Энергия из-под земли

Согласно подсчетам специалистов, потребители могут с небольшими затратами получать до 75% необходимой тепловой энергии из земли.
Фото предоставлено пресс-службой "ГидроОГК"

В конце прошлого года в германском городе Ландау началась новая эра промышленного использования возобновляемой энергии. На городской окраине, на территории бывшей армейской казармы была подключена к электросети геотермальная станция. Станция действует круглогодично и производит такое количество электроэнергии, которое необходимо для обеспечения шести тысяч квартир. Кроме того, тепло, остающееся после работы турбины электростанции, подается для отопления жилых помещений. На первом этапе это будет 300 квартир, и в дальнейшем их число увеличится до нескольких тысяч в результате расширения мощностей самой станции.

На возведение геотермальной установки в Ландау ушло около четырех лет. Инвестиции в этот проект составили примерно 16 млн. евро, включая помощь федерального Министерства охраны окружающей среды в размере 2,6 млн. евро.

Простая схема

Принцип работы новой станции в определенной мере весьма прост. С глубины трех тысяч метров по пробуренной скважине горячая вода – а это пар, разогретый примерно до 150 градусов, – подается на поверхность в турбину станции и отдает свое тепло на производство электричества. Затем вода при температуре уже 70 градусов направляется в систему теплоснабжения для обогрева помещений. Тем самым температура используемой воды уменьшается до 50 градусов. Вода оказывается слишком теплой, чтобы спустить ее в ближайшую реку. Поэтому воду направляют во вторую пробуренную скважину. Уже в земных недрах вода снова нагревается и в очередной раз поступает на поверхность на термальную электростанцию. Подача воды осуществляется с помощью насосной установки или под естественным давлением снизу.

Разогретые воды земных недр по праву называют «особым подарком природы». На нашей планете геотермальные ресурсы в 30 раз превышают резервы ископаемого топлива. Таким образом открываются возможности использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде, поскольку геотермальные электростанции работают, не сжигая какого-либо топлива. Та же станция в Ландау позволяет на протяжении целого года не засорять округу 5800 тоннами диоксида углерода (СО2). Согласно подсчетам специалистов, потребители могут с небольшими затратами получать до 75% необходимой тепловой энергии из земли. Эти запасы доступны бесплатно в любое время суток и при любой погоде, они постоянно возобновляются за счет внутреннего тепла Земли и солнечного излучения, а благодаря новейшим технологиям могут использоваться многократно.

Геология имеет приоритет

Методы получения геотермального тепла определяются геологическими условиями той или иной местности. В районах, где проявляется вулканическая деятельность, или в областях с горячими термальными источниками строители подсоединяются к жилам грунтовой воды. Водяной пар поднимается наверх и может направляться в сеть теплоснабжения или подаваться на турбину электростанции.

По оценкам специалистов, методы использования геотермальной энергии развиты настолько, что можно использовать тепло из-под земли для бытовых нужд в небольших домашних хозяйствах. Для этого техники пробуривают скважину глубиной до 100 м и опускают туда трубу. Циркулирующая в ней жидкость температурой в 10 градусов нагревается подземным теплом благодаря действию теплового насоса до 45 градусов. В результате получаемая тепловая энергия в четыре раза превышает расходы электричества на работу насоса. По словам специалиста Федерального ведомства по геотермии Вернера Бусмана, в летнее время такая система может поставлять холодную воду из глубины для охлаждения домашних помещений.

В Швеции в 90% жилых новостроек пробуривается скважина, по которой тепло из-под земли поступает в квартиру. В этой сфере подвижка намечается и в Германии. Так, в 2005 году строительные фирмы направили в соответствующие ведомства 12 тыс. заявок на бурение скважин для геотермальных установок. В следующем году таких заявок насчитывалось уже 28 тыс. Своя мини-электростанция в саду собственного дома обходится его владельцу в 20 тыс. евро. В этих случаях речь идет лишь о домашних хозяйствах.

