Энергетика: настоящее и будущее - Использование глубинного тепла Земли

Использование глубинного тепла Земли
Геотермальная энергия заключена в подземных термальных водах. Она получает тепло в глубинных горных породах.
В нашей стране термальные горячие источники встречаются двух типов: пластового и трещинножильного.
Перспективными с точки зрения широкого использования термальных вод пластового типа можно считать районы: Западной Сибири, Сырдарьинскую и Чуйскую впадины, район Кызыл-Кума и некоторые участки Мангышлака. Термальные воды обнаружены в равнинных районах Крыма и Предкавказья.
Термальные воды другого типа имеются в районах вулканической деятельности на Камчатке и Курильских островах, на Чукотке и в районе Кавказского хребта.
В настоящее время на территории СССР выявлено более 60 крупных геотермальных районов, содержащих горячие или перегретые воды, использование которых экономически оправданно и в известной мере будет способствовать улучшению теплоснабжения.
Тепло подземных вод в нашей стране используется, главным образом, для коммунально-бытовых целей. Так, в г. Махачкале для горячего водоснабжения жилых домов используются горячие источники подземных вод температурой 60—70°С в количестве более 10 тыс. м³/сут. В г. Избербаш для этих же целей используются подземные источники с температурой 65°С в количестве более 60 тыс. м³/сут. В Омске от одной скважины тепловая вода подается в городскую больницу.
Термальные воды используются также в городах Кизляре, Черкасске, Тбилиси, Тобольске, Горяченске на Байкале и ряде других. Их используют тепличнопарниковые комбинаты в Дагестане, Грузии, Казахстане, Западной Сибири, Магаданской области, Камчатки. Термальные воды применяются на курортах Киргизии и Таджикистана. Накоплен положительный опыт по использованию термальных вод для обогрева грунта на Паратунском тепличном комбинате в Камчатской области и Охурейском — в Грузинской ССР.
По данным Мингазпрома, в 1976 г. объем использования термальных вод в СССР превысил 25 млн. м³ в год, а к 1980 г. общий объем использования термальных вод должен удвоиться.
Однако этот объем использования больших потенциальных термальных вод составляет незначительную часть от запасов и потребности в них. Дело в том, что использование подземных источников горячей воды в нашей стране затруднено из-за недостаточно высокой температуры и большой их минерализации. Минеральные примеси образуют в трубопроводах и внутренних частях установок твердые отложения, которые сужают сечения труб, их пропускную способность, а отложения затрудняют работу турбин.
Очаги магмы являются мощными источниками переноса тепла в земной коре. В ряде случае магма залегает на относительно небольших глубинах, а температура в ней может колебаться от 600 до 1200°С. Очаги магмы на территории СССР размещаются в пределах Курильско-Камчатской гряды.
Запасы тепловой энергии вулканов весьма велики. Например, в очагах магмы одного Авачинского вулкана, по приближенным оценкам, потенциальный запас термальной энергии может обеспечить работу электростанции мощностью в 1 млн. кВт в течение длительного времени.
Имеющийся в СССР и за рубежом опыт использования естественных термальных вод для производства электроэнергии говорит об экономической эффективности и целесообразности такого применения геотермальной энергии.
Общая мощность ГеоТЭС, работающих в настоящее время во всем мире, превысила 1 млн. МВт. В ближайшие годы намечается интенсивное строительство новых ГеоТЭС и удвоение общей мощности. Технико-экономические показатели ГеоТЭС конкурентоспособны с тепловыми электростанциями. Стоимость электроэнергии и капитальные затраты на 1 установленный киловатт мощности ГеоТЭС во многих странах ниже, чем на других электростанциях.
В СССР в 1967 г. была введена и успешно эксплуатируется первая в стране Паужетская ГеоТЭС на Камчатке. На этой электростанции установлены 2 турбины с номинальной мощностью по 2,5 МВт. Так как параметры пара на месторождении ниже расчетных, фактическая суммарная мощность электростанции 3,2 МВт.
Подземное тепло верхних слоев земной коры возможно использовать и при отсутствии геотермальных вод, однако для этого необходимо решить ряд сложных научно-технических проблем. Суть их состоит в следующем: в недра земли через пробуренные скважины нагнетается вода, нагревается до высокой температуры (вплоть до парообразования) и возвращается по обратному трубопроводу на поверхность, где и используется.
За кажущейся простотой схемы стоят многие нерешенные вопросы. Например, для нагрева больших объемов воды требуется значительная площадь и трещиноватая структура, трещиновость в глубине Земли необходима для циркуляции воды. Крайне усложняют вопрос минеральные примеси, которые будут поступать из недр Земли через систему трубопроводов с потоками воды и пара.
В целом проблема использования геотермального тепла еще требует больших научных и инженерных разработок.