Геотермални централи: предимства и недостатъци. Геотермални електроцентрали в Русия

Ресурсите на нашата планета не са безкрайни. Използвайки природните въглеводороди като основен източник на енергия, човечеството рискува в един момент да открие, че те са изчерпани и стигат до световна криза в потреблението на обичайни стоки. ХХ век е време на големи промени в областта на енергетиката. Учените и икономистите в различни страни сериозно обмислят нови начини за получаване и възобновяеми източници на електричество и топлина. Най-голям напредък е постигнат в областта на ядрените изследвания, но се появиха интересни идеи за ползата от други природни явления. Учените отдавна знаят, че нашата планета е гореща вътре. Геотермалните електроцентрали са създадени, за да се възползват от дълбоката топлина. Все още не са много в света, но може би с времето ще стане още по-голямо. Какви са перспективите им, опасни ли са и можем ли да разчитаме на висок дял на газотурбинни електроцентрали в общото количество произведена енергия?

Първи стъпки

В дръзко търсене на нови източници на енергия учените обмисляха много варианти. Проучи възможността за овладяване на енергията на приливите и отливите на океаните, трансформацията на слънчевата светлина. Запомнени и реколта вятърни мелници, снабдявайки ги с каменни желязови генератори. Голям интерес представляват геотермалните електроцентрали, които могат да генерират енергия от топлината на долните горещи слоеве на земната кора.

В средата на шейсетте години СССР не изпитва недостиг на ресурси, но електрозахранването на националната икономика, обаче, оставя много да се желае. Причината за натрупването на индустриални развитите страни в тази област не е имало недостиг на въглища, петрол или мазут. Огромните разстояния от Брест до Сахалин затрудниха доставката на енергия, стана много скъпо. Съветските учени и инженери предложиха най-смелите решения на този проблем, а някои от тях оживяха.

Първият съветски

През 1966 г. на Камчатка започва работа геотермалната централа Паужецка. Неговият капацитет се равнява на доста скромна цифра от 5 мегавата, но това е достатъчно, за да захранва близките селища (селища Озерновски, Шумни, Паужетка, села на Усть-Болшерецки окръг) и промишлени предприятия, главно рибни консерви. Станцията беше експериментална и днес можем спокойно да кажем, че опитът е успешен. Като източници на топлина се използват вулканите Камбални и Кошелев. Преобразуването се извършва от две турбогенераторни инсталации, първоначално по 2,5 MW всяка. След четвърт век, инсталираната мощност е повишена до 11 MW. Старата техника напълно изчерпа ресурса си едва през 2009 г., след което е извършена пълна реконструкция, включително полагане на допълнителни тръбопроводи за охлаждане. Опитът от успешна работа подтикна енергийните инженери да построят други геотермални електроцентрали. Днес те са пет в Русия.

Как работи

Базова линия: в дълбините на земната кора има топлина. Тя трябва да се преобразува в енергия, например електрическа. Как да направите това? Принципът на работа на геотермална централа е доста прост. Под земята водата се изпомпва през специален кладенец, наречен вход или инжектиране (на английски, т.е. инжектиране). За да се определи подходящата дълбочина, е необходимо геоложко проучване. Близо до пластовете, нагрявани от магма, в крайна сметка трябва да се формира подземен поток, който играе ролята на топлообменник. Водата е силно нагрята и преобразувана в пара, която се подава към друга турбина, свързана към оста на генератора през друга шахта (работна или производствена). На пръв поглед всичко изглежда много просто, но на практика геотермалните централи са много по-сложни и имат различни конструктивни характеристики поради оперативни проблеми.

Предимства на геотермалната енергия

Този метод за получаване на енергия има неоспорими предимства. Първо, геотермалните електроцентрали не изискват гориво, чиито запаси са ограничени. Второ, оперативните разходи се намаляват до разходите за технически регламентирана работа по планираната подмяна на компоненти и поддръжка на процеса. Период на изплащане инвестициите са няколко години. Трето, такива станции могат да се считат за екологични. Има обаче остри точки на този етап, но за тях по-късно. Четвърто, не се изисква допълнителна енергия за технологични нужди, помпи и други приемници на енергия се захранват от добитите ресурси. Пето, инсталацията, освен че работи по предназначение, може да доведе до обезсоляване на водата от Световния океан, на брега на която обикновено се изграждат геотермални електроцентрали. Плюсовете и минусите обаче присъстват в този случай.

