Главная
Новости
О нас
Регистрация на сайте
Подписка на журнал ТЭК
Реклама
Контакты

Номера за 2008 год
Номера за 2007 год
Номера за 2006 год
Номера за 2005 год
Номера за 2004 год
Номера за 2003 год
Номера за 2002 год

  номер 12 - 2005 год.  ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Ольга ФОМИНА Дата публикации: 09.12.2005
Статус статьи: для подписчиков журнала
Просмотров: 18581
Комментариев: 9612
  Альтернатива из глубины недр
(Геотермальная энергетика требует комплексного подхода к развитию отрасли)
Тепло Земли – крупнейший возобновляемый источник энергии на планете, который существенно отличается от других альтернативных вариантов теплопоставок. Его можно использовать в разных климатических условиях и в разные времена года (интенсивность энергопотока не зависит от солнечной активности). Коэффициент использования геотермальных электростанций, как правило, превышает 90%. Цена электроэнергии, даваемой этими электростанциями, ниже, чем электричества, полученного с использованием других возобновляемых источников энергии. Геотермальная энергетика (ГТЭ) несмотря на свою молодость (у нее всего 100-летняя история) быстро развивается во всем мире. В энергобалансе Украины доля ГТЭ на сегодняшний день составляет 0,02%, а наличие значительных геотермальных ресурсов страны, превышающих по своему тепловому эквиваленту запасы традиционного энергетического топлива, подтверждает целесообразность развития такой энергетической отрасли в Украине.

Мировые запасы геотермальной энергии

Подсчитано, что температура ядра Земли достигает около 50000 С. Мощность теплового потока от центра планеты до ее поверхности, приблизительно, в 4 тыс. раз ниже мощности солнечной радиации, поступающей на Землю, но в 20 раз больше мощности электростанций всех стран мира.

Общий тепловой баланс первых 10 км земной коры составляет почти 3х1023 ккал, что в тысячи раз превышает теплотворную способность мировых запасов всех видов топлива. Выполненные расчеты показывают, что в середине Земли содержится теплоты намного больше, чем ее можно было бы добыть, расщепив в ядерных реакторах все земные запасы урана и тория. Если человечество будет использовать одну только геотермальную энергию, пройдет 41 млн. лет, прежде чем температура недр Земли понизится на полградуса.
СПРАВКА

Тепловая энергия недр образуется за счет расщепления радионуклидов в середине планеты. Этот экологически чистый и постоянно обновляемый источник энергии может быть использован в регионах с вулканическими проявлениями и геологическими аномалиями, когда вода вблизи от поверхности земли нагревается до температуры кипения, в результате чего в виде водяного пара может подаваться на турбины для производства тока. Горячая вода, которая выступает на поверхность, может быть использована непосредственно.
Количество СО2, выделяемое при производстве 1 кВт электроэнергии из высокотемпературных геотермальных источников, составляет от 13 до 380 г (в среднем, 65 г на 1 кВт/ч). В то же время, при сжигании природного газа эмиссия СО2 составляет 453 на 1 кВт/ч, нефти – 906 г на 1 кВт/ч и угля – 1042 г на 1 кВт/ч. Химические соединения геотермального потока (в основном, – азот и сероводород, а также в небольших пропорциях ртуть, радон и бор) не выбрасываются в атмосферу, а с помощью специальных скважин возвращаются в глубь недр.


Бесконечная генерация внутреннего земного тепла компенсирует его внешние потери и служит источником энергонакопления. Общий выход тепла из недр к земной поверхности втрое превосходит современную мощность энергоустановок мира и оценивается в 30 ТВт; при этом, средняя плотность глубинного теплового потока составляет всего 0,06 УТ/ м2, что почти в 35 тыс. раз меньше средней плотности солнечного излучения. Общее количество теплоты, которым располагает Земля, в топливном эквиваленте равно 4,5х108 трлн. т у.т. Технически досягаемые ресурсы геотермальной энергии ограничены общим тепловым составом верхних 10 км земной коры в границах суши, что в топливном эквиваленте равно 13660 трлн. т у.т.

