Какие страны используют геотермальную энергетику

Геотермальная энергия: пройденный этап или шаг в будущее

Геотермальная энергия стала новой надеждой на замедление климатических изменений каких-то 10 лет назад. Возможности, предлагаемые этим источником энергии, на тот момент казались идеальными: он был неисчерпаемым, не зависел от погодных условий и работал круглосуточно. Геотермальная энергия была обозначена как скрытый чемпион среди источников энергии будущего. Тем не менее, первые неудачи произвели отрезвляющий эффект, и риски, связанные с проведением разведки, в частности, сделали инвесторов нерешительными. Здесь подразумевается риск проведения дорогостоящего бурения на месте, но не нахождение достаточного количества термальной воды или требуемых температур недр для экономической реализации проекта. И возникает вопрос: геотермальная энергия и ГеоТЭС – это прошлый век или перспективное будущее? Каков потенциал геотермальной энергии на нашей планете? Давайте разберемся поэтапно, начиная с того, как было, есть и будет.

Краткий исторический экскурс

Многим современникам будет интересен тот факт, что старейший СПА-центр в виде каменного бассейна, который берет свои воды из горячих источников, расположен в Китае и предположительно построен в III веке до нашей эры. Но настоящими первопроходцами были древние римляне. Например, в Помпеях начали использовать геотермальную энергию для обогрева зданий и подогрева воды еще задолго до того, как это сделали китайцы, в VII-VI ст. до н.э.

Первый известный в Европе «оздоровительный курорт» с горячими источниками был основан в 1326 году в Бельгии, а первое промышленное использование геотермальной энергии началось в конце XVIII века в Италии. Пар, поступающий из естественных вентиляционных отверстий (и из пробуренных отверстий), использовался для извлечения борной кислоты из горячих бассейнов, которые сейчас известны как месторождения Лардерелло. В 1904 году итальянский ученый Пьеро Джинори Конти изобрел первую геотермальную электростанцию, в которой для производства энергии использовался пар (фото 1).

С помощью вышеуказанного эксперимента в Америке в 1922 году запустили первую ГеоТЭС мощностью 250 киловатт. В 1960-х годах была введена в эксплуатацию первая крупная геотермальная электростанция в Сан-Франциско, вырабатывающая 11 мегаватт электроэнергии. Сегодня же в США работает более 60 геотермальных электростанций на 18 участках по всей стране.

В 1973 году, когда начался нефтяной кризис, многие страны начали искать возобновляемые источники энергии, именно потому к 1980-м годам стали набирать популярность геотермальные тепловые насосы (GHP), которые дали возможность снизить затраты на отопление и охлаждение.

Шло время, происходили явные климатические изменения – и правительства разных стран объединили свои усилия для решения глобальных проблем. Одним из шагов было подписание в Японии в 1997 году Киотского протокола, которым установили целевые показатели выбросов для развитых стран и предусмотрели инвестирование и передачу технологий развивающимся странам. Этот протокол ратифицировали 184 страны.

Наиболее распространенное использование геотермальной энергии в мире

Геотермальную энергию используют для разных сфер и назначений, ниже рассмотрим некоторые из них (рис. 1).

Геотермальные тепловые насосы. Геотермальные (наземные) тепловые насосы имеют наибольшее потребление энергии (55,30%) и установленную мощность (70,95%) в мире. По данным исследований, в 2000 году такие насосы использовали 26 стран, а в 2015-м – уже 48. Лидеры по установленным единицам – США, Китай, Швеция, Германия и Франция.

Отопление помещений. 89% годового потребления энергии приходится на центральное отопление (28 стран). Среди лидеров – Китай, Исландия, Турция, Франция и Германия, тогда как Турция, США, Италия, Словакия и Россия являются основными пользователями в индивидуальном секторе отопления (рис. 2).

Обогрев теплиц и грунта. Активные страны-пользователи: Турция, Россия, Венгрия, Китай и Нидерланды.

Сушка сельскохозяйственных культур. 15 стран используют геотермальную энергию для сушки различных зерновых, овощных и фруктовых культур. Например: Исландия – для сушки водорослей; США – лука; Сербия – пшеницы и других зерновых; Сальвадор, Гватемала и Мексика – фруктов; Новая Зеландия – люцерны, Мексика, Новая Зеландия и Румыния – древесины.

Тепло, используемое для промышленных целей. Зачастую идет круглосуточное потребление энергии. Например: розлив воды и газированных напитков (Болгария, Сербия и США), пастеризация молока (Румыния и Новая Зеландия), кожевенная промышленность (Сербия и Словения), целлюлозно-бумажная обработка (Новая Зеландия), добыча йода и соли (Вьетнам) и т.д.

Таяние снега и льда. Большинство таких проектов в Исландии, Аргентине, Японии и США, а в ограниченной степени – в Польше и Словении. По оценкам, во всем мире отапливается 2,5 миллиона квадратных метров дорожного покрытия, большинство из которых находится в Исландии (74%). В некоторых районах Исландии используется горячая вода от геотермальных электростанций под дорогами и тротуарами, чтобы помочь растопить лед. В Аргентине используется геотермальный пар для таяния снега на шоссе в Андах.

