Геотермальная энергия

В мире промышленное освоение геотермальных ресурсов началось после создания и пуска в Италии в 1916 г. геотермальной электростанции мощностью 7.5 МВт с тремя турбинами фирмы "Франко Този" мощностью по 2,5 МВт каждая. Однако широкое промышленное строительство геотермальных электростанций было развернуто только в 60-х гг. в США, Новой Зеландии, Японии, Исландии и других странах.

Суммарная установленная мощность действующих на конец 1990 г. ГеоТЭС по всем странам мира оценивается в 7.3 млн. кВт. Наибольший прогресс в этой области достигнут в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, причем только на создание новых технологий за последние 20 лет затрачено около 2 млрд. долларов США.

Рассмотрим области применения геотермального тепла в различных регионах России. Основными направлениями развития генерирующих мощностей в энергетике страны на ближайшую перспективу является техническое перевооружение и реконструкция электростанций, а также ввод новых генерирующих мощностей. Прежде всего, это строительство парогазовых установок с КПД 55…60%, что позволит повысить эффективность существующих ТЭС на 25..40%. Следующим этапом должно стать сооружение тепловых электростанций с использованием новых технологий сжигания твердого топлива и со сверхкритическими параметрами пара для достижения КПД ТЭС, равного 46..48%. Дальнейшее развитие получат и атомные электростанции с реакторами новых типов на тепловых и быстрых нейтронах.

Важное место в формировании энергетики России занимает сектор теплоснабжения страны, который является самым большим по объему потребляемых энергоресурсов – более 45% их общего потребления. Электростанциями отпускаются более 34% всего тепла, котельными – примерно 50%. В соответствии с энергетической стратегией России до 2020 года планируется рост теплопотребления в стране не менее чем 1,3 раза. Повышение цен, которое произошло в последние годы, на органическое топливо (газ, мазут, дизельное топливо) и на его транспортировку в отдельные районы России и, соответственно, объективный рост отпускных цен на электрическую и тепловую энергии принципиально изменяют отношения к использованию возобновляемых источников энергии: геотермальной, ветровой, солнечной и энергии биомасс. Так, развитие геотермальной энергетики в отдельных регионах страны позволяет уже сегодня решать проблему электро- и теплоснабжения, в частности, на Камчатке, Курильских островах, а также на Северном Кавказе и в отдельных районах Сибири и европейской части России. В числе основных направлений совершенствования и развития систем теплоснабжения должно стать расширение использования местных и нетрадиционных возобновляемых источников энергии и, в первую очередь, геотермального тепла земли.

Уже в ближайшие 7 – 10 лет с помощью современных технологий локального теплоснабжения благодаря геотермальному теплу можно сэкономить значительные ресурсы органического топлива.

Наряду с огромными ресурсами органического топлива Россия располагает значительными запасами тепла земли, которые могут быть приумножены за счет геотермальных источников, находящихся на глубине от 300 до 2500 метров в основном в зонах разломов земной коры. Территория России хорошо исследована, и сегодня известны основные ресурсы тепла земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе и энергетический. Более того, практически везде имеются запасы тепла с температурой от 30 до 220 ºС.

В 1965-1967 годах на Камчатке были построены две ГеоЭС: Паужетская, которая до сих пор работает и производит самую дешевую электроэнергию, и Паратунская - первая в мире ГеоЭС с бинарным циклом, являющаяся прототипом около 400 ГеоЭС, построенных в других странах. Однако после этого ГеоЭС не строились, так как цены на органическое топливо и его доставку были низкими и строительство ГеоЭС считалось не рентабельным, а экологические проблемы в то время не были так актуальны.

В связи с изменением цен на топливо и транспорт, а также переделом форм собственности, в России в 90-е годы было создано несколько акционерных обществ: АО «Энергия», АО «Интергеотерм», АО «Наука» и другие, которые при поддержке Миннауки России, Минэнерго России, РАО «ЕЭС России» и РАН организовали производство отечественного оборудования для ГеоЭС и ГеоТС. Сегодня в России ГеоЭС и ГеоТС работают и строятся на Камчатке и на Курильских островах.

Верхне–Мутновская ГеоЭС (ВМГеоЭС) полностью создана Российскими учеными, специалистами и производителями оборудования (АО «КТЗ», АО «ЗиО» и другие) в короткие сроки, так как при этом был использован богатый опыт отечественного энергомашиностроения, в том числе атомной и оборонной промышленности. Одновременно с созданием ВМГеоЭС ОАО «Камчатскэнерго» построило ВЛ от Мутновского геотермального поля до города Елизово (77 км), которые успешно эксплуатируются уже 3 год, и мощную электроподстанцию в городе Елизово, способную принимать до 200 МВт(э).

Опыт эксплуатации Верхне-Мутновской ГеоЭС подтвердил правильность принятых научно-технических решений. Зимой 2001 года два энергетических блока надежно работали и постоянно выдавали в электросеть мощность более 100% номинальной, а сейчас успешно работают все три энергоблока. Опытно-промышленная Верхне-Мутновская геотермальная электростанция - это самостоятельное ОАО ОП ВМГеоЭС, которое предназначено, прежде всего, для отработки нового оборудования, внедрения технологий в области геотермальной энергетики, исследования геотермального резервуара и производства электроэнергии.

В то же время почти вся Камчатка и другие регионы России располагают значительными запасами геотермальной воды с температурой более 85 ˚С, позволяющей получать электроэнергию на ГеоЭС с бинарным циклом. Использование блочных ГеоЭС с бинарным циклом мощностью от 300 кВт до 10 МВт будет способствовать обеспечению удаленных поселков Камчатки, Чукотки и Сибири электричеством и теплом. Поэтому следующим этапом является создание четвертого энергоблока ВМГеоЭС и исследования комбинированной ГеоЭС с бинарным циклом.

