В настоящее время принято выделять два основных класса геотермальных ресурсов - гидро- и петрогеотермальные. Первые представляют собой ту часть ресурсов геотермальной энергии, которая приурочена к естественным коллекторам и представлена природными теплоносителями: подземными водами, паром или пароводяными смесями; вторые - ту часть тепловой энергии недр, которая связана непосредственно со скелетом водовмещающих пород или с практически непроницаемыми горными породами. Освоение и практическое использование петрогеотермальных ресурсов массивов непроницаемых горных пород сопряжёно с необходимостью решения ряда сложных научно-технических проблем создания эффективных в гидродинамическом и теплофизическом отношениях подземных искусственных циркуляционных систем (тепловых котлов). Такие системы теоретически обоснованы и выполнены опытно-экспериментальные работы и исследования. Однако пока еще рано говорить о наличии промышленных технологий извлечения поистине колоссальных запасов тепла земных недр, приуроченных к непроницаемым массивам в различных геологических условиях.

Поэтому на современном этапе развития техники и технологии масштабы практического использования геотермальных ресурсов определяются в основном размерами запасов и ресурсов природные теплоносителей, т. е. величиной гидрогеотермальных ресурсов.

Под ресурсами обычно понимается количество полезного ископаемого как выявленное и доступное в настоящее время для промышленно-хозяйственного использования, так и то, которое по прогнозам может быть обнаружено и будет пригодно для рентабельной эксплуатации в обозримом будущем. Лучше изученное и относительно более достоверно установленное количество полезного ископаемого принято относить к запасам. Следует также подчеркнуть, что общепринятой классификации ресурсов и запасов геотермальной энергии в настоящее время не существует. Так, одна из распространенных классификаций в США дефинирует такие понятия как геотермальная ресурсная база и геотермальные ресурсы. Первое из них (по Л.Дж. П. Маффлеру, Д.Е. Уайту и Д.Л. Уильямсу) - это, по сути, теплосодержание земной коры до глубины 10 км, определенное для нижнего температурного предела, равного 15 °С.В этом понятии не находят отражения вопросы техники, технологии и экономики добычи. Геотермальные ресурсы, по мнению перечисленных выше авторов, представляют собой часть геотермальной ресурсной базы технически доступной для добычи, но не зависящей от требующихся для этого затрат. Для расчета ресурсов принимают обычно глубины от 3 до 10 км.

Геолого-экономические критерии начинают учитываться при более дробной классификации геотермальных ресурсов. Так, по мнению М. Натенсона и Л.Дж.П. Маффлера, выделяются следующие виды ресурсов:

• - субграничные - ресурсы, стоимость эксплуатации которых вдвое и более превышает стоимость эксплуатации конкурирующих видов энерго ресурсов;
• - приграничные - ресурсы, стоимость эксплуатации которых превышает указанный выше показатель не более чем вдвое;
• - запасы - установленные ресурсы, которые могут эксплуатироваться при современных экономических условиях, будучи конкурентоспособными по сравнению с традиционными видами энергоресурсов.

По определению, принятому па X Мировой энергетической конференции (Стамбул, 1977 г.) запасы - это часть геотермальных ресурсов, которые могут быть с экономической выгодой и с соблюдением правовых норм добыты в настоящее время или в недалеком будущем.

Имеющийся опыт теплотехнического и энергетического использования термальных вод позволяет классифицировать их запасы по показателям качества следующим образом.

За нижний предел температуры термальных вод целесообразно принять 20 °С с учетом возможного применения тепловых насосов и наличия во многих отраслях народного хозяйства потребности в субтермальных (низко-, слаботермальных, теплых - по классификациям различных авторов) теплоносителях с температурами 20-40° С.

Воды низкопотенциальные (с температурой 20-100° С), в составе которых целесообразно выделение подкласса вод с температурами 20-40° С. Эти воды могут потребляться для теплотехнических нужд в основном с применением тепловых насосов. Кроме того, их можно эффективно использовать для оттаивания мерзлых пород и промывки россыпей, интенсификации рыбоводства, обогрева открытого грунта, закачки в нефтеносные пласты, технологических процессов, требующих низкопотенциальных теплоносителей. Основное назначение низкопотенциальных вод - теплоснабжение промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.

