Страны имеющие геотермальные ресурсы

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

Страны имеющие геотермальные ресурсы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Общие сведения о геотермальных ресурсах

Запасы глубинного тепла Земли относятся к геотермальным ресурсам. Геотермальная энергия земных недр образуется в результате расщепления радионуклидов.

Россия обеспечена этим видом ресурсов, энергия которых превышает весь потенциал органического топлива на порядок. В общем балансе теплоснабжения России тепло Земли может составить 10%. В стране разведано 66 геотермальных месторождений, пробурено более 4 тыс. скважин для использования геотермальных ресурсов.

Перспективными в отношении освоения являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский регионы.

Геотермальные месторождения Северного Кавказа хорошо изучены. Они залегают на глубине от 300 до 5000 м и имеют температуру до 180 градусов. Термальные воды этого региона образуют многослойные артезианские бассейны.

Готовые работы на аналогичную тему

Разведанные геотермальные месторождения Краснодарского края имеют тепловой потенциал, превышающий 3800 ГДж в год. В теплоснабжающих системах края используется только 5% этого потенциала.

Термальные месторождения Западно-Сибирской плиты относятся к перспективным для прямого использования. Прямое использование термальных вод предполагает отопление жилых зданий, теплиц, выращивание рыбы, грибов и др.

Геотермальные ресурсы – постоянно обновляемый и экологически чистый источник энергии.

Вблизи поверхности Земли вода нагревается до температуры кипения и в виде водяного пара может подаваться на турбины для выработки электрического тока.

Специалисты подразделяют геотермальные ресурсы на гидротермальные и петротермальные. Данный вид ресурсов в России исследован давно, ещё в 1983 г. существовал «Атлас ресурсов термальных вод СССР». Атлас включал карту потенциальных термальных ресурсов страны.

Термальные воды в зависимости от условий теплового питания делятся на две группы:

1. Термальные воды, которые нагреваются в региональном тепловом поле. К ним относятся в основном пластовые подземные воды крупных артезианских бассейнов;
2. Термальные воды, формирующиеся в аномальных геотермических условиях, воздействие на которые оказывают вулканические процессы. Это порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинно-жильные, связанные с системами вулкано-тектонических депрессий.

Геотермальная энергетика России

Лидерами по использованию внутреннего тепла Земли являются США, но и Россия в этом вопросе не стоит в стороне, потому что геотермальная энергетика относится к перспективным отраслям хозяйства.

Электростанции, использующие внутреннее тепло Земли, располагаются в районах с вулканической деятельностью. Объясняется это тем, что вулканическая лава при соприкосновении с водными ресурсами сильно их нагревает и в местах разломов горячая вода выходит на поверхность, образуя гейзеры, геотермальные озера, подводные течения. При отсутствии открытых источников, термальную воду извлекают с помощью бурения скважин.

Геотермальные электростанции непрямого типа, работающие на термальных ресурсах, получили наибольшее распространение. Электростанции смешанного типа являются в экологическом плане более чистыми. Несмотря на наличие богатых запасов геотермальных ресурсов масштабы его использования в России весьма скромны.

Опыт использования геотермального тепла в стране был осуществлен в 1967 г. На Паратунском месторождении Камчатки создали опытно-промышленную геотермальную электростанцию. Её мощность была около 500 кВт. В это же время первая промышленная выработка электроэнергии в стране началась на Паужетской ГеоЭС, дающая Камчатке самую дешевую электроэнергию. Но, в условиях современной рыночной экономики, цена на мазут резко поднялась и себестоимость некогда дешевой электроэнергии выросла. Несмотря на наличие геотермальных ресурсов, развитие геотермальной энергетики на Камчатке идет не совсем активно, чего требует экономика региона и экологическая обстановка.

Геотермальная энергетика имеет свои преимущества:

• Такой тип электростанций можно использовать в течение всего года и в разных климатических условиях с коэффициентом использования более 90%;
• Себестоимость электрической энергии, по сравнению с другими типами электростанций в принципиальном плане, должна быть ниже;
• Отсутствие вредных выбросов, включая выбросы углекислого газа;
• Не требуют значительного технического обслуживания.

В России построено пять электростанций, использующих геотермальные ресурсы.

Проблема обеспечения электричеством северных, малообжитых территорий страны для которых централизованное энергообеспечение неприемлемо в экономическом плане, во многом может быть разрешена развитием геотермальной энергетики.

Геотермальные электростанции России

Первая российская геотермальная электростанция была построена в 1966 г и получила название Паужетская. Цель её создания заключалась в необходимости обеспечения электроэнергией жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Свое название электростанция получила по имени села на западном побережье Камчатки, где находятся вулканы Камбальный и Кошелев.

Мощность Паужетской ГеоЭС на момент пуска составляла 5 МВт. С введением бинарного энергоблока мощность электростанции увеличится до 17 МВт. Электростанция сбрасывает геотермальные воды в большом количестве в нерестовую реку Озерная. Температура воды доходит до 120 градусов, что, безусловно, ухудшает экологию реки. Кроме этого идут потери теплового потенциала геотермального носителя.

Опытно-Промышленная Верхне-Мутновская ГеоЭС, расположена на высоте 780 м. над уровнем моря, на юго-востоке Камчатки. В эксплуатацию была введена в 1999 г с проектной мощностью 12 МВт.

Вблизи вулкана Мутновский, в 120 км от Петропавловск-Камчатского находится электростанция, самая большая в регионе. Это Мутновская ГеоЭС. В строй действующих вошла в 2003 г с установленной мощностью 50 МВт. Электростанция имеет автоматизированное обслуживание. Пар, температура которого 250 градусов, приводит в движение турбины ГеоЭС. Поступает он с глубины 300 м. Вода, сконденсированная из пара, отапливает соседний населенный пункт.

Океанская ГеоТЭС была введена в строй в 2006 г. Построена она на острове Итуруп Курильской гряды Сахалинской области. В настоящее время эта электростанция законсервирована из-за череды аварий, произошедших в 2013 г.

На Курильской гряде, на острове Кунашир, расположена у подножья вулкана Менделеева, ещё одна ГеоТЭС – Менделеевская. Строительство электростанции началось в 1993 г. Задача электростанции обеспечить Южно-Курильск теплом и электричеством. В рамках федеральной программы идет модернизация электростанции по увеличению мощности.

Все геотермальные источники энергии Камчатки обеспечивают её потребности на 25% от общего энергопотребления.

В развитии геотермальной энергетики есть свои отрицательные стороны:

• В выбросах пара есть вредные вещества, попадающие в воздух;
• Вода, использованная с глубоких горизонтов, должна быть утилизирована;
• Строительство ГеоЭС достаточно дорогостоящее;
• Высокие цены на установки и низкий выход энергии;
• Потенциал теплоносителя низкий;
• Нетранспортабельность продукта;
• Значительные трудности складирования.

Таким образом, в зависимости от типа и возможностей использования геотермальной энергии, в России выделяется три гидроэнергетические зоны:

1. «Горячие точки» – Камчатка и Курильские острова;
2. Зона Северного Кавказа и зона, прилегающая к озеру Байкал;
3. Зона, охватывающая 2/3 России. Это потенциально обширная территория с возможностью использования низкопотенциальной энергии при помощи тепловых насосов.

Ученые России решили многие важные проблемы с использованием геотермальных ресурсов. Страна имеет патенты и авторские разработки, имеет сохранившийся научный потенциал. Дело остается только за тем, чтобы всё это использовать на благо страны и её народа. Без инвестиций, как и без внимания правительства к этому вопросу, тоже не обойтись.

Источник