако поскольку эта энергия "дармовая", предлагаемая нам самой природой и к тому же возобновляемая, отопление потом становится дешевле в два раза. Для обеспечения экологической чистоты в технологической схеме ГеоЭС предусмотрены система закачки конденсата и сепарата обратно в земные пласты, а также системы снеготаяния и предотвращения выбросов сероводорода в атмосферу. По мнению российских ученых, большой прогресс по удешевлению и уменьшению эксплуатационных издержек будет достигнут применением в геотермальных турбинах верхнего выхлопа отвода пара.

3.3 Перспективы развития  геотермальной энергетики в странах  СНГ

Все российские геотермальные  электростанции расположены на Камчатке и Курилах, суммарный электропотенциал пароводных терм одной Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности. Российский потенциал реализован только в размере не многим более 80 МВт установленной мощности (2009) и около 450 млн. кВт·ч годовой выработки (2009):

Мутновское месторождение:

Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·э (2011) и выработкой 69,5 млн кВт·ч/год (2010) (81,4 в 2004),

Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 50 МВт·э (2011) и выработкой 360,5 млн кВт·ч/год (2010) (на 2006 год ведётся строительство, увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн кВт·ч)

Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2011) и выработкой 43,1 млн кВт·ч (на 2010 год проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт·э).

Месторождение на острове Итуруп (Курилы): Океанская ГеоТЭС установленой мощностью 2,5 МВт·э (2009). Существует проект мощностью 34,5 МВт и годовой выработкой 107 млн кВт·ч.

Кунаширское месторождение (Курилы): Менделеевская ГеоТЭС мощностью 3,6 МВт·э (2009).

В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

Расходы на исследования и  разработку (бурение) геотермальных  полей составляют до 50% всей стоимости  ГеоТЭС, и поэтому стоимость электроэнергии, вырабатываемой на ГеоЭС, довольно значительна. Так, стоимость всей опытно-промышленной (ОП) Верхнее-Мутновской ГеоЭС [мощность 12(3×4) МВт] составила около 300 млн. руб. Однако отсутствие транспортных расходов на топливо, возобновляемость геотермальной энергии и экологическая чистота производства электроэнергии и тепла позволяют геотермальной энергетике успешно конкурировать на энергетическом рынке и в некоторых случаях производить более дешёвую электроэнергию и тепло, чем на традиционных КЭС и ТЭЦ. Для удалённых районов (Камчатка, Курильские острова) ГеоЭС име-ют безусловное преимущество перед ТЭЦ и дизельными станциями, работающими на привозном топливе.

Если в качестве примера  рассматривать Камчатку, где более 80% электроэнергии производится на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, работающих на привозном мазуте, то использование геотермальной энергии более выгодны. Даже сегодня, когда ещё идёт процесс строительства и освоение новых ГеоЭС на Мутновском геотермальном поле, себестоимость электроэнергии на Верхне-Мутновской ГеоЭС более чем в два раза ниже, чем на ТЭЦ в Петропавловске Камчатском. Стоимость 1кВт×ч(э) на старой Паужетской ГеоЭС в 2¸3 раза ниже, чем на ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2.

Себестоимость 1кВт×ч электроэнергии на Камчатке в июле 1988г была от 10 до 25 центов, а средний тариф на электроэнергию был установлен на уровне 14 центов. В июне 2001г. в этом же регионе тариф на электроэнергию за 1кВт×ч составлял от 7 до 15 центов. В начале 2002г. средний тариф в ОАО «Камчатскэнерго» был равен 3,6 руб. (12центов). Совершенно ясно, что экономика Камчатки не может успешно развиваться без снижения стоимости потребляемой электроэнергии, а этого можно достичь только путём использования геотермальных ресурсов.

Сейчас, перестраивая энергетику, очень важно исходить из реальных цен на топливо и оборудование, а также цен на энергию для  разных потребителей. В противном  случае можно прийти к ошибочным  выводам и прогнозам. Так, в стратегии  развития экономики Камчатской области, разработанной в 2001г в «Дальсетьпроекте», без достаточных обоснований за 1000м³ газа была заложена цена 50дол., хотя ясно, что реальная стоимость газа будет не ниже 100дол., а продолжительность освоения газовых месторождений будет составлять 5÷10 лет. При этом согласно предложенной стратегии запасы газа рассчитываются на срок эксплуатации не более 12 лет. Поэтому перспективы развития энергетики Камчатской области должны быть связаны в первую очередь со строительством серии геотермальных электростанций на Мутновском месторождении [до 300МВт(э)] перевооружением Паужетской ГеоЭС, мощность которой должна быть доведена до 20 МВт, и строительство новых ГеоЭС. Последние обеспечат энергетическую независимость Камчатки на многие годы( не менее 100 лет) и позволят снизить стоимость продаваемой электроэнергии.

Согласно оценке Мирового Энергетического Совета из всех возобновляющих источников энергии самая низкая цена за 1кВт·ч у ГеоЭС (смотри таблицу).

Из опыта эксплуатации крупных ГеоЭС на Филлипинах, Новой Зеландии, в Мексике и в США следует, что себестоимость 1кВт·ч электроэнергии часто не превышает 1 цента, при этом следует иметь в виду, что коэффициент использования мощности на ГеоЭС достигает значения 0,95.

Геотермальное теплоснабжение наиболее выгодно при прямом использовании  геотермальной горячей воды, а  также при внедрении тепловых насосов, в которых может эффективно применяться тепло земли с  температурой 10÷30ºС, т.е. низкопотенциальное геотермальное тепло. В современных экономических условиях России развитие геотермального теплоснабжения крайне затруднено. Основные средства необходимо вкладывать в бурение скважин. В Краснодарском крае при стоимости бурения 1м скважины 8 тыс. руб., глубине её 1800м затраты составляют 14,4 млн. руб. При расчётном дебите скважины 70м³/ч, срабатываемом температурном напоре 30º С, круглосуточной работе в течение 150 сут. в году, коэффициенте использования расчётного дебита в течение отопительного сезона 0,5 количество отпускаемой теплоты равно 4385 МВт·ч, или в стоимостном выражении1,3 млн. руб. при тарифе 300 руб./(МВт·ч). При таком тарифе бурении скважин будет окупаться 11 лет. Вместе с тем в перспективе необходимость развитие данного направления в энергетике не вызывает сомнения.