Эффективность теплотехнического использования этих вод может быть существенно повышена при оборудовании объектов-теплопотребителей специальными системами отопления и вентиляции, оптимизированными для условий низко- и среднепотенциальных теплоносителей, включая комбинирование этих систем с тепловыми насосами.

Среднепотенциальные (100-150° С) воды могут эффективно использоваться как для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов, так и для выработки электроэнергии с применением промежуточных рабочих тел.

Высокопотенциальные (более 150 °С) воды могут эффективно применяться для выработки электроэнергии по прямому циклу. Это наиболее ценная часть геотермальных ресурсов, при этом ее нижняя температурная граница многими авторами определяется в 130 °С. С учетом возможных сфер практического использования высокопотенциальных вод, сложности бурения поисковых и разведочных скважин, специфики протекания тепло- и массообменных процессов в водонасыщенных породах, стволах скважин, фазового состояния добываемого теплоносителя в составе таких вод целесообразно выделять перегретые воды (150-250 °С), высокоперегретые (250-350 °С) и предельно перегретые (более 350 °С).

Из-за сложности практического использования природных теплоносителей (коррозия промыслового и технологического оборудования, возможные солеотложения, безопасный для окружающей среды сброс отработанных вод и др.) при оценке их запасов и картировании целесообразно выделить следующие классы термальных вод по минерализации (в г/л): менее 1; 1-3(5), 3(5)-10, 10-25, 25-50, 50-100, 100-200, более 200.

Качество термальных вод, предназначенных для лечебного использования (по температуре, минерализации, ионному и газовому составу, газонасыщенности, содержанию в водах фармакологически активных микроэлементов, радиоактивности, рН) должно оцениваться в соответствии со специальными требованиями к изучению и классификациями минеральных лечебных вод.

Оценка возможности извлечения из термальных вод полезных компонентов или их соединений сопряжена не только с их легальным геохимическим изучением по специальным программам, но и с проведением комплекса технологических исследований.

Общие сведения о геотермальных ресурсах

Запасы глубинного тепла Земли относятся к геотермальным ресурсам. Геотермальная энергия земных недр образуется в результате расщепления радионуклидов.

Россия обеспечена этим видом ресурсов, энергия которых превышает весь потенциал органического топлива на порядок. В общем балансе теплоснабжения России тепло Земли может составить 10%. В стране разведано 66 геотермальных месторождений, пробурено более 4 тыс. скважин для использования геотермальных ресурсов.

Перспективными в отношении освоения являются Камчатско-Курильский, Западно-Сибирский, Северо-Кавказский регионы.

Геотермальные месторождения Северного Кавказа хорошо изучены. Они залегают на глубине от 300 до 5000 м и имеют температуру до 180 градусов. Термальные воды этого региона образуют многослойные артезианские бассейны.

Разведанные геотермальные месторождения Краснодарского края имеют тепловой потенциал, превышающий 3800 ГДж в год. В теплоснабжающих системах края используется только 5% этого потенциала.

Термальные месторождения Западно-Сибирской плиты относятся к перспективным для прямого использования. Прямое использование термальных вод предполагает отопление жилых зданий, теплиц, выращивание рыбы, грибов и др.

Определение 1

Геотермальные ресурсы – постоянно обновляемый и экологически чистый источник энергии.

Вблизи поверхности Земли вода нагревается до температуры кипения и в виде водяного пара может подаваться на турбины для выработки электрического тока.

Специалисты подразделяют геотермальные ресурсы на гидротермальные и петротермальные. Данный вид ресурсов в России исследован давно, ещё в 1983 г. существовал «Атлас ресурсов термальных вод СССР». Атлас включал карту потенциальных термальных ресурсов страны.

