2. Петротермальные ресурсы

Тепло раскаленных «сухих» недр, казалось бы, проще всего использовать путем бурения опускной и подъёмной скважин и дробления породы между ними на глубине их погружения (так называемой «сбойки»), после чего в опускную скважину закачивают воду, а из подъемной получают пар. К сожалению такой экономически приемлемой технологии пока не создано — имеются лишь опытные системы.

В это же время тепло «поверхностных» слоев Земли толщиной 2—3 (иногда до десятков) метра уже широко используются в качестве низкотемпературного источника в тепловых насосах. Техника использования кратко описана в предыдущем разделе. Появился даже специальный термин «геотермальные теплонасосные системы» (ГТСТ). В настоящее время общая мощность установленных в мире ГТСТ составляет 7 млн. кВт, единичная мощность колеблется от 5,5 кВт в индивидуальном жилье до 150 кВт в административных и общественных зданиях.

Интересный опыт использования энергии грунта осуществлен в немецком городе Ульм [Н.В.Шилкин. Энергосбережение. №4. 2011]. Через 44 U-образные петли, помещенные в скважины глубиной 100 м, прокачивается вода. Круглый год она имеет температуру 10°С. Летом ее используют в теплообменниках для кондиционирования воздуха, зимой — для предварительного подогрева забираемого из атмосферы воздуха в системе воздушного отопления.

2.3 Классификация гидротермальных источников по температуре. Использование геотермальных вод

Теплые — 20—37°С.

Горячие — 37—50°С.

Эти источники можно использовать в бальнеологических целях, для обогрева теплиц, а также для отопления и горячего водоснабжения (ГВС) с помощью тепловых насосов.

Очень горячие — 50—100°С.

Их можно использовать для отопления и ГВС без тепловых насосов. Нелишне напомнить, что потребность в теплоте с температурой до 100°С (по крайней мере —в России) превышает потребность в электроэнергии.

Перегретые—выше 100°С.

Самые горячие из используемых сейчас подземных теплоносителей имеют температуру 280°С [2].

Геотермальные воды используются в двух направлениях:

1. Для обогрева помещений, теплиц и для бальнеологических целей.

Установленная мощность глубинных (использующих воду с глубины более 400 м) геотермальных систем теплоснабжения, действующих в мире, в 2010 г. достигла 50,6 ГВт [3]. В России она составляет 0,4 ГВт [3], в основном в Дагестане и других районах Северного Кавказа, в небольшой степени — на Камчатке и в Краснодарском крае.

2. Для производства электроэнергии.

Суммарная установленная мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) в мире составляет около 10,7 ГВт [4] — во много меньше, чем мощность установок прямого использования теплоты. Правда, нужно иметь в виду, что в случае ГеоЭС речь идет об электрической мощности, вырабатываемой из тепловой с КПД 1520%, а при прямом использовании учитывается вся теплота, отбираемая от источника.

Геотермальная энергетика является региональной и получила наибольшее развитие там, где расположены высокопотенциальные ресурсы Земли (в США-3,1 ГВт, в Индонезии — 1.2 ГВт, на Филиппинах — 1,9 ГВТ и т.д.).

В России в 2012 г. мощность ГеоЭС составила 81,2 МВт: 2 блока Паужетской (12 МВт), 3 блока Верхне-Мутновской [5] (12 МВт) и 2 блока Мутновской (50 МВт) на Камчатке, а также 4 блочных станции мощностью 7,2 МВт, поставленных Калужским турбинным заводом на Курильские острова Итуруп и Кунашир. Блочные станции оборудованы турбинами с противодавлением и поступают на строительную площадку в контейнерах вагонного типа при 100-й заводской готовности [6,4].

Созданные в России геотермальные блоки электрической мощностью 25 МВт для Мутновской ГеоЭС с турбоустановками Калужского турбинного завода обладают лучшими в своем классе технико-экономическими показателями (удельный расход пара равен 6,89 кг/(кВт ч), КПД брутто — 20,1%.

Самая мощная в мире турбина (110 МВт) установлена в Индонезии японской фирмой. Давление пара на входе в эту турбину равно 1,02 МПа, а на выходе — 12 кПа [3].

Первая попытка использовать природный пар для получения механической энер гии была сделана в Италии в конце XIX в. В местечке Лардерелло была установлена паровая машина мощностью 9 л.с. (1 л.с.=736 Вт), а затем 40 л.с. (30 кВт).