28.06.2013

Горячая энергия Земли

В Германии уже многие годы популярны частные системы геотермального отопления. Такую можно установить во дворе своего дома, заплатив за удовольствие использования возобновляемого источника энергии 20 тысяч евро. Банк даст на установку специальный кредит на выгодных условиях – до 50 тысяч евро, а государство обеспечит особый «зеленый» тариф – 30 евроцентов за 1кВтч. Страна дотирует экологически чистые и безопасные источники энергоснабжения, даже если они пока не могут конкурировать с традиционными энергоресурсами.

И не только в Германии. Открывая кран в модном ресторане «Жемчужина», построенном над подземным резервуаром с горячей водой в Рейкьявике, на спа-курорте на итальянском островке Искья, или в обычной квартире в Мюнхене, возможно, вы даже не задумаетесь о том, что воду, текущую из крана, согрело тепло подземных горных пород или даже раскаленных недр вулкана. Земля хранит невидимый нам неиссякаемый источник энергии — подземные термальные воды. Человек извлек воду из глубин и заключил в трубы, чтобы она согревала его жилище, наполняла купальни, превращалась в электроэнергию.

Солидная история

Более ста лет чистая (ведь геотермальные электростанции работают, не сжигая топлива, а значит, не выделяя СО2), возобновляемая (так как ее запасы практически неисчерпаемы) постоянно доступная геотермальная энергия используется европейцами без причинения ущерба окружающей среде.

Первый в мире эксперимент по производству электроэнергии из геотермального пара провел Пьеро Джинори Конти 4 июля 1904 года в Южной Тоскане. В ходе демонстрации горячий пар из скважины привел в действие маленькую турбину, которая заставила засиять пять обыкновенных лампочек. В 1913 году там же, в Долине дьявола, построили геотермальную станцию мощностью 250 кВт, которая целых полвека оставалась единственной в мире. Холодная вода закачивается в раскаленную гранитную породу, горячий пар при температуре 200°C под высоким давлением возвращается наверх, на турбины – так вырабатывается электричество. До сих пор в Лардерелло туристам, попавшим на экскурсию местного Геотермального музея, наряду с историческими фотографиями, моделями ГеоЭС и демонстрационной 600-метровой скважиной показывают старое здание столетней ГеоЭС и рядом – современную, самую мощную в Италии станцию, пришедшую на смену прежней. Сегодня здесь производится 5000 ГВт в год – это 10% всего электричества, вырабатываемого за счет геотермальной энергетики в мире. Этого хватает, чтобы обеспечить энергией миллион итальянских домов.

Не только электричество, но и отопление

По данным за 2011 год, в Европе насчитывается 216 систем геотермального централизованного отопления общей мощностью 4900 МВтч. Высокотемпературное тепло вулканических районов и сухих горных пород отапливает частные дома и целые кварталы, офисы и магазины, теплицы, фермы и фабрики. Горячая вода с большой глубины подается по скважине наверх в турбину станции и отдает свое тепло для производства электричества. Затем вода, охлажденная со 150 до 70 градусов, направляется в систему теплоснабжения для обогрева помещений. Таким образом, ее температура падает до 50 градусов. Воду направляют во вторую пробуренную скважину, и уже на глубине она нагревается снова и в очередной раз поступает на поверхность.

С помощью современных технологий можно не только находить на глубине тепло, но и использовать среднюю температуру верхних слоев земной коры, которая составляет 7 – 12°C на глубине 100 м. Если эта энергия используется для отопления зданий, то тепловые насосы повышают низкие температуры до нужного уровня. Простейший тепловой насос можно устроить даже на даче для обогрева или охлаждения теплицы или садового домика, и это не потребует больших затрат и усилий.

Эпицентры геотермальной энергии

В Швеции тепловые насосы используются уже более 40 лет и устанавливаются в 90% новых жилых домов: сегодня таких систем в стране насчитывается более 300 тысяч. Геотермальная энергия отапливает и аэропорт Стокгольм-Арланда. Под терминалом аэропорта находится подземный двухкилометровый резервуар на 2 кубометра воды. Летом вода из резервуара используется для охлаждения, а зимой – для отопления полмиллиона квадратных метров терминала.