Термальные воды в зависимости от условий теплового питания делятся на две группы:

1. Термальные воды, которые нагреваются в региональном тепловом поле. К ним относятся в основном пластовые подземные воды крупных артезианских бассейнов;
2. Термальные воды, формирующиеся в аномальных геотермических условиях, воздействие на которые оказывают вулканические процессы. Это порово-пластовые, трещинно-пластовые, трещинно-жильные, связанные с системами вулкано-тектонических депрессий.

Геотермальная энергетика России

Лидерами по использованию внутреннего тепла Земли являются США, но и Россия в этом вопросе не стоит в стороне, потому что геотермальная энергетика относится к перспективным отраслям хозяйства.

Электростанции, использующие внутреннее тепло Земли, располагаются в районах с вулканической деятельностью. Объясняется это тем, что вулканическая лава при соприкосновении с водными ресурсами сильно их нагревает и в местах разломов горячая вода выходит на поверхность, образуя гейзеры, геотермальные озера, подводные течения. При отсутствии открытых источников, термальную воду извлекают с помощью бурения скважин.

Геотермальные электростанции непрямого типа, работающие на термальных ресурсах, получили наибольшее распространение. Электростанции смешанного типа являются в экологическом плане более чистыми. Несмотря на наличие богатых запасов геотермальных ресурсов масштабы его использования в России весьма скромны.

Опыт использования геотермального тепла в стране был осуществлен в 1967 г. На Паратунском месторождении Камчатки создали опытно-промышленную геотермальную электростанцию. Её мощность была около 500 кВт. В это же время первая промышленная выработка электроэнергии в стране началась на Паужетской ГеоЭС, дающая Камчатке самую дешевую электроэнергию. Но, в условиях современной рыночной экономики, цена на мазут резко поднялась и себестоимость некогда дешевой электроэнергии выросла. Несмотря на наличие геотермальных ресурсов, развитие геотермальной энергетики на Камчатке идет не совсем активно, чего требует экономика региона и экологическая обстановка.

Геотермальная энергетика имеет свои преимущества:

• Такой тип электростанций можно использовать в течение всего года и в разных климатических условиях с коэффициентом использования более 90%;
• Себестоимость электрической энергии, по сравнению с другими типами электростанций в принципиальном плане, должна быть ниже;
• Отсутствие вредных выбросов, включая выбросы углекислого газа;
• Не требуют значительного технического обслуживания.

В России построено пять электростанций, использующих геотермальные ресурсы.

Проблема обеспечения электричеством северных, малообжитых территорий страны для которых централизованное энергообеспечение неприемлемо в экономическом плане, во многом может быть разрешена развитием геотермальной энергетики.

Геотермальные электростанции России

Первая российская геотермальная электростанция была построена в 1966 г и получила название Паужетская. Цель её создания заключалась в необходимости обеспечения электроэнергией жилых поселков и предприятий по переработке рыбы. Свое название электростанция получила по имени села на западном побережье Камчатки, где находятся вулканы Камбальный и Кошелев.

Мощность Паужетской ГеоЭС на момент пуска составляла 5 МВт. С введением бинарного энергоблока мощность электростанции увеличится до 17 МВт. Электростанция сбрасывает геотермальные воды в большом количестве в нерестовую реку Озерная. Температура воды доходит до 120 градусов, что, безусловно, ухудшает экологию реки. Кроме этого идут потери теплового потенциала геотермального носителя.

Опытно-Промышленная Верхне-Мутновская ГеоЭС, расположена на высоте 780 м. над уровнем моря, на юго-востоке Камчатки. В эксплуатацию была введена в 1999 г с проектной мощностью 12 МВт.

Вблизи вулкана Мутновский, в 120 км от Петропавловск-Камчатского находится электростанция, самая большая в регионе. Это Мутновская ГеоЭС. В строй действующих вошла в 2003 г с установленной мощностью 50 МВт. Электростанция имеет автоматизированное обслуживание. Пар, температура которого 250 градусов, приводит в движение турбины ГеоЭС. Поступает он с глубины 300 м. Вода, сконденсированная из пара, отапливает соседний населенный пункт.

Океанская ГеоТЭС была введена в строй в 2006 г. Построена она на острове Итуруп Курильской гряды Сахалинской области. В настоящее время эта электростанция законсервирована из-за череды аварий, произошедших в 2013 г.

