Геотермальная энергетика и охрана окружающей среды

Использование геотермальных вод весьма перспективно о позиций охраны окружающей среды. Моря из кипятка существуют не только в сказках и фантастических романах о путешествиях на другие планеты. Немало их и на Земле. За последние годы только на территории нашей страны геологи нашли более 50 подземных горячих бассейнов.
Самое большое «Сибирское» море, его впору назвать океаном: площадь его — несколько миллионов квадратных километров, это в 3-4 раза больше площади Черного и Каспийского морей, взятых вместе. Из всех этих подземных кладовых можно получать каждый день по менее 15 млн м3 пара и горячей воды. А это все равно, что получить дополнительно 100-150 млн т первосортного угля в год. Недра Земли содержат богатые источники тепловой энергии. По самым скромным подсчетам, если ограничиться глубиной 3 км, то из этого слоя может быть извлечено 8-1017 кДж геотермальной энергии. В то же время масштабы ее реального применения у нас в стране и во всем мире незначительны.
Первая электростанция, использующая тепло подземных горячих вод Земли, была построена еще в начале века в Италии в провинции Тоскана, затем геотермостанции были введены в строй в Новой Зеландии, США, Японии.
СССР обладает значительными запасами геотермальной энергии. Высокопотенциальные парогидротермы на глубинах до 3 км имеются на Камчатке, Курильских островах и на Сахалине.
СССР имеет ряд приоритетных работ в важнейших отраслях геоэнергетики. В 1987 г. на Камчатке была создана опытно-промышленная Паужетская ГеоТЭС мощностью 5 МВт, одна из наиболее эффективных электростанций в этом районе. Себестоимость выработанной на ней электроэнергии в 2,6 раза ниже, чем на дизельной электростанции, и всего на треть выше, чем на тепловой электростанции. Создав эту ГеоТЭС, наша страна вошла в пятерку государств, которые первыми начали использовать высокотемпературные парогидротермы для выработки электроэнергии.
В настоящее время в СССР создается первая промышленная ГеоТЭС. Для ее строительства выбрана площадка в районе вулкана Мутновский на Камчатке. Разведочные скважины дали нар очень высоких параметров, сопоставимых с параметрами месторождений «Гейзере» (США), «Лардерелло» (Италия). Ведутся разведочные и буровые работы по созданию ГеоТЭС на Северном Кавказе, в Крыму и Закарпатье.
Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый — это пароводяные, в которых под землей сосредоточены запасы горячей воды или пара. Они характерны для районов с активной вулканической деятельностью, например для Камчатки, Исландии, Японии. Сейчас освоены именно такие источники.
Второй тип геотермальных ресурсов связан с теплотой сухих пород. В принципе на Земле их очень много, и когда мы говорим, что СССР обладает большими запасами геотермальной энергии, то имеем в виду не только геотермальные месторождения, но и геотермальные источники. Весь вопрос в том, как научиться эффективно и экономно извлекать это тепло из недр Земли.
Геотермальная энергия в основном является низкопотенциальной, т. е. температура воды или пара, выходящих из скважины, невысока. А это существенно сказывается на эффективности применения такой энергии. Дело в том, что для производства электроэнергии сегодня экономически целесообразно иметь температуру теплоносителя не ниже 150° С. В этом случае он направляется непосредственно в турбину.
Есть установки, использующие воду более низкой температуры. В них геотермальная вода нагревает теплоноситель второго контура (например, фреон), имеющий низкую температуру кипения. Образовавшийся пар вращает турбину. Но мощности подобных установок невелики (10—100 кВт), а потому стоимость энергии будет выше, чем на электростанциях, использующих воду с высокой температурой.
Сейчас в мире действует немногим более 100 геотермальных электростанций. Их суммарная мощность 3 млн кВт, единичных — несколько десятков тысяч киловатт. Как правило, это дешевая энергия, а установки обслуживаются немногочисленным персоналом. Возникает вопрос — почему их так мало?
Прежде всего потому, что они размещены в благоприятных условиях, в местах, где вода либо сама изливается на поверхность земли, либо расположена весьма неглубоко. В таких случаях не нужно бурить глубокие скважины, а ведь именно они — самая дорогостоящая часть освоения геотермальной энергии. Кроме того, мощность таких пластов невелика, что не позволяет создавать установки в сотни тысяч и миллионы киловатт. Важно подчеркн