недостатъци

Снимките изглеждат прекрасно. Огражденията и инсталациите са естетични, облаци от черен дим не се издигат над тях, само бяла пара. Но не всичко е толкова красиво, колкото изглежда. Ако геотермалните електроцентрали се намират в близост до населени места, жителите на квартала са раздразнени от шума, произвеждан от предприятията. Но това е само видимата (или по-скоро звукова) част от проблема. При пробиване на дълбоки кладенци никога не може да се предвиди какво точно ще дойде от тях. То може да бъде токсичен газ, минерална вода (не винаги лекарствена) или дори масло. Разбира се, ако геолозите се сблъскат с пласт от минерали, то тогава е дори добро, но такова откритие може напълно да промени обичайния начин на живот на местните жители, следователно регионалните власти дават разрешение за провеждане на изследователски работи изключително неохотно. Като цяло е доста трудно да се избере място за електроцентрала на газова турбина, в резултат на нейното функциониране може да има повреда на земята. Условията в земната кора се променят и ако източникът на топлина загуби топлинния си потенциал във времето, разходите за изграждане ще бъдат напразни.

Как да изберем място

Въпреки многобройните рискове, геотермалните електроцентрали се строят в различни страни. Предимствата и недостатъците на всеки метод за получаване на енергия. Въпросът е колко други ресурси са налични. В крайна сметка, енергийната независимост е една от основите на държавния суверенитет. Една страна може да няма минерални запаси, но има много вулкани, като например Исландия.

Трябва да се има предвид, че наличието на геоложки активни зони е необходимо условие за развитието на геотермалната индустрия. Но при вземането на решение за изграждането на такова съоръжение е необходимо да се вземат предвид въпросите на безопасността, следователно, като правило, геотермалните електроцентрали не се изграждат в гъсто населени райони.

Следващата важна точка е наличието на условия за охлаждане на работния флуид (вода). Морското и океанското крайбрежие е подходящо място за GTES.

Камчатка

Русия е богата на всички видове природни ресурси, но това не означава, че няма нужда от грижа за тях. Геотермалните електроцентрали се строят в Русия и все по-активно през последните десетилетия. Те частично осигуряват необходимостта от енергийни доставки в отдалечени райони на Камчатка и Курили. В допълнение към вече споменатата Паужецка ГТПП е пусната в експлоатация 12-мегаватова Верхне-Мутновска ГТПП (1999 г.) на Камчатка. Много по-мощна е нейната геотермална централа Mutnovskaya (80 MW), разположена близо до същия вулкан. Заедно те осигуряват повече от една трета от количеството енергия, консумирана от даден регион.

Курилските острови

Регион Сахалин е подходящ и за изграждане на предприятия за производство на геотермална енергия. Има две от тях: Менделеевска и Океанска ГТП.

ГЕНОС Менделеев е предназначен за решаване на проблема с електрозахранването на остров Кунашир, където градско село Южно-Kurilsk. Името на станцията не е в чест на великия руски химик: това е името на островния вулкан. Строителството започва през 1993 г., девет години по-късно компанията е пусната в експлоатация. Първоначално капацитетът беше 1,8 MW, но след обновяване и пускане на следващите две линии, той достигна пет.

На Курилските острови, на остров Итуруп, през същата 1993 година е положен още един ГТЕС, наречен „Океаник“. Тя е спечелила през 2006 г., а година по-късно достигна проектния капацитет от 2,5 MW.

Световен опит

Руски учени и инженери станаха пионери в много индустрии приложна наука но геотермалните електроцентрали все още са измислени в чужбина. Първият в света GTES (250 kW) е италиански, започва работата си през 1904 г., неговата турбина е въртяна от пара, идваща от естествен източник. Преди това подобни явления бяха използвани само за терапевтични и курортни цели.

Понастоящем позицията на Русия в използването на геотермална топлина също не може да се нарече напреднала: незначителен процент от електроенергията, генерирана в страната, представлява пет станции. Тези алтернативни източници са от най-голямо значение за икономиката на Филипините: те представляват един киловат от всеки пет произведени в страната. Други страни, включително Мексико, Индонезия и Съединените щати, се придвижиха напред.

В ОНД

Нивото на развитие на геотермалната енергия се влияе до голяма степен не от технологичния „напредък” на дадена страна, а от осъзнаването на нейното ръководство за спешната нужда от алтернативни източници. Разбира се, има и “ноу-хау” по отношение на методите за справяне със скалата в топлообменници, методи за контролиране на генератори и други електрически части на системата, но цялата методология отдавна е известна на специалистите. Много постсъветски републики проявиха голям интерес към изграждането на геотермална централа през последните години. Таджикистан проучва райони, които са геотермално богатство на страната, в процес на изграждане на 25-мегаватова станция "Jermampyur" в Армения (регион Сюник) и се провеждат съответните изследвания в Казахстан. Горещите извори на Брестския регион станаха обект на интерес от страна на белоруските геолози: те започнаха пробно пробиване на две километрова кладенец Вичулковская. Като цяло има вероятност за бъдещето на геоенергията.

Обаче, топлината на Земята трябва да се обработва внимателно. Този природен ресурс също е ограничен.