На Курильской гряде, на острове Кунашир, расположена у подножья вулкана Менделеева, ещё одна ГеоТЭС – Менделеевская. Строительство электростанции началось в 1993 г. Задача электростанции обеспечить Южно-Курильск теплом и электричеством. В рамках федеральной программы идет модернизация электростанции по увеличению мощности.

Все геотермальные источники энергии Камчатки обеспечивают её потребности на 25% от общего энергопотребления.

В развитии геотермальной энергетики есть свои отрицательные стороны:

• В выбросах пара есть вредные вещества, попадающие в воздух;
• Вода, использованная с глубоких горизонтов, должна быть утилизирована;
• Строительство ГеоЭС достаточно дорогостоящее;
• Высокие цены на установки и низкий выход энергии;
• Потенциал теплоносителя низкий;
• Нетранспортабельность продукта;
• Значительные трудности складирования.

Таким образом, в зависимости от типа и возможностей использования геотермальной энергии, в России выделяется три гидроэнергетические зоны:

1. «Горячие точки» – Камчатка и Курильские острова;
2. Зона Северного Кавказа и зона, прилегающая к озеру Байкал;
3. Зона, охватывающая 2/3 России. Это потенциально обширная территория с возможностью использования низкопотенциальной энергии при помощи тепловых насосов.

Замечание 1

Ученые России решили многие важные проблемы с использованием геотермальных ресурсов. Страна имеет патенты и авторские разработки, имеет сохранившийся научный потенциал. Дело остается только за тем, чтобы всё это использовать на благо страны и её народа. Без инвестиций, как и без внимания правительства к этому вопросу, тоже не обойтись.

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ (а. geothermal resources; н. geothermale Reserven, Geothermalressoursen; ф. ressorces geothermales; и. recursos geotermiсоs) — запасы глубинного тепла , эксплуатация которых экономически целесообразна современными техническими средствами. Потенциальная доля геотермальных ресурсов в общем топливно-энергетическом балансе промышленно развитых капиталистических стран ( , ) оценивается в 5-10% (1980). С совершенствованием техники и технологии эксплуатации этот процент может быть увеличен до 50% и более.

Различают гидрогеотермальные ресурсы (), заключённые в естественных подземных коллекторах, и петрогеотермальные ресурсы, аккумулированные в блоках нагретых (до 350°С и более) практически безводных (т.н. сухих) . Технология извлечения петрогеотермальных ресурсов основана на создании искусственных циркуляционных систем (т.н. тепловых котлов). Практическое значение имеют гидрогеотермальные ресурсы, устойчивый режим которых, относительная простота добычи (см. ) и значительные площади распространения позволили использовать эти воды для теплоснабжения (при t от 40 до 100-150°С) и выработки электроэнергии (150-300°С). Гидрогеотермальные ресурсы приурочены к трещинным водонапорным системам, развитым в районах современного вулканизма и в складчатых областях, испытавших воздействие новейших тектонических движений; пластовым водонапорным системам, расположенным в депрессионных зонах, выполненных мощными толщами осадочных отложений мезозойского и кайнозойского возрастов. Трещинные водонапорные системы развиты локально в крупных зонах тектонических разломов. В наибольшее значение имеют пластовые гидрогеотермальные ресурсы и в меньшей степени трещинные.

Перспективные районы пластовых геотермальных ресурсов — Западно-Сибирская, Скифская, Туранская эпиплатформенные артезианские области; Куринский, Рионский, Ферганский, Джаркентский, Северо-Сахалинский и ряд других более мелких межгорных артезианских бассейнов. В этих районах залегания глубина вод 1500-5000 м, t 40-200°С, минерализация 1-150 г/л. Районы развития трещинных термальных вод; Камчатка и Курильские острова, где продуктивные зоны вскрыты на глубинах 500-2000 м, температура вод изменяется от 40 до 200-300°С, минерализация 10-20 г/л; Байкальский рифт, Тянь-Шань, Памир, Кавказ, где глубина вод 500-1000