Туризм. Почти в каждой стране есть СПА-центры и курорты, которые имеют бассейны с подогревом геотермальной водой. Более 70 стран используют геотермальную энергию с этой целью, в наибольшей мере – Китай, Япония, Турция, Бразилия и Мексика.

Другое использование. Тринадцать стран используют данную энергию для животноводства, выращивания спирулины, опреснения и стерилизации бутылок. В Новой Зеландии – для орошения и защиты от замерзания геотермального туристического парка.

Сегодняшнее состояние отрасли

Геотермальные технологии рассматриваются многими учеными как потенциальный лидер в переходе к обществу без углерода. Не случайно в 2017 году на КС-21 в Париже был создан Глобальный геотермальный альянс, коалиция из 38 стран, объединившихся с целью усиления роли геотермальной энергии на международной арене.

Буквально за последние три года частично изменилась первая пятерка стран-лидеров по геотермальной установленной мощности (рис. 3, 4).

На сегодня позицию лидера по производству геотермальной электроэнергии удерживают Соединенные Штаты. Индонезия обогнала Филиппины и заняла второе место. Хотя правительство Филиппин прогнозирует удвоение потенциала возобновляемых источников энергии к 2030 году, большая часть которого будет поступать именно от геотермальной энергии, что способствует строительству новых ГеоТЭС в стране.

Осенью 2018 года в Турции и Новой Зеландии запустили новые геотермальные электростанции – это послужило толчком для попадания данных стран в пятерку лидеров (рис.4).

В настоящее время общая мировая мощность составляет 14,37 ГВт. Хотя США по-прежнему являются крупнейшей геотермальной страной, но ограниченная деятельность в области развития приводит к тому, что такие страны, как Индонезия и Турция, становятся более привлекательными для инвесторов.

ТОП-5 геотермальных электростанций мира

1. Комплекс Geysersмощностью 1,52 ГВт, Калифорния, США. Крупнейшее геотермальное поле в мире, в его состав входит 22 геотермальные электростанции. Geysers обеспечивает потребности в электроэнергии нескольких округов Калифорнии.

2. Комплекс Lardarello, мощность 770 МВт, Италия. Состоит из 34 станций. Фактически 10% мировой геотермальной энергии производится этим единственным комплексом, который к тому же один из старейших в мире.

3. ГеоТЭС Cerro Prieto, мощность 720 МВт, Мексика. Это большой комплекс, состоящий из нескольких геотермальных электростанций, расположенных в мексиканском регионе Нижняя Калифорния.

4. Комплекс Makiling-Banahaw, мощность 460 МВт, Филиппины. Был создан Chevron Geothermal Philippine Holdings, Inc. Коммерческое производство на этом заводе запустили в 1979 году, когда начали работать два блока мощностью 55 МВт. Позже, в 1984 году, на трех электростанциях было установлено еще шесть блоков мощностью 55 МВт. Дальнейшее расширение комплекса произошло, когда в 1994 году было установлено 6 бинарных установок нижнего цикла мощностью 15,73 МВт. В последующие годы были открыты другие энергоблоки, при этом нынешняя мощность комплекса – 460 МВт.

1. CalEnergy-Salton Sea,мощность340МВт,Калифорния,США. Объект охватывает большую территорию, которая включает в себя 10 станций. Первый блок этого комплекса начал работать в 1982 году, а самый последний введен в эксплуатацию в 2000 году.

Перспектива развития отрасли

Согласно исследованию правительства США, мировая база геотермальных ресурсов больше, чем газ, нефть, уголь и уран вместе взятые. Ученые прогнозируют, что к 2050 году геотермальная энергия США будет обеспечивать 10% энергии страны. В то же время иные исследователи придерживаются мнения, что геотермальная энергия – ограниченный ресурс, хотя геотермальная активность обычно может варьироваться от 5000 до 1 000 000 лет, что квалифицирует ее как возобновляемый ресурс.

Согласно прогнозам МЭА, глобальная геотермальная промышленность к 2023 году будет около 18 ГВт (рис. 5).

Например, Великобритания даже рассматривает возможность строительства самого длинного в мире разъема питания между Великобританией и Исландией, который обеспечил бы поставку большего количества возобновляемой энергии в 1,6 миллиона британских домов, в которых нет геотермальных тепловых насосов. Кроме того, планируется построить первую коммерческую геотермальную электростанцию в Корнуолле (Великобритания), если будут получены все необходимые средства. Это не должно вызывать удивления, поскольку некоторые страны получают прибыль от присутствия геотермальной энергии в больших масштабах. Наиболее известный пример – Исландия, чье электричество устойчиво на 100% и использует энергию ветра, гидро- и, в основном, геотермальную энергию.

