Потенціал геотермальної енергії в Україні представлено в таблиці 6.1 та рисунку 6.1

Таблиця 6.1 - Потенціал геотермальної енергії в Україні

№ п/п	Області	Кількість теплоносія, що видобувається при експлуатації з підтримкою пластового тиску, тис. м3/добу		Тепловий потенціал термальних вод, МВт		Річна економія, тис. т у.п.
1	Вінницька	0		0		0
2	Волинська	0		0		0
3	Дніпропетровська	0		0		0
4	Донецька	0		0		0
5	Житомирська	0		0		0
6	Закарпатська	239,4		490		510
7	Запорізька	0		0		0
8	Івано-Франківська	0		0		0
9	Київська	0		0		0
10	Кіровоградська	0		0		0
11	Луганська	0		0		0
12	Львівська	0		0		0
13	Миколаївська	1620		2820		1900
14	Одеська	1350		2350		1600
15	Полтавська	5,9		9,2		9,9
16	Рівненська	0		0		0
17	Сумська	4,2		15,8		17
18	Тернопільська	0		0		0
19	Харківська	0,4		1,3		1,4
20	Херсонська	2430		4230		2900
21	Хмельницька	0		0		0
22	Черкаська	0		0		0
23	Чернівецька	0		0		0
24	Чернігівська	37,2		58,3		62,7
25	АР Крим	21600		37600		25600
ВСЬОГО			585,4		47574,6		32601

Геотермальні райони підрозділяють на 3 класи:

• гіпертермальні з температурним градієнтом більш 80⁰С/км - розташовані в зонах поблизу границь континентальних платформ -Тоскана в Італії;

• напівтермальні -40 80⁰С/км - розташовані удалині від границь платформ, але зв'язані з аномаліями, наприклад, глибокими природними водоносними шарами або роздробленими сухими породами - район Парижа;

• нормальні - менш 40⁰С/км, де теплові потоки складають 0,06 Вт/м². У цих районах витяг геотермального тепла - поки недоцільно.

Внутрішня структура Землі і потік геотермальної енергії представлено на рис. 6.2.

Рисунок 6.2. - Внутрішня структура Землі і потік геотермальної енергії

Тепло виходить завдяки: (1)природної гідротермальної циркуляції, при якій вода проникає в глибокі шари, нагрівається, перетворюється в суху пару, пароводяну суміш або просто нагрівається й утворить гейзери, гарячі джерела, (2)штучному перегрівові, зв'язаному з охолодженням лави, що застигає, (3)охолодженню сухих скельних порід. Сухі скельні породи в плині мільйонів років накопичували тепло. Відбір тепла від них можливий прокачуванням води через штучно створені розриви, шпари й ін. Створені Гео ТЕС працюють на природній гідротермальній циркуляції, а також на штучному перегріві за рахунок витягу тепла із сухих скельних порід.

Геотермальна енергія володіє низькими термодинамічними властивостями. Це енергія низької якості(35%) і низкою щільності(0,06Вт/м²), з низькою температурою теплоносія. Найкращий спосіб її використання - комбіноване застосування для обігріву і вироблення електроенергії. При потребі в теплі з температурою до 100⁰С доцільно неї використовувати тільки для обігріву, якщо температура теплоносія нижче 150⁰С. При температурі теплоносія 300⁰С і вище доцільно її комбіноване використання. Тепло доцільно використовувати поблизу місця видобутку, для обігріву жител і промислових будинків, особливо в зонах холодного клімату. Такі геотермальні системи використовуються, наприклад, в Ісландії. Тепло також використовується для обігріву теплиць, сушіння харчових продуктів і т.д. Застосування геотермальної енергії визначається капітальними витратами на спорудження шпар. Їхня вартість экспоненциально зростає зі збільшенням глибини буравлення.

Загальна кількість тепла, що витягається від теплоносія, може бути збільшене за рахунок повторного накачування в шпари, тим більше, що небажано залишати на поверхні ці сильно мінералізовані води по екологічних причинах. Геотермальні енергостанції розташовуються в гіпертермальних районах, рис.6.3, поблизу природних гейзерів і пароводяних джерел 1 з температурою води і пари 200...280⁰С і використовують природні виходи тепла 2 (енергостанція 3) і спеціально пробурені свердловини 4 (енергостанція 5).

Рисунок 6.3 - Використання потоку геотермальної енергії

Схема витягу тепла із сухих гірських порід включає нагнітальну 1 і водозабірну 2 свердловини, рис. 6.4 Скеля на глибині 5-7 км дробиться гідровибухом за допомогою холодної води, що нагнітається під тиском у свердловину. Після попереднього дроблення порід вода нагнітається через нагнітальну свердловину, фільтрується через скельні породи на глибині 5 км при t=250⁰С, тепла вода повертається на поверхню через водозабірну свердловину.

Рисунок 6.4 - Схема витягу тепла із сухих гірських порід

Використання геотермальної енергії для виробництва електроенергії може здійснюватися за різнихми схемами:

1. турбінний цикл з одним робочим тілом з водою або хладоном показаний на рис.6.5.

П- теплообмінник (парогенератор), де геотермальне тепло передається хладонові, нагріває і випаровує його, Т- турбіна, Г-генератор, К- конденсатор, Н- насос

Рисунок 6.5 - Використання геотермальної енергії для виробництва електроенергії в тепловому двигуні з одним робочим тілом (зводою або фреоном)

При використанні низькотемпературного геотермального джерела для приведення в дію турбіни замість води застосовують рідини з більш низькою температурою паротворення, наприклад, хладон або аміак. Особливі труднощі виникають з теплообмінниками через високу концентрацію хімічних речовин у воді зі свердловин.

2. схема прямого парового циклу, рис.6.6. Вода з парою від геотермального джерела подається в пароводяний сепаратор, де пара відокремлюється від води і надходить у турбіну. Вода повертається під землю. Відпрацьований у турбіні пар конденсується, і конденсат також накачується під землю.

Найбільші геотермальні електростанції:

Гейзери - США - 1.596.000 кВт - 22агрегату - 1985р. будівлі

Серро-Прието - Мексика - 620.000 кВт - 9агрегатів - 1987р. будівлі

Тиви - Філіппіни - 330.000 кВт - 6 агрегатів - 1982р. будівлі

Макилинг-Банахао - Філіппіни - 330.000 кВт - 6 агрегатів - 1984р. будівлі

Ларделло - Італія - 185.000 кВт - 11 агрегатів - 1949р. будівлі

Уайракей - Нова Зеландія - 140.000 кВт - 8 агрегатів - 1978р. будівлі

Камоджанг - Індонезія - 140.000 кВт-3агрегати-1988р. будівлі

Паужетська-Камчатка - Росія - 11.000 кВт - 3 агрегати - 1980р. будівлі

Капітальні витрати на будівництво Гео ТЕС у даний час порівнянні з витратами на АЕС і складають 1500-2500$ на 1 кВт встановленої потужності.

пароводяний сепаратор- ПС, редуктор- Р, Т- турбіну, Г-генератор, К- конденсатор, Н- насос

Рисунок 6.6 - Використання геотермальної енергії для виробництва електроенергії в прямому паровому циклі