Геотермальная энергия: проблемы и перспективы использования
Автор: Сергей Владимирович Алексеенко
Организация: Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск
Геотермальная энергия относится к возобновляемым источникам энергии и считается самым экологически чистым видом энергии, поскольку при ее добыче не выделяются парниковые газы и не требуется большого количества земли. Геотермальные ресурсы делятся на гидротермальные и петротермальные. Гидротермальные ресурсы представлены геотермальными флюидами (вода, пар, пароводяная смесь). Их запасы относительно невелики. Петротермальные ресурсы (или глубинное тепло) представляют собой часть тепловой энергии, которая заключена в сухих горных породах, находящихся на глубинах 3÷10 км (и более). Их температура достигает 350°С. Запасы именно петротермальной энергии практически неисчерпаемы, однако освоение этого вида энергии находится на стадии научных исследований и пилотных проектов в силу огромной сложности, сравнимой по масштабам с термоядом. Геотермальная энергия применяется как для производства электрической энергии, так и теплоснабжения, включая прямое использование тепла. Геотермальная энергии находится в числе самых дешевых источников энергии. Несмотря на очевидную привлекательность, вклад тепла Земли в мировую энергетику пренебрежимо мал, что явно не соответствует его потенциалу. В представленной лекции дается анализ развития геотермальной энергетики с надеждой на преобладающий вклад этого вида энергии в будущем, особенно в связи с необходимостью принимать кардинальные решения в борьбе с изменением климата. Поставлены первоочередные ключевые задачи, среди которых: (1) Развитие и масштабное применение геотермальных тепловых насосов; (2) Преимущественное развитие бинарных циклов на основе органического цикла Ренкина, в том числе для задач энергосбережения; (3) Освоение глубинного тепла, как самого перспективного вида геотермальной энергии; (4) Извлечение из термальной воды ценных химикатов, в первую очередь лития; (5) Развитие новых эффективных технологий бурения, которые могут иметь революционное значение не только для геотермальной энергетики, но и многих других отраслей промышленности; (6) Разработка и применение геофизических методов диагностики.
На рисунке: Способы извлечения тепла из геотермальных источников с целью генерации электроэнергии. (а) – при наличии под землей пара или пароводяной смеси; (б), (в), (г) – в горячих сухих породах. В последних трех случаях между скважинами надо создавать проницаемый резервуар (в – г) или соединять их между собой горизонтальными каналами (б), тем самым образуя замкнутый циркуляционный контур, по которому движется теплоноситель, нагреваясь от горячих сухих пород.
1.Алексеенко С.В. Геотермальная энергия // В книге «10 прорывных идей в энергетике на ближайшие 10 лет», Международная Ассоциация «Глобальная энергия», 2022, с. 147 – 167.
