Геотермальные ресурсы мира список стран

Мировые ресурсы геотермальной энергии

С литосферой связаны ресурсы не только традиционных видов минерального топлива, но и такого альтернативного вида энергии, как тепло земных недр.

Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды (гидротермальные источники), пара (паротермальные источники) или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию подземные «котлы», откуда воду или пар можно добыть при помощи обычных буровых скважин. Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях.

В зависимости от температуры воды, пара или пароводяной смеси геотермальные источники подразделяют на низко– и среднетемпературные (с температурой до 130–150 °C) и высокотемпературные (свыше 150 °C). От температуры источника во многом зависит характер его использования.

Можно утверждать, что геотермальная энергия отличается четырьмя выгодными чертами.

Во-первых, ее ресурсы практически неисчерпаемы. К такому выводу можно прийти, несмотря на очень большие расхождения в имеющихся оценках. Так, по данным немецких специалистов, эти ресурсы достигают 140 трлн. тут, а на сессии Мировой энергетической конференции в 1989 г. они были определены «всего» в 880 млрд. тут. Даже если иметь в виду, что пригодные для хозяйственного использования ресурсы не превышают 1 % от общих они составляют немалую величину. Большая часть этих ресурсов относится к низкотемпературным источникам.

Во-вторых, использование геотермальной энергии не требует значительных издержек, так как в этом случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии.

В-третьих, геотермальная энергия в экологическом отношении совершенно безвредна и не загрязняет окружающую среду.

В-четвертых, локализация геотермальных ресурсов определяет возможность использовать их для производства тепла и электроэнергии в отдаленных, необжитых районах.

Рис. 4 Геотермальные пояса Земли

Ресурсы геотермальной энергии довольно широко распространены в земной коре. Концентрация их связана в основном с поясами активной сейсмической и вулканической деятельности, которые занимают 1/10 площади Земли (рис. 4). В пределах этих поясов можно выделить отдельные наиболее перспективные «геотермальные» районы. Их примерами могут служить Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки.

В России основные запасы геотермальной энергии связаны с областями кайнозойской складчатости, а также четвертичного и современного вулканизма. К таким районам относятся, прежде всего, полуостров Камчатка, остров Сахалин, Курильские острова, Ставропольский край, Дагестан.

Значение отдельных стран и регионов мирав общегеологических запасах железных руд неодинаково. Более 28% их находится в государствах Восточной Европы, преимущественно в СНГ (Россия, Украина), до 17% — в Азии (КНР, Индия), по 16% — в Южной Америке (Бразилия) и Африке, 13% — в Северной Америке (США, Канада) и по 5-6% в Западной Европе и Австралии. География запасов железной руды по регионам и странам мира далеко не совпадает с потребностью в ней у целого ряда государств, зачастую полностью лишенных разрабатываемых месторождений этого сырья, но имеющих крупную черную металлургию (Япония, ФРГ, Республика Корея и др.).

Содержание железа в рудах разных месторождений колеблется в широких пределах: к богатым относятся руды с содержанием железа более 50%, к рядовым — от 25 до 50% и к бедным — до 25%. В развитых странах мира месторождений богатых руд мало: в Западной Европе такие ограниченные по запасам руды практически имеются только в Швеции (60-65% железа). Подавляющая часть рудных ресурсов региона бедные. Поэтому многие страны (Великобритания, ФРГ, Бельгия и др.) в 80-е гг. вообще прекратили их разработку. Даже Франция с крупнейшими в регионе запасами в 1993 г. свернула добычу железной руды. Ухудшилось качество добываемого железорудного сырья и в Северной Америке. В США лучшие по качеству месторождения уже почти выработаны и теперь используются в основном рядовые руды (до 50% железа). Лишь Канада и Мексика еще располагают богатыми рудами (61—63% железа).

Та же ситуация сложилась и в странах Восточной Европы, где среднее содержание железа в извлекаемых рудах в России и Украине составляет около 40%. В Азии богатая руда добывается в Индии (до 63% железа), а КНР вынуждена разрабатывать преимущественно свои бедные руды. Такие страны с развитой черной металлургией, как Япония и Республика Корея, не имеют своих ресурсов железных руд. Все это предопределило быстрое перемещение железорудного производства в другие страны разных регионов мира. Качество руды там значительно лучше (в Бразилии до 68% железа, в Австралии и Венесуэле — 64, Индии — 63, ЮАР — 60-65%). Они имеют крупные запасы для развертывания мощной железорудной промышленности.

В 1938 г. на долю этих стран приходилось только 16% всей мировой добычи железной руды, в 1970 г. — уже 35%, в 1995 г. — более 55%.

