Геотермальные станции: из заветной мечты — в заманчивую реальность

В различных средствах массовой информации все чаще проскальзывают сообщения о возможной нехватке ископаемых природных ресурсов. Нефть и газ, уголь и металлы — их запасы в толще Земли не бесконечны. А бесконтрольное использование и варварские методы добычи не только способствуют сокращению объема ресурсов, но и негативно сказываются на состоянии окружающей среды. Поэтому в центре внимания сотен ученых из разных стран мира поиск альтернативных источников энергии. В числе реалистичных и перспективных разработок — использование геотермальной энергии планеты. Практическая реализация данной идеи уже имеет место: в мире уже построено несколько геотермальных электростанций, способствующих сокращению затрат на обогрев и освещение жилых и коммерческих объектов. И специалисты уверены: инвестиции в эту сферу науки оправдают себя в ближайшие годы, спасая человечество от вынужденного прозябания в темноте и холоде.

Работа геотермальной станции: школьный курс в деталях

Источник геотермальной энергии — магма планеты. Из школьного курса географии известно, что это вещество раскалено до предела, и его тепловая энергия измеряется цифрами, выходящими за пределы понимания. Около 100 миллиардов мегаватт-часов ежегодно — эта величина в разы больше, чем суммарное потребление энергии во всех странах мира. Научиться использовать это богатство для бытовых и производственных нужд — золотая мечта человечества, поставленного перед фактом «конечности» имеющихся природных ресурсов.

«Добраться» до магмы можно с помощью паровых или водяных скважин значительной глубины. Практический опыт их бурения успешен. Энергия, полученная в результате предпринятых изысканий, была направлена на нагрев воды и прочих теплоносителей, запускающих в работу генераторные турбины для производства тепловой энергии. Доказано, что охлаждение нагретой ранее жидкости в конденсаторе экономически целесообразно и безопасно для окружающей среды. Существенные плюсы без критических минусов — именно так выглядит сегодня принцип работы геотермальной электростанции, которые уже называют источником энергии будущего.

Источники геотермальной энергии и особенности их использования

Основным ресурсом может выступать не только вода. В качестве альтернативы рассматривается сухой пар, влажный пар (смесь сухого пара и воды), разогретые камни, магма и геотермальные воды (водная среда, разогретая магмой до сравнительной высокой температуры). В зависимости от типа и температуры среды, может быть использован один из следующих методов преобразования геотермальной энергии в электрическую:

• Прямой метод — основан на применении сухого пара.
• Непрямой метод — подразумевает использование водного пара с температурой воды более 180 °C, чтобы она могла поступать через скважину под собственным давлением. При уменьшении давления часть воды мгновенно нагревается до парообразного состояния и проходит через турбину. Оставшаяся вода поступает обратно в скважину для дальнейшего нагрева или может сразу направляться на обогрев объектов. Перечисленные процессы требуют применения сложной техники, что способствует удорожанию полученного электричества и тепла. Но даже в этом случае стоимость полученных ресурсов будет ниже, чем стоимость централизованного энергоснабжения и отопления.
• Смешанный метод — базируется на применении смеси геотермальных вод с другими типами жидкостей. Их считают выгодными из-за возможности использовать воду сравнительно низкой температуры, которая более доступна и не содержит бесполезных посторонних примесей.

Основная задача альтернативного энергоснабжения — получение и «обработка» пара или горячей воды из недр земли, энергия которых расходуется на питание электрического генератора и обеспечивает выработку недорогого электричества.

Преимущества и недостатки энергии геотермальных электростанций

Грандиозные планы на использование ГеоТЭС обусловлены их многочисленными достоинствами. В числе приоритетных преимуществ отмечают:

• Экологическую безопасность объектов и их эксплуатации. Использование возобновляемых источников энергии с бесконечно большим запасом не оказывает влияние на состояние окружающей среды.
• Исключительно высокие запасы мощности. Даже сегодня, в условиях интенсивного экономического развития экономики большинства стран мира геотермальная энергия способна с лихвой покрыть все энергозатраты.
• Невысокий уровень цен. Дорогостоящее ископаемое топливо во многом способствует удорожанию тепловой энергии. В отношении альтернативных источников этот принцип не действует из-за отсутствия топливных затрат, поэтому стоимость полученной энергии будет оставаться стабильной и доступной.
• Низкие затраты на обслуживание геотермальных установок.
• Неиссякаемые запасы энергии, которые не зависят от природных катаклизмов, сезонных изменений и прочих внешних факторов.
• Бесперебойную работу ГеоТЭС в режиме 24/7.
• Минимум шума в процессе эксплуатации.
• Незначительную площадь территории, которую необходимо выделить для реализации проектов постройки и запуска геотермальных станций.
• Энергобезопасность и независимость, доступность для всех без исключения стран, что исключает конфликты сторон и попытки экономического давления из-за мирового раздела ценных природных ресурсов.

Некоторые ограничения в планы по получению и внедрению геотермальной энергии вносят следующие недостатки геотермальных электростанций:

• Интенсивное водопотребление, что со временем может стать причиной дефицита пресной воды.
• Наличие в геотермальных водах парниковых газов и токсичных веществ, неправильное извлечение и утилизация которых могут вызвать загрязнение атмосферы и грунта.
• Привязка запасов геотермальных источников к разломам земной коры, которая доступна на территории лишь некоторых стран: США, Индонезии, Мексики, Филиппин, Кении и Исландии. Поэтому в будущем может возникнуть риск попыток давления этих государств на мировое сообщество и одностороннее повышение цен на новый вид энергии.

Также в числе ограничений – риск проявления сейсмической активности в местах постройки и эксплуатации геотермальных станций. Практический опыт доказал тесную связь количества и интенсивности землетрясений с числом построенных и работающих ГеоТЭС.

Перспективы использования геотермальной энергии

По состоянию на 2019 год в ряде стран Европы построены и запущены несколько станций суммарной мощностью около 75 МВт. Через пять лет указанный объем планируют довести до уровня в 17 ГВт. Основная ставка делается на Индонезию, Турцию, Кению и Филиппины, где разработка нового природного источника энергии ведется наиболее активно. Ученые предсказывают, что уже через несколько десятков лет геотермальная энергия составит 1/6 мирового энергоснабжения.