Перспективы и проблемы геотермальной энергетики

Своим возникновением отрасль геотермальной энергетики обязана такому природному явлению, как повышение температуры подземной породы пропорционально глубине. На каждые 36 метров вглубь температура увеличивается в среднем на 1 °C. Доступ к нагретым подземным водам можно получить не только при помощи скважин — часть горячих источников представляют собой естественные гейзеры. Теплоноситель используется не только для отопительных нужд, но и для производства электроэнергии с помощью геотермальных станций, превращающих пар в электричество.

Кроме того, практикуется использование и горячих пород, в которых отсутствуют подземные воды. В данном случае энергетики закачивают воду в подземные горизонты с её дальнейшим отбором уже в нагретом состоянии. Высокие «сухие» горизонты, температура которых, впрочем, не достигает градуса кипения воды, есть и на большом количестве территорий, где вулканическая активность вообще отсутствует, что придаёт геотермам статус перспективных источников энергии, вне зависимости от места их географического расположения.

Энергия горячих источников: факторы распространения

Наиболее широкое распространение геотермальная энергетика получила в двух типах регионов. В первую очередь она развивается там, где в силу природных условий существует большое количество доступных горячих источников. Кроме того, геотермы используются там, где наблюдается дефицит горючих полезных ископаемых или же доставка энергоресурсов осложняется труднодоступностью района. В ряде стран тепло или электроэнергия, добытые с помощью геотермальных станций, покрывают существенную долю энергетических затрат.

По такой технологии получают порядка трети электроэнергии потребители американского Сан-Франциско. В Польше насчитывается уже четыре геотермальные станции, одна из которых обеспечивает потребности курортного города Закопане. Горячее водоснабжение в литовской Клайпеде осуществляется полностью за счёт работы геотермальной станции. В девяностых годах суммарная мощность геотермальных станций мира оценивалась в 5 ГВт, к двухтысячным она перевалила за 6 ГВт. Ряд оценок позволяет сделать вывод о том, что сейчас выработка геотермальной энергии превышает 10 ГВт.

Ситуация на родине геотермальной энергетики

Сама природа распорядилась так, что передовой страной в сфере использования геотермальных источников стала Исландия. В этой стране на относительно небольшой глубине температуры воды достаточно для производства энергии, что стало возможным благодаря высокой вулканической активности. В регионе насчитывается около сотни вулканов, а сам остров находится на стыке литосферных плит.

Каждые девять из десяти домов в стране отапливаются горячей водой из-под земли. Столица Исландии — Рейкьявик — с 1943 года полностью перешла на геотермальное отопление, при этом осуществляется теплоснабжение не только жилого сектора, но и промышленных предприятий. Государство практически полностью отказалось от традиционных энергоресурсов, 25% потребностей удовлетворяется при помощи геотермальных источников, 70% обеспечивают гидроэлектростанции.

Лидирующие позиции в отрасли дают Исландии возможность не только быть энергетически самодостаточной страной, но и даже экспортировать энергию, выработанную геотермальными станциями. В последние годы обсуждается проект организации поставок электроэнергии, выработанной на исландских ГеоТЭС, в Великобританию. Британцы, в свою очередь, готовы проложить морской кабель протяжённостью 750 миль. Бюджет проекта оценивается в миллиарды фунтов стерлингов. По расчётам Лондона, реализация проекта даст возможность обеспечить пятую часть потребностей страны в электроэнергии.

Популярность в Азии

В настоящее время геотермальная энергетика в буквальном смысле проходит стадию второго рождения в Китае. В этой стране отрасль была заброшена в течение сорока лет. Интерес к ней возобновился с приходом к власти лидера страны Си Цзиньпина. Усилиями генсека город Сяньянь уже по праву может считаться мировой столицей экологичной энергетики. В целом по стране за три года правления Цзиньпина объём выработки геотермальной энергии вырос с 28 до 100 МВт.

План развития отрасли внесён в программу 13-й пятилетки. В немалой степени динамичному развитию данной сферы способствуют инженеры из Исландии, приглашённые на работу в КНР. По предварительным расчётам, геотермальный потенциал в Китае сравним с энергией, которая может быть получена в результате сжигания 853 млрд тонн угля.