Внедренные в странах Западной Европы и США новые научно-технические методы обогащения бедных и рядовых руд позволили повысить качество продукта. Так, процессы агломерации вовлекли в оборот мелкозернистые руды и сделали их пригодными для домен высокой

Источник

Геотермальные ресурсы: классификация, способы добычи и извлечения

Геотермальные ресурсы – это глубинное тепло Земли, представляющее экономический интерес вследствие возможности добычи его техническими средствами. По предварительным оценкам потенциал этого вида источника тепловой энергии оценивается в 15% от всего мирового топливно-энергетического баланса. По мере развития технологий эта цифра может вырасти до 50%.

Использование геотермальной энергии – практически неисчерпаемого источника возобновляемого тепла, представляется достаточно перспективным. Плюс ко всему, данный источник тепловой энергии достаточно безопасен в экологическом отношении. Сооружение геотермальных станций не требует больших площадей и не наносит вред окружающей атмосфере в таких объёмах, как это делают другие электростанции. В качестве наиболее актуальных преимуществ эксплуатации этого вида энергии можно отметить:

• повсеместную распространённость,
• локальность,
• беспрецедентную близость к потребителю,
• полную автоматизацию и безлюдность производства,
• высокий уровень безопасности,
• возможность создания мини-установок малой мощности,
• раскрытие потенциала использования подземных площадей Земли.

Классификация

В основу классификации геотермальных ресурсов положено наличие или отсутствие в них воды.

• Петрогеотермальные ресурсы – это тепловая энергия нагретых горных пород до температуры 350 0 Cи выше. Они отличаются сухостью и для своего освоения требуют создания подземных искусственных полостей с организацией циркуляции теплоносителя.
• Гидрогеотермальные ресурсы – это энергия горячих вод, расположенных в естественных коллекторах под землёй.

Более детально классифицирует источники подземного тепла Международное энергетическое агентство, в списках которого фигурирует пять видов геотермальных ресурсов:

• Сухой геотермальный пар. Достаточно редкое природное явление, но очень удобное в разработке.
• Влажный пар, состоящий из смеси пара и горячей воды. Чаще встречающийся природный ресурс, требующий принятия специальных мер в процессе своего освоения, вследствие насыщенности энергоносителя солями и минералами.
• Геотермальная горячая вода, подчас содержащая в своём составе некоторое количество пара. Нагретые в результате вулканической деятельности атмосферные осадки, располагающиеся внутри земной коры.
• Разогретые скальные породы, глубиной залегания свыше 2 км. Один из наиболее крупных подземных энергетических ресурсов.
• Расплавленная магма, температура которой превышает 1300 0 C.

Способы добычи

Фонтанный

Самый распространённый метод извлечения геотермальных вод, при котором через пробуренную скважину на земную поверхность извергаются потоки горячей воды, рассола или пароводяной смеси. Происходит это за счёт разницы гидростатического давления и давления внутри пласта. Затем теплоноситель проходит стадию использования и транспортируется обратно или сбрасывается в природные или искусственные водоёмы.

При всех своих явных достоинствах, технология не лишена существенных недостатков. Сказывается быстрое исчерпание дебита скважины и высокий уровень минерализации добытой воды. Что несколько снижает дальнейшие перспективы этого способа добычи, так как требует разработки дополнительных дорогостоящих технологий.

Насосный

Современные геотермальные насосные системы позволяют в полной мере использовать потенциал подземного водосодержащего ресурса. Именно благодаря им становится возможным поддерживать необходимый уровень давления, который очень быстро заканчивается при эксплуатации скважины фонтанным методам.

Наиболее перспективные разработки способны выдерживать высокие температуры (до 250 0 C) и обеспечивать высокую производительность (до 10 тыс. м 3 за день), не расходуя при этом значительного количества электрической энергии. Плюс к этому разработчики научились использовать:

• термостойкие материалы,
• тандемную гидрозащиту,
• подшипники специальной конструкции,
• гладкие поверхности каналов внутренних полостей насосов,

что существенно улучшает эксплуатационные характеристики добывающего геотермальную энергию оборудования.

Циркуляционный

Циркуляционный способ добычи – это принципиальное новое решение в области геотермальной энергетики. С его помощью удаётся наиболее полно использовать энергетический потенциал подземного источника тепла. В отличие от фонтанного и насосного способов, данный метод позволяет:

• существенно интенсифицировать процесс,
• повысить степень извлечения тепловых ресурсов,
• отказаться от сброса отработанной жидкости в окружающую среду.

Производственно-технологический контур циркуляционной системы связывает между собой добычную и нагнетательную скважины; тепловой пласт, насос и потребителя. Такие системы отличаются автономностью, а их повсеместное внедрение позволит увеличить геотермальный потенциал российских ресурсов с 50,1 млн. т у. т/год (при фонтанной эксплуатации) до 114,9 млн. т у. т/год.