Однако европейский лидер в «укрощении» тепла земли – Исландия. Она находится на 4 месте в мире по использованию геотермальной энергии. Страна получает две трети электричества из возобновляемых источников энергии, половину которого вырабатывают 7 геотермальных электростанций. Геотермальные воды в основном используются для отопления жилых зданий, офисов, даже бассейнов. Геотермальная система централизованного отопления Рейкьявика – самая большая в мире. Ежегодно через нее проходят 60 миллионов кубометров горячей воды. В Рейкьявике 95% всех зданий отапливаются именно за счет тепла подземных вод. Вода поступает из 4 низкотемпературных геотермальных полей вблизи города и напрямую поступает в краны и батареи жителей столицы и пяти пригородов – это на 70% покрывает потребности теплосети. Кроме того, энергию для отопления с 1998 года вырабатывает станция Несйавелир. Благодаря геотермальной энергетике Рейкьявик стал одним из самых чистых городов в мире, значительно сократив выбросы СО2.

Хотя Исландия и Турция признаны мощными центрами развития геотермальной энергетики в Европе, в последнее время Германия становится новым перспективным игроком на рынке. Португалия, Испания, Франция также развивают эту отрасль. И хотя усовершенствованные геотермальные системы, которые позволяют получить электричество из тепла Земли, закачивая воду под давлением в сухие нагретые породы, еще полностью не доказали свою экономическую целесообразность, 11 проектов таких систем разрабатываются в Хорватии, Франции, Германии, Венгрии, Ирландии, Великобритании, Словакии, Словении, Испании.

Общая установленная мощность ГеоЭС Европы в 2011 году составила 1600 МВт. Ожидается, что к 2018 году в стадии исследования и разработки будут находиться проекты еще на 1600 МВт. 59 станций, из них 47 в странах ЕС, выработали почти 11 миллионов МВтч «зеленой» электроэнергии. Кроме того, в ЕС сейчас строятся еще 109 новых станций. С 2002 года ЕС профинансировал 9 проектов по развитию геотермальной энергетики на общую сумму 20 миллионов евро.

Флагманом стал проект ГеоЭС в Сульц-Су-Форе (Франция), основанный на использовании усовершенствованных геотермальных систем. На его осуществление ЕС выделил 5 миллионов евро, а общая стоимость составит 26 миллионов евро. Проект стартовал в 2004 году, три скважины пробурили на глубину 5 тысяч метров, и в 2008 году здесь начались работы по строительству наземных установок для превращения тепла Земли в электричество. Возведенная ГеоЭС мощностью в 1,5 МВт станет учебным центром для европейских научно-исследовательских групп и испытательным полигоном для отработки технологий, которые в будущем позволят перейти на новейшие геотермальные технологии промышленного масштаба – мощностью 25 МВт. Проект осуществляется консорциумом девяти партнеров из трех стран ЕС и Норвегии.

Будущее «теплой» энергии

Несмотря на совершенствование геотермальных технологий, прогресс в этой сфере энергетики идет гораздо медленнее, чем у других возобновляемых источников. В Европе 60% возобновляемых источников энергии приходится на долю гидроэнергетики, 21% — это сила ветра, 17% — биомасса, и только по скромному одному проценту достается солнечной и геотермальной энергии.

Развитие геотермальной энергетики сдерживают многие факторы. Прежде всего, это достаточно дорого: здесь добыча и обработка стоит больше, чем получение энергии из ветра и воды. Кроме того, пока что отсутствует единая стратегия ее развития в странах Европы. Например, из 23 стран ЕС, имеющих льготные «зеленые» тарифы на возобновляемые источники энергии, только 10 стран распространяют их и на геотермальную энергию.

Только в ряде европейских стран, таких, как Италия и Исландия, геотермальная энергетика доказала свою экономическую состоятельность по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии. Во многом этот успех связан с тем, что в этих странах много высокотемпературных источников и они расположены в непосредственной близости к конечному потребителю.

Но, учитывая все «за» и «против», а также пристальное внимание ЕС к возобновляемым источникам энергии, можно предположить, что подземная энергия Земли не останется за бортом прогресса и в ближайшем будущем оправдает свой чрезвычайно высокий потенциал.

logo