Геотермальная энергетика. 
Альтернативные источники энергии

Подсчитано, что на глубине до 5 км количество сосредоточенной теплоты многократно превышает энергию, заключенную во всех видах ископаемых энергоресурсов. В отдельных регионах, например, на Камчатке, в Исландии горячие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров. Ныне признается, что геотермальная энергия, получаемая за счет использования природного тепла земных недр, является наиболее перспективной и экологически безопасной среди возобновляемых энергетических источников.

В настоящее время во многих странах мира (США, Россия, Исландия и др.) для выработки электроэнергии и отопления зданий, подогрева теплиц и парников используется тепло горячих источников. Теплоснабжение столицы Исландии Рейкьявика начиная с 1930 г. в основном осуществляется на основе геотермального тепла. Важно подчеркнуть при этом, что геотермальные электростанции (ГеоТЭС) по компоновке, оборудованию, эксплуатации мало отличаются от традиционных теплоэлектростанций.

Весьма перспективна геотермальная энергетика для нашей страны. Прогнозные запасы термальных вод составляют 20—22 млн м3/сут с температурой от 50 до 250 °C. Если эксплуатировать месторождения с поддержанием пластового давления (посредством обратной закачки отработанной воды), то они могут обеспечить годовую экономию 140— 150 млн т условного топлива (Д.П. Никитин, Ю. В. Новиков, 1986 г.). Температура месторождений термальных вод Камчатки доходит до 257 °C, глубина залегания — 1200 м. Выявленные в этом районе тепловые ресурсы могли бы обеспечить работу геотермальных электростанций общей мощностью 350—500 МВт. В 1981 г. кончилось строительство второй очереди Паужетской ГеоТЭС на Камчатке.

Различают геотермальные источники с естественными и искусственными теплоносителями. В первом случае в качестве рабочего тела в энергетических установках (ЗЛО, по Н. И. Иванову, И. М. Фалину, 2002 г.) используют термальные воды или пароводяные смеси естественного происхождения. На Камчатке, у реки Паужетки, на базе горячих подземных источников построена и эксплуатируется геотермальная электростанция (геоТЭС) мощностью 5 МВт. Аналогичные геоТЭС эксплуатируются в Италии и Японии, Исландии и Мексике, США и Новой Зеландии. На начало XXI в. суммарная мощность всех ГеоТЭС мира составила 17,6 млн кВт.

В основном используют термальные воды неглубокого залегания с температурой 50—100°С. Так, скважина с суточным дебетом 1500 м³ термальной воды (60°С) обеспечивает нужды в горячей воде поселка с населением 14 тыс. жителей. В северных широтах подземные термальные воды используются для отопления жилищ, для лечебных целей, для выращивания овощей и даже фруктов в специальных оранжереях.

В искусственных геотермальных источниках в качестве рабочего тела применяют жидкость или газ, которые по пробуренным скважинам циркулируют в толще горных пород, имеющих высокие температуры.

Весьма перспективными представляются районы проявления вулканической деятельности. Вулканы, как известно, являются крупнейшими источниками горячей воды и пара не только в период извержения, но и во время спокойной деятельности. Так, в Японии разработан проект строительства на острове Иводзима ГеоТЭС, которая использует тепло действующего вулкана.

Новым шагом в эффективном использовании глубинного тепла Земли станет в обозримом будущем создание сети сверхглубоких скважин с помещенными в них так называемыми «термобатареями». Подобная сеть способна обеспечить практически неограниченное количество экологически чистой энергии, порожденной только внутренним теплом Земли и не поставляющей загрязнения на ее поверхность.

Вполне очевидны и экономические достоинства использования глубинного тепла Земли. ГеоТЭС может функционировать десятки и даже сотни лет, используя практически неисчерпаемые (с позиции человеческого срока жизни) энергетические ресурсы.