А в начале января 2019 года правительство Канады объявило, что предоставит существенное финансирование для первой в стране геотермальной электростанции. Перечень стран, которые планируют в дальнейшем инвестировать в геотермальную энергию и строительство ГеоТЭС, достаточно большой. Наблюдается позитивный инвестиционный климат в данный возобновляемый источник. Цифры говорят сами за себя – у геотермальной энергии перспективное будущее.

Источник

Использование геотермальной энергии

Что такое геотермальная энергия

Геотермальной называют тепловую энергию, которой обладают недра Земли. Исследования показывают, что земное ядро имеет температуру от 3000°С до 6000°С. Источником столь высокой энергии служит процесс распада элементов: торий, уран и радиоактивная форма калия. Распад радиоактивных элементов происходит в толще земной коры на расстоянии 20 и более километров от поверхности земли, в слое гранита, а также в верхней океанической мантии.

Использование геотермальной энергии

Практическое применение геотермальной энергии в больших объемах (для тепловых и электрических станций) возможно в районах, где тепло земных недр в виде горячих источников через разломы в земной коре поднимается близко к поверхности. Обычно в таких районах наблюдаются (либо были в прошлом) повышенная сейсмоактивность и извержение вулканов. Этот вид энергии успешно используется во многих странах мира. На евроазиатском континенте геотермальные станции функционируют в Италии, Венгрии, Исландии, России. В Америке геотермальная энергетика работает в США, Сальвадоре, Мексике. В таких островных государствах, как Новая Зеландия, Филиппины, Япония также наблюдаются многочисленные выходы на поверхность перегретой воды и пара, которые используются в энергетических установках. Первенство в мире по количеству выбрасываемого на поверхность горячего водяного пара принадлежит Новой Зеландии.
Для потребности объектов недвижимости достаточно геотермальной энергии, которая скапливается в грунте и грунтовых водах близко от поверхности земли. За счет этого тепла система способна обеспечить жилье круглогодично горячим водоснабжением и отоплением в зимнее время года.

Классификация геотермальных ресурсов

Существует классификация геотермальных ресурсов по следующим категориям:
— Тепло поверхностных слоев земной коры. Этот вид энергии активно используется в таких распространенных установках, как тепловой насос для теплоснабжения загородных домов, промышленных и коммерческих объектов.
— Энергия горячей среды, имеющей выход на поверхность в местах разломов земной коры. Относится к основным ресурсам, потребляемым геотермальными электрическими и тепловыми станциями в настоящее время.
— Огромные тепловые запасы, располагающиеся на значительной глубине и пока в основном, недосягаемые.
— Значительные запасы тепла, аккумулированные в жерлах остывающих или проявляющих незначительную активность вулканов.

Объем геотермальной энергии

Для того, чтобы оценить масштабы энергетических запасов земных недр, достаточно привести несколько сравнений. Энергия нашей планеты, аккумулированная в ее недрах в виде тепла, в тридцать с лишним миллиардов раз (!) превышает суммарное количество всех видов энергии, которое человечество потребляет за год. Даже если освоить всего один процент этого энергетического «клондайка», то есть использовать только ту часть земного тепла, которое находится на глубине до 10 километров, полученная энергия в несколько сот раз превысит ту, что содержится во всех мировых запасах нефти и газа. Начало промышленного освоения энергии земных недр было положено еще в 1916 году. Тогда в Италии была запущена первая в мире геотермальная станция, вырабатывавшая электрическую мощность 7,5 МВт. С тех пор накоплен богатый мировой опыт проектирования и строительства электрических станций, использующих тепло земных недр. Установленная мощность и число действующих электростанций такого типа неуклонно растет. В период с 1975 по 1990 годы, вырабатываемая на ГеоТЭС электрическая мощность выросла с 1278 МВт до 7300 МВт. Наибольшие успехи в этой области достигнуты в Соединенных Штатах Америки, Японии, Филиппинах, Италии, Мексике.

Особенности использования геотермальной энергии

Геотермальная энергетика обладает специфической особенностью. Здесь неприемлем типовой подход к проектированию. Каждая станция имеет свое уникальное исполнение, обусловленное особенностями используемой рабочей среды, глубины ее расположения, температурой и химическим составом. По этой же причине существенно различается себестоимость вырабатываемой электрической энергии на разных электростанциях. В среднем, себестоимость киловатт – часа электроэнергии, полученной на ГеоТЭС, сравнима с аналогичным показателем для угольных электростанций. Столь высокая стоимость для казалось бы «бесплатной» энергии объясняется большими затратами на проведение исследований, предшествующих проектированию, а также необходимостью осуществлять буровые работы в трудных условиях.
Наиболее выгодно непосредственное использование геотермальной энергии для получения полезного тепла. Например, 80% домов в Исландии имеют водяное отопление, источником нагрева воды в котором служат геотермальные источники. В некоторых районах США геотермальные воды используются для отопления и горячего водоснабжения жилых домов и ферм.
Наша компания выполняет проектирование и монтаж инженерных систем теплоснабжения зданий и загородных домов с применением геотермальной энергии. Заполните форму ниже и мы свяжемся с Вами!

Источник