Из них пригодные для использования геотермальные ресурсы составляют около 1% общей теплоемкости верхней 10-километровой толщи земной коры, или 137 трлн. т у.т.
Геотермальное богатство Украины

Украина в своем распоряжении имеет ресурсы геотермальной энергии, обеспечивающие экономию до 50 млн. т у.т., а это почти треть необходимого объема. Потенциал геотермальной энергетики Украины, кВт/ч в год (т у.т. в год):
  • общий потенциал – 438х109 (50х106);
  • технический потенциал – 262,8х109 (30х106);
  • экономический потенциал – 180х109 (21х106).

Данные показатели технического и целесообразно экономического потенциала оценивались с учетом технической базы, экономической ситуации и задач "Программы развития НВДЭ" в Украине по разделу "Геотермальная энергетика" до 2010 года. По разным оценкам, ресурсы геотермальной теплоты с учетом разведанных запасов и к.п.д. преобразования геотермальной энергии смогут обеспечить работу ГеоТЭС общей мощностью до 200-250 млн. кВт (при глубинах бурения скважин до 7 км и сроках работы станций до 50 лет), а также систем геотермального теплоснабжения общей мощностью до 1,2-1,5 млрд. кВт (при глубинах бурения буровых скважин до 4 км при том же периоде эксплуатации).

Среди районов Украины, перспективных для развития геотермальной энергетики, следует выделить Закарпатье. По геологическим и геофизическим данным, на глубинах до 6 км температура горных пород в районе достигает 230-2750 С. Здесь легкодоступными считаются геотермальные буровые скважины глубиной от 550 м до 1,5 км, где температура воды в их устье – 40-600 С. При глубинах до 2 км температура возрастает до 90-1000 С. Следует отметить экономическую целесообразность использования термальных вод таких месторождений как Береговское, Косинское, Залузское, Тереблянское, Велятинское, Великопаладское, Великобактянское и Ужгородское.

Значительными ресурсами геотермальной энергии располагает Крым. Здесь наиболее перспективны мыс Тарханкут и Керченский полуостров, где наблюдаются небольшие геотермальные градиенты, температура же горных пород на глубинах 3,5-4 км может достигать 160-1800 С.

Кроме того, ГеоТЭС исходя из оценок запасов геотермальной энергии можно строить на Керченском полуострове, в Закарпатье, Прикарпатье (Львовская область), Донецкой, Запорожской, Луганской, Полтавской, Харьковской, Херсонской, Черниговской и прочих областях страны.

Некоторые характеристики перспективных для ГеоТЭС районов представлены в табл. 1.
Таблица 1. Прогнозные ресурсы геотермальной энергии на территории Украины
Таблица 1. Прогнозные ресурсы геотермальной энергии на территории Украины
Путь геотермальной энергетики в мире

"Родными пенатами" для мировой геотермальной энергетики считается тосканский город Лардерелло на северо-западе Италии. Именно тут в 1904 году на химическом предприятии впервые от геотермальной энергии заработал экспериментальный электрогенератор мощностью 10 кВт (итальянец П.Джинони Конти использовал геотермальный резервуар сухого пара). Промышленное освоение геотермальных ресурсов началось после создания и запуска в Италии в 1916 году геотермальной электростанции мощностью 7,5 МВт с тремя турбинами мощностью по 2,5 МВт каждая. Широкое промышленное строительство геотермальных электростанций было развернуто в 60-х годах ХХ ст. в США, Новой Зеландии, Японии, Исландии и других странах.

Сегодня ГеоТЭС, установленная мощность которых за вековое развитие достигла 875 МВт, производят в 25 странах мира около 54613 ГВт/ч в год. Современные объемы электроэнергии, получаемой благодаря этой технологии, достаточны для удовлетворения потребностей в электроэнергии 60 млн. человек, т.е. 1% населения планеты.

Наибольший прогресс в этой области достигли в США, на Филиппинах, в Мексике, Индонезии, Италии, Японии, Новой Зеландии и Исландии (табл. 2).
Таблица 2. Установленная мощность ГеоТЭС 
и ожидаемое производство энергии в мире
Таблица 2. Установленная мощность ГеоТЭС и ожидаемое производство энергии в мире

Мировые лидеры в области использования геотермальной энергии проходили свой – зачастую нелегкий – путь становления отрасли и на достигнутых результатах останавливаться не собираются.

