Петротермальная энергетика – старт в России

31 Янв 2012

На поверхности Земли, если мы, конечно, не живём вблизи вулканов, гейзеров или мощных тектонических разломов, мы не чувствуем тепла, исходящего из недр. Тепловой поток, приходящий на поверхность Земли из глубины, на порядки меньше энергии, поступающей на Землю от Солнца. Горные породы верхних горизонтов земной коры препятствуют выходу тепла из нижних слоёв литосферы.

Однако с движением в глубину температура с некоторого уровня начинает подниматься. Средняя скорость её повышения с глубиной – около 2,5⁰С на каждые 100 метров. Это значит, что на глубине пяти километров температура составит примерно 125⁰С, а на 10 километрах – уже 250⁰С.

Именно это заставило задуматься о возможности использовать этот возобновляемый, практически неисчерпаемый и экологически чистый источник для отопления и выработки электроэнергии.

Первые шаги были сделаны в западных странах – США, Германии, Франции, Австралии. Сейчас разработки ведут российские учёные, причём это не «догоняющее развитие», а движение на прорыв.

Об этом говорил 18 февраля 2011 года сотрудник Института народнохозяйственного прогнозирования РАН, доктор экономических наук, профессор А.С. Некрасов, выступая с докладом в научно-исследовательской Лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Выглядит схема добычи тепла из недр земли очень просто. Нужно пробурить две соединяющиеся между собою скважины. В одну закачивается вода, на глубине она нагревается, превращаясь в пар, который по другой скважине подаётся на поверхность и уже может использоваться для отопления, а при достаточной температуре – для вращения турбин электростанций и производства электроэнергии.

Преимущества такого способа получения энергии очевидны – он применим везде, в любой точке земного шара, пробурив достаточно глубокую скважину, проникаешь в разогретые средние и нижние слои земной коры. Там, где есть сложности с развитием энергетики, в том числе альтернативной, где недостаточны солнечная энергия, стабильность и сила ветра, где ограничены гидроэнергоресурсы, такой путь выглядит особенно привлекательно.

Но наряду с простотой объяснения и привлекательностью применения очевидны и трудности. Прежде всего это дорого. Скважина глубиной 10 км или даже 5 км – это при нынешних технологиях очень затратно и даже не всегда технически возможно. Это если говорить о бурении, но всю систему необходимо будет и обслуживать. Далее возникают другие вопросы -  сам процесс закачивания воды в скважину на такую глубину технически сложен и энергозатратен, возникают потери тепла при транспортировке пара на поверхность, уязвимость скважины в случае подвижек литосферы и ряд других факторов.

Но, в принципе, эти трудности преодолимы.  В ряде западных стран в настоящее время работают петротермальные системы. В чём их слабость и направление нашего намечаемого прорыва?

Пока технологий (во всяком случае, экономически эффективных) бурений на глубины порядка 10 км нет. Поэтому ограничиваются существенно меньшими глубинами. Там разогрев недр (до 120-130⁰С) позволяет использовать пар для отопления, но этой температуры недостаточно для выработки электроэнергии.  Российские учёные и инженеры решают именно эту задачу – технологии бурения на большие глубины, позволяющие сделать систему рентабельной.

Разработчик технологической стороны проекта – академик Академии технологических наук Н.А. Гнатусь.  А.С. Некрасов, со своей стороны, отвечает за экономическую составляющую. По его словам, объём инвестиций в бурение можно оценить в 1,2 млрд рублей, а петротермальной станции в пересчёте на 1 кВт установленной мощности сейчас порядка 1,6-4 тыс. долларов. Это немало, но, в принципе, сопоставимо с затратами на строительство солнечных или атомных электростанций.

Сейчас разрабатывается принципиально новый способ бурения, позволяющий быстро проникать на большие глубины. Это ноу-хау Николая Гнатуся совместно с Калужским турбинным заводом. В подготовке проекта участвует также ряд российских предприятий – производителей бурового оборудования. Задача – обеспечить, по возможности, всю технологическую цепочку силами российских предприятий, тем более полноценных мировых аналогов нет.

Параллельно изучаются данные геологической и геофизической разведки и проводятся новые изыскания для выбора оптимальных мест размещения системы – скорость роста температуры с глубиной везде различна. Для наблюдений использован ряд ранее пробуренных глубоких скважин, включая Кольскую сверхглубокую. Подобраны площадки для экспериментального бурения. Проекту на данный момент выразили поддержку Министерство энергетики России и МГУ им. М.В. Ломоносова.

Подготовил Кирилл Дегтярёв

Источник: ВОО "Русское географическое общество"

Начало активности (дата): 31.01.2012

← Возврат к списку