Именно с перерасходом последнего и связаны попытки поиска альтернативных ресурсов, поскольку 66% получаемой энергии в стране вырабатывается с помощью угля. Ожидается, что геотермальная стратегия будет реализована максимум за 10 лет. Уже сейчас на Китай приходится 15% мировой выработки энергии при помощи геотермов. В планах КНР — достижение выработки в объёме 2 ГВт.

Доля геотермальной энергетики в Японии достигает 21%. Впрочем, её развитие активно тормозится экологическими общественными движениями в силу того, что использование геотермальных источников приводит к росту угроз загрязнения окружающей среды. Впрочем, на вреде геотермальной энергетики остановимся ниже.

Зарубежные эксперты полагают, что большие перспективы отрасль имеет в Казахстане. В ряде регионов страны температура подземных вод достигает точки кипения, что наряду с ростом стоимости традиционной электроэнергии делает геотермы привлекательным объектом инвестиций. Посетивший республику профессор Мичиганского университета Грэм Норман считает, что потенциал Казахстана не хуже турецкого, где геотермальная энергетика развивается и за пределами районов с высокой интенсивностью горячих источников.

Экологические и технические проблемы отрасли

Развитие геотермальной энергетики существенно тормозится целым рядом проблем, присущих данной отрасли. В числе самых серьёзных препятствий — необходимость сложного процесса обратной закачки в водоносные горизонты отработанного теплоносителя (воды), содержащего токсичные вещества — мышьяк, кадмий, цинк, свинец, бор. Это исключает возможность сброса такой воды в поверхностные слои. Кроме того, остро стоит проблема выброса сероводорода в атмосферу.

У геотермальных станций, помимо всего прочего, в отличие от ТЭС и даже ГЭС, существует строгая привязка места строительства к определённым участкам в зависимости от геологии. Зачастую (разве что, кроме Исландии), такие места находятся в труднодоступных районах, гористой местности. Не следует сбрасывать со счетов и высокую минерализацию подземных вод, что со временем приводит к закупорке скважин.

Нужно принимать во внимание и главный фактор развития, свойственный любой отрасли — спрос на рынке. В OPEC подсчитали, что, несмотря на общий рост спроса на возобновляемые энергоресурсы, в том числе и геотермальные, на 7,6% в год, к 2040 году доля таких источников в производстве энергии будет составлять всего лишь 4,3%, уступая традиционным способам генерации. Сейчас доля альтернативной энергетики составляет всего 0,9% на мировом рынке.

Международное признание и прогнозы на будущее

Впрочем, на международном уровне геотермальная энергетика считается достаточно перспективным направлением. Нацеленность на развитие данного сегмента подтверждается решением недавно прошедшего Климатического саммита в Париже. Представители 38 стран проголосовали за наращивание выработки геотермальной энергии на 500%. Инициатива принятия такого решения принадлежит Международному агентству по возобновляемым источникам энергии (IRENA). Ожидается, что развитие отрасли даст возможность сдержать неблагоприятные изменения климата.

В резолюции саммита указано, что данный вид энергии остаётся одним из самых дешёвых, однако степень развития отрасли крайне недостаточна. Потенциал для развития в этой сфере имеют около 90 государств. Члены саммита признали, что основным препятствием реализации геотермальных проектов является вовсе не экология, а необходимость значительных инвестиций в бурильные работы. В то же время, продажи электроэнергии можно осуществлять по мере разработки источников, не дожидаясь полной реализации проектов.

Применение геотермальных источников может частично решить проблему голода в неблагополучных регионах. Пронедра ранее писали, что в ООН считают — внедрение геотермальной энергетики даст возможность снизить дефицит продовольствия в ряде развивающихся стран, где попросту отсутствует электроэнергия для обеспечения хранения продуктов питания, и, как результат — создать условия для накопления продовольственных резервов.

Вероятно, с учётом целенаправленной международной энергетической политики в этом направлении, будут внедряться дешёвые и эффективные способы, направленные на преодоление рисков загрязнения подземных горизонтов и устранение технических проблем, неизбежно сопровождающих геотермальную энергетику. Если основные препятствия на пути развития геотермального сегмента исчезнут, отрасль однозначно начнёт переживать динамичный рост и со временем станет весомым энергетическим источником для многих стран мира.