Так, в США первая попытка использования геотермальных источников для получения электроэнергии была неудачной. Скважина № 1, пробуренная в 1921 году на небольшой глубине, взорвалась. Однако бурение скважины № 2 (1923 год) завершилось успешно. Ее глубина составила 97 м, температура пара – 1530 С, давление – 4 бара. В начале 30-х годов была сооружена первая в США геотермальная станция мощностью 35 кВт.

Первый в США коммерческий контракт на поставку электроэнергии, произведенной на базе геотермальных ресурсов, подписала в 1958 году самая крупная коммунальная компания Северной Калифорнии. Первая в стране современная геотермальная станция была построена в 1960 году. Сегодня установленная мощность геотермальной энергетики США равна 2395 МВт (эффективная – 2020 МВт). В целом в стране из геотермальной энергии производится около 16 тыс. ГВт/ч в год электроэнергии; к.п.д. достигает 90%.

В рамках реализации Национальной программы развития геотермальной энергетики США в ближайшие 10-15 лет можно ожидать удвоения мощности ГеоТЭС каждое пятилетие.

Удельные затраты на сооружение ГеоТЭС в США, в среднем, на 38% ниже, чем по АЭС, и на 50% – по сравнению с угольными ТЭС. Стоимость электроэнергии на 25-30% дешевле, чем на традиционных электростанциях. В Мексике в 1955-1959 годах на обнаруженной в центральной части зоне (поле) сухого пара пробурили более 24 скважин глубиной от 195 до 1288 м, из которых только три были успешными. Построенная в 1959 году геотермальная станция мощностью 3,5 МВт эксплуатировалась аж до 1972 года.

Позднее были разработаны геотермальные поля в Сире Прието, недалеко от границы с США, и в Лос-Азуфресе, расположенном между столицей Мехико и Гуадаладжара. Сегодня геотермальными установками, установленная мощность которых 953 МВт, а к.п.д. – 75%, в Мексике производится 6282 ГВт/ч электроэнергии в год.

На родине геотермальной энергии – в Италии – уже до 1923 года в Тоскании было установлено два турбогенератора мощностью 3,5 МВт (это практически вся установленная мощность мировой геотермальной энергетики на тот период). До конца 1943 года установленная мощность геотермальных электростанций региона достигла уже 132 МВт, на тот момент обеспечивая электроэнергией внутреннюю железнодорожную сеть Италии.

На сегодняшний день в одной только Тоскании геотермальная энергетика обеспечивает 25% энергетических нужд региона. Современное оборудование, использующее тепло недр, работает с к.п.д. на уровне 71%, причем, большая часть такого оборудования находится в рабочем режиме до 95% времени, т.е. электроэнергия производится практически безостановочно.

С 1945 года прирост мощностей в геотермальной энергетике в Италии составляет 7% в год. Производство электроэнергии за счет геотермальной технологии – одно из наиболее важных направлений развития энергетической отрасли. В Японии небольшие экспериментальные геотермальные станции были построены в 1925-1926 годах в местах вулканической активности. Идея их сооружения базировалась на том, что вулканы характеризуются мощной тепловой энергией, выделение которой можно наблюдать во время их извержений. Однако эти эксперименты были неудачными. Первую коммерческую геотермальную электростанцию здесь запустили в эксплуатацию в 1966 году в Матсукаве. Эта станция на 23 МВт появилась после попыток организовать в 1953 году в этой местности курорт с минеральными водами. Оказалось, что большинство пробуренных скважин обнаруживают пар на глубине 160-300 м. Разогретый пар получают из пяти действующих скважин при давлении в 4,4 бара и температуре 153-1900 С.

На сегодняшний день в Японии введено в эксплуатацию 537 МВт установленной мощности за счет использования геотермальной энергии. Станции, работающие на 14 геотермальных полях страны с к.п.д. в пределах 74%, производят 3440 ГВт/ч электроэнергии в год.

Геотермальная энергия обеспечивает теплом исландскую столицу Рейкьявик. Уже в 1943 году там пробурили 32 скважины (девять из них действуют и по сей день) на глубину от 440 м до 2,4 км, от которых к поверхности поступает вода с температурой от 60 до 1300 С.