Но вернемся к крупным проектам промышленного значения. В Германии еще одна новая геотермальная электростанция в Унтерхахинге близ Мюнхена вступит в строй в ближайшее время. Пока она поставляет тепло, а вскоре начнет подачу электричества. По данным парламентского статс-секретаря в федеральном Министерстве охраны окружающей среды Астрид Клуг, германская экономика все увереннее берет курс на использование геотермальной энергии. Она сообщила в этой связи, что запланировано уже около 150 проектов и объем инвестиций в них оценивается в размере 4 млрд. евро. Ожидается, что сократятся существующие законодательные помехи на пути использования этого вида возобновляемой энергии. Достигаться это будет в результате внесения изменений в соответствующее законодательство.

Однако, по оценкам обозревателей, «в Германии пока не возникла развитая геотермальная индустрия», хотя эта страна, по теоретическим оценкам, могла бы покрывать свои потребности в электроэнергии и тепле за счет подземного тепла. На самом деле не многие территории имеют возможности для этого. К числу имеющих такие возможности относится так называемый верхнерейнский грабен (впадина), тянущийся от Страсбурга до Вормса. «Грабен представляет собой тепловую аномалию – на глубине 2500 метров держится температура примерно 145 градусов, а на глубине 5000 метров – около 200 градусов», – заявляет Петер Хауффе, управляющий компании geox GmbH, занимающейся эксплуатацией геотермальной электростанции в Ландау. В этом районе можно вести буровые работы не так глубоко. Поэтому расходы на строительство геотермальных установок меньше, чем во многих других регионах страны. Этим, в частности, объясняется тот факт, что геотермия в Германии играет пока весьма незначительную роль в производстве энергии. В 2005 году ее доля составила лишь 1% от энергии, добытой из других возобновляемых источников.

В освоении перспективного вида энергии не обошлось без сбоя. И произошло это в Швейцарии на сооружении терминальной электростанции в Клайнхюнингене близ Базеля. В 2006 году было получено разрешение на начало работ. Началось бурение скважины глубиной пять тысяч метров. Там температура земных недр составляет около 200 градусов. В скважину стали качать холодную воду. По оценкам геологов, установка могла бы обеспечить теплоснабжение примерно 10 тыс. жилых помещений на протяжении самое малое 30 лет. Но 8 декабря 2006 года на территории радиусом 15 километров вокруг скважины в Клайнхюнингене произошло землетрясение силой 3,4 балла. Колебания почвы повторялись несколько раз. И кантональные власти Базеля распорядились прекратить бурение. По мнению президента Германского федерального союза геотермии Хорста Рютера, почти любое проникновение человека в земные глубины – будь то прокладка туннеля или размещение в будущем под землей диоксида углерода с угольных электростанций – несет с собой опасность землетрясений.

Сложившаяся ситуация вокруг геотермальной скважины близ Базеля породила определенный скепсис в отношении крупномасштабных проектов. Однако широко используются установки для бытовых нужд. Так, по данным Швейцарского объединения геотермии, шестая часть введенных в строй в 2006 году новых систем отопления использует подземное тепло.

Что касается производства электроэнергии на термальных электростанциях, то к крупнейшим производителя относятся США, Филиппины, Индонезия и Мексика. Лидером же в использовании энергии земных недр в целом остается Исландия. Островное государство покрывает более пятой части своих потребностей в электричестве за счет энергии, добываемой из земных глубин. Крупномасштабные проекты существуют также во Франции, Японии и других странах. В рамках технического сотрудничества Германия оказывает содействие в строительстве геотермальной установки в Чили и Танзании. Начиная с 1954 года геотермальная станция в Кении снабжает окрестности электричеством. Правительство страны планирует увеличить мощности станции. По прогнозу кенийского энергетического министерства, они могут составить не менее 2000 МВт. Это в два раза превысит уровень нынешнего производства электричества в стране.

Геотермия приобретает в мировой экономике все большее значение, и этому содействует, в частности, принятие в Европе Закона «О приоритете возобновляемых видов энергии». Инновационные технологии в геотермальной области открывают возможности для использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде. Каковы же перспективы у землян широко воспользоваться этим «подарком природы»? Большинство экспертов с оптимизмом смотрят на будущее геотермии. Несколько иного взгляда придерживается упомянутый выше Петер Хауффе. «Пройдет еще много времени, пока геотермия не станет действительной альтернативой добыче консервативных видов энергии», – считает он. Развитие событий в нынешнем переменчивом мире, конечно, покажет, сколько времени потребуется для этого.