Извлечение геотермальной энергии

Извлечение геотермальной энергии является весьма перспективным направлением развития современной энергетики. Доказательством этого служит ряд очень убедительных аргументов:

• На 1 кВт затраченной удаётся получить 3-7 кВт энергии тепловой или 15-25 кВт мощности на выходе по охлаждению энергоносителя.
• Снижение счётов за потребляемую электроэнергию до 80% в сравнении с электроэнергией, выработанной за счёт сжигания углеводородов.
• Постепенное истощение традиционных источников топлива – газа, нефти, угля.
• Высокий уровень экологической безопасности использования данного ресурса.
• Возможность создания индивидуальных, локальных, независимых систем практически в любой точке земного шара.

Однако существует и целый ряд трудностей связанным с малым удельным тепловым потоком поверхности Земли, спецификой геологии мест извлечения и сложностью транспортировки энергоносителя к потребителям.

Но, несмотря на возникающие трудности, общемировые показатели таковы, что в 2019 году было пробурено 233 новые геотермальные скважины. А производство геотермальной энергии достигло цифры 16 ГВт. За прошедшее десятилетие инвестиции в эту отрасль составили 40 млрд. долларов.

Сфера применения

Энергетика

Использование подземного тепла в энергетических целях является традиционным основным направлением сфер применения геотермальных ресурсов, о чём свидетельствуют следующие цифры:

• Прирост мощностей геотермальных электростанций ГеоЭС в 2018 году составил 540 МВт.
• Суммарная генерация их достигла 13 329 МВт.
• В мире работают 22 петротермальныхГеоЭС, большинство из которых расположено в Европе.

Явными преимуществами этого вида энергии выступают: практическая неисчерпаемость, независимость от погодных и климатических условий, возможность прямого и косвенного использования пара и горячей воды.

Промышленность

Промышленное использование геотермальных ресурсов может иметь несколько направлений:

• Энергетическое. Предприятие потребляет тепло от котельной или электроэнергию от мини-ГеоЭС, использующей тепловую энергию Земли.
• Прямое использование горячей воды или пара для технологических нужд.
• Косвенное использование тепловой энергии подземных источников с помощью создания двухконтурных систем.

Сельское хозяйство

К 2015 году 38 стран мира активно использовали геотермальную энергию для нужд сельского хозяйства. Она применяется для стерилизации, пастеризации и сушки пищевых продуктов; осуществляет обогрев прудов и теплиц, повышает температуру воздуха, воды и почвы в агротехнических сооружениях.

Теплофикация

Применение геотермальных ресурсов для теплофикации населённых пунктов, зданий и сооружений достаточно практично и эффективно. Больших успехов в этом направлении добилась Исландия – страна, не имеющая иных энергетических ресурсов. Аналогичный опыт уже имеется в странах Тихоокеанского бассейна, на юге России.

Бальнеология

Возможно, самый древний способ использования тепла Земли для лечебных целей, известный жителям многих регионов мира, располагающих целебными горячими источниками. Но не только. В мире есть места, где из скальных пород выходит горячий пар или даже воздух, находящий применение для лечения ряда заболеваний.

Понятно, что с течением времени, это природное достояние стало поставлено на более профессиональную в техническом и медицинском отношении основу. Существует множество курортов и лечебниц, предоставляющих свои услуги в этом направлении. И количество этих учреждений, использующих подземное тепло для восстановления и укрепления здоровья, продолжает непрерывно расти.

Месторождения в России и мире

Наиболее целесообразно использование геотермальной энергии в местах тектонических разломов, вулканической активности, сейсмической подвижности. Именно там выходящие тепловые потоки достигают своего максимума.

На территории России это, прежде всего Камчатка, Курильские острова, Кавказ, менее богаты в этом отношении Ленинградская область, Крым, Западная Сибирь, Забайкалье, Сахалин. В мире богатством геотермальных ресурсов отличаются:

• Центральная Америка.
• Исландия.
• Восточная Африка.
• Юго-Восточная Азия.
• Новая Зеландия.

Страны, добывающие геотермальные ресурсы

На сегодня лидирующие позиции по добыче геотермальных ресурсов с 4 ГВт занимают США. Далее расположились: Индонезия, Филиппины, Турция, Италия. 90% рынка держат 10 ведущих стран-производителей геотермальной энергии. Активно наращивают свои позиции Великобритания, Германия, Бельгия, Венгрия, Хорватия.

Российская Федерация, имеющая в своём распоряжении значительный геотермальный потенциал, существенно отстаёт от ведущих мировых производителей. Показатели 2019 года – 74 МВт, что даже ниже 81 МВт в 2010 году, говорят о необходимости принятия мер по навёрстыванию упущенных энергетических возможностей.

Источник