Первая геотермальная станция, расположенная на севере острова, начала давать электроэнергию в 1969 году. Чтобы сократить время на ее возведение, в Англии была закуплена станция ("секонд-хенд") мощностью 3 МВт с очень низким к.п.д.: где-то на уровне 14%. Однако она вопреки всему все еще находится в эксплуатации.

Недавно на юго-западе Исландии была построена станция, производящая и электроэнергию, и теплоту. Для ее работы используется жидкость, разогретая до 2400 С. Она выдает 45 МВт электрической и 200 МВт – тепловой энергии.
На геотермальном пульсе Украины

Возможности практического освоения энергетического потенциала геотермальных источников на территории Украины изучаются еще с середины минувшего столетия. Основной результат – эксплуатация более десятка установок геотермального тепло- и электрообеспечения коммунальных объектов. Тепловая мощность геотермальных станций на сегодняшний день составляет 10,9 МВт, электрическая – 0,17 МВт. Годовая экономия топлива благодаря их функционированию достигла 7470 т у.т.

Реализованные в Украине проекты геотермального энергоснабжения носят, в основном, фрагментарно-локальный характер и направлены на обеспечение потребностей в тепло- и электроэнергии конкретных объектов или небольшого комплекса их в рамках ряда населенных пунктов. В частности, к ним принадлежат:
  • системы геотермального теплоснабжения Береговского спорткомплекса и санатория "Косино" (Береговский район, Закарпатская область);
  • система оздоровительного комплекса "Латорица" (Мукачевский район, Закарпатская область);
  • система геотермального энергообеспечения объектов бюджетной сферы села Чангар (Херсонская область) и детских и социально-бытовых заведений села Медведевка (Джанкойский район, Крым);
  • системы геотермального теплоснабжения объектов коммунального хозяйства в селах Пятихатки (Красногвардейский район, Крым), Зерновое и Низинное (оба – Сакский район, Крым).

Их мощности составляют от 0,2 до 2,1 МВт. Сданная в эксплуатацию в 1991 году более мощная установка (4,6 МВт) рассчитана на теплоснабжение села Янтарное (Красногвардейский район, Крым).

Энергетический потенциал геотермальных ресурсов осваивается при государственной поддержке в рамках Государственной научно-технической программы "Экологически чистая геотермальная энергетика Украины" (постановление Кабинета Министров Украины от 17 января 1996 года № 100). Однако у ряда этих объектов на сегодняшний день существует проблема поддержания надлежащего технического состояния и обеспечения стабильного функционирования.

Впрочем, уровень освоения геотермального ресурса еще совсем незначительный, ведь часть установленных мощностей в этой энергетической сфере составляет очень низкий процент от прогнозируемых объемов ее использования в Украине на 2030 год. К тому же, надлежит определить также его место в общей энергетической структуре государства. Сегодня геотермальной энергии принадлежит всего 0,02% от общей мощности энергетического сектора страны.

Однако, несмотря на существующие проблемы и пока еще низкую экономическую весомость реализованные в Украине пилотные проекты по энергоснабжению за счет геотермальных ресурсов представляют особенную ценность. Это своеобразный экспериментальный полигон и научно-практическая база для разработки будущих решений законодательно-политического, экономического и научного плана с использованием как накопленного положительного опыта, так и установленных на практике недостатков и промахов в организации такой деятельности.
Пути развития

Каждая страна в зависимости от действующей законодательной и ресурсной базы, исторических, географических и политических особенностей выбирает свой путь развития альтернативной энергетики, в частности – геотермальной, используя те или иные механизмы достижения намеченных целей и реализации принятых программ. Опыт каждой страны уникален, но не всегда приемлем для других.

Так, для развития и освоения геотермальных месторождений в Украине, например, нет необходимости создавать новую производственную базу, следует лишь частично переориентировать существующие геологоразведочные и нефтедобывающие организации, загрузка которых с каждым годом падает вследствие истощения в Украине запасов нефти и газа.