Создание ВМГеоЭС вместе с ВЛ, двумя электроподстанциями и строительством дороги (60 км) открыло путь к освоению Мутновского геотермального поля. Это геополе хорошо изучено, здесь пробурено более 90 скважин различного типа. Сегодня потенциал Мутновского геотермального поля оценивается в 300 МВт.

В 2002 году ОАО «Геотерм» при активной поддержке правительства, Минфина России и РАО «ЕЭС России» завершило строительство Мутновской ГеоЭС-1 мощностью 50 (2×25) МВт.

Создание и строительство первой очереди Мутновской ГеоЭС- хороший пример современного международного сотрудничества в области энергетики. Этот проект реализуется при участии кредита (99,9 млн. дол.) Европейского банка реконструкции и развитии (ЕБРР), который ОАО «Геотерм» получил под гарантии правительства России (заем Минфина России). Основное энергетическое оборудование для МГеоЭС изготовлено в нашей стране (около 80%), а остальная часть – в Германии, на Украине, в США и в Финляндии.

Международные тендеры на строительство Мутновской ГеоЭС «под ключ» выиграли Российские организации: ВО «Технопромэкспорт» - строительство энергетического блока; ОАО «Камчатагропромстрой» - обустройство геотермального поля; ОАО «Сахалингеология» - ремонт скважин и бурение новых. Основной учредитель ОАО «Геотерм» - РАО «ЕЭС России»; оно же является инвестором и организатором развития геотермальной энергетики на Камчатке. Европейский банк при поддержке Мирового экологического фонда (GEF) выделил ОАО «Геотерм» грант для разработки бизнес-плана II очереди МГеоЭС. Тендер на подготовку бизнес-плана выиграла известная английская компания PB Power, которая в сотрудничестве с Российскими компаниями и специалистами подготовила бизнес-план, показала перспективу и привлекательность строительства II очереди МГеоЭС. На Камчатке создана современная строительная инфраструктура, которая позволит сразу после окончания строительства I очереди МГеоЭС перейти к строительству II очереди МгеоЭС мощностью 100 МВт – МГеоЭС-II.

Успешная реализация проекта МГеоЭС-I открывает путь зарубежным банкам, сбербанку России и крупным инвесторам для участия в строительстве МГеоЭС-II. В связи с уменьшением выбросов СО₂ в атмосферу в центре Камчатки GEF планирует выделить грант до 15 млн. долларов на строительство МГеоЭС-II.

Исходя из сказанного, строительство и пуск в эксплуатацию МГеоЭС-II становится весьма привлекательным проектом для банков и инвесторов, так как срок его окупаемости уменьшается и, как следствие, возрастает прибыль инвесторов.

Из всего вышесказанного можно сделать следущие выводы:

Практически на всей территории России имеются уникальные запасы геотермального тепла с температурами теплоносителя (вода, двухфазный поток и пар) от 30 до 220 ˚С.

В последние годы в России на основе крупных фундаментальных исследований были созданы геотермальные технологии, способные быстро обеспечить эффективное применение тепла земли на ГеоЭС и ГеоТС для получения электроэнергии и тепла.

Геотермальная энергетика должна занять важное место в общем балансе использования энергии. В частности, для реструктуризации и перевооружения энергетики Камчатской области, Курильских островов и частично Приморья, Сибири и Северного Кавказа следует использовать собственные геотермальные ресурсы.

Широкомасштабное внедрение новых схем теплоснабжения с тепловыми насосами с использованием низкопотенциальных источников тепла позволит снизить расход органического топлива на 20…25 %.

Для привлечения инвестиций и кредитов в энергетику следует выполнять эффективные проекты и гарантировать своевременный возврат заемных средств, что возможно только при полной и своевременной оплате электричества и тепла, отпущенных потребителям.

В России разработана, построена и пускается в эксплуатацию первая в мире экологически чистая геотермальная электрическая станция.

Создание и строительство ВМГеоЭС показывают, что в России создана геотермальная промышленность, способная в короткие сроки построить серию геотермальных электрических и тепловых станций блочного типа для Камчатки и Курильских островов, которые полностью удовлетворяют их потребности в электроэнергии и тепле.

пуск в эксплуатацию ВМГеоЭС открывает реальный путь освоения Мутновского геотермального поля, так как для этого в трудно доступных местах была построена мощная ВЛ протяженностью 90 км и в основном построена дорога протяженностью 60 км.

Эксплуатация Верхне – Мутновской ГеоЭС позволит подавать электроэнергию в центр Камчатки, а так же обеспечивать электроэнергией строительство первой очереди Мутновской ГеоЭС мощностью 40 (2×20) МВт, которое уже началось при финансовой поддержке (кредит) Европейского банка реконструкции и развития.

Верхне – Мутновскую ГеоЭС можно рассматривать как опытно – промышленную электростанцию в развитии геотермальной энергетики России. Так, уже сегодня планируется увеличение ее мощности до 19 МВт путем строительства дополнительного энергетического блока с комбинированным циклом (паровая турбина 2,5 МВт + бинарная установка на изопентане 5,5 МВт).

Создание и пуск в эксплуатацию модульных геотермальных электрических и тепловых станций, а также создание ГеоЭС с комбинированным циклом вновь вводят Россию в число передовых стран в области геотермальной энергетики.