Подразумевается получение тепла из уже существующих скважин (это, прежде всего, 140 разведывательных проходок под нефть и газ). Их использование не требует больших затрат, а окупаемость оценивается 2-2,5 года (для сравнения: окупаемость тепловой или ядерной станции – не менее десяти лет). Бурились такие скважины (глубиной 1-2 км), большей частью, в перспективных районах, например, в Крыму, где постоянно ощущается энергодефицит.

Оборудование для геотермальных установок и систем теплоснабжения можно изготовлять на действующих машиностроительных предприятиях, в том числе на военных заводах, которые подлежат конверсии.

К сожалению, нормативно-правовая база для развития геотермальной энергетики, как и для альтернативной энергетики в целом, еще далека от совершенства. Для быстрого освоения в Украине геотермальных энергоресурсов и расширения сфер их использования как экологически чистых возобновляемых источников энергии уже сейчас необходима подготовка законодательных и нормативно-правовых актов, которые регулировали бы экономические механизмы использования возобновляемых источников энергообеспечения, в том числе и геотермальной энергетики. Среди первоочередных вопросов, которые требуют своего решения, можно выделить следующие:
  • налоговое стимулирование этапов хозяйственной деятельности, направленных на использование экологически чистых возобновляемых энергоисточников, включая также геотермальные;
  • регулирование проблем форм собственности на объекты использования геотермальных ресурсов;
  • организация профессиональной отраслевой подготовки кадров (на уровне специального и высшего образования) для обеспечения объектов использования геотермальных ресурсов и других альтернативных энергоисточников специалистами разного уровня.

Отсутствуют в законодательном поле Украины и документы, касающиеся научно-технического много- и двустороннего сотрудничества с другими странами в сфере разработки и эксплуатации геотермальных ресурсов.

Согласно "Энергетической стратегии Украины на период до 2030 г. и дальнейшую перспективу" годовая экономия топлива за счет геотермальных источников энергии в 2030 году достигнет 7 млн. т у.т. Довольно радужные перспективы. Однако геотермальная энергетика в дальнейшем должна рассчитывать на достойную поддержку, поскольку лишь общегосударственный подход к развитию этой отрасли обеспечит достижение намеченных результатов.



КОММЕНТАРИИ ЧИТАТЕЛЕЙ К СТАТЬЕ

Нет комментариев

Добавить свой комментарий
ВАЖНО
РЕГУЛИРОВАНИЕ
ТЕМА НОМЕРА
ИТОГИ ГОДА
НЕФТЕГАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПЕРСОНА
ЭНЕРГЕТИКА
АВТОЗАПРАВОЧНЫЙ БИЗНЕС
ГАЗОВЫЙ РЫНОК
ЗЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ
ГАЗОВАЯ ПОЛИТИКА
ИНТЕГРАЦИЯ
МЕНЕДЖМЕНТ В ТЭК
МОДЕРНИЗАЦИЯ
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
НЕФТЕПРОДУКТЫ
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
ПЕРЕДОВОЙ ОПЫТ
РЕСУРСНАЯ БАЗА
ТРАНЗИТНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ УКРАИНЫ
ТРУБЫ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
УГОЛЬ УКРАИНЫ
УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
УГОЛЬНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОАКТИВАМИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЭК
ПЕРЕДОВОЙ ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
ПОДГОТОВКА К ОТОПИТЕЛЬНОМУ СЕЗОНУ
РЫНОК НЕФТЕПРОДУКТОВ
ГАЗ И НЕФТЬ (ДО 2003 Г.)
ЭНЕРГИЯ
НЕФТЬ
КАДРЫ
ГАЗ
УГОЛЬ
ТЕХНОЛОГИИ
ТЕХНОЛОГИИ
ОБОРУДОВАНИЕ И УСЛУГИ
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
БОРЬБА ЗА СОБСТВЕННОСТЬ
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
ИТОГИ ПЕРВОГО ПОЛУГОДИЯ
МИРОВОЙ ТЭК
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
МОНОПОЛИИ В ТЭК
ТЕНДЕНЦИИ В МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
ТЭК И ВЫБОРЫ
(Главная)   (О нас)   (Контакты)   (Регистрация)   (Инструкция)   (Поиск)   (Архив)
Пишите нам :
Для общих вопросов - reklamatek@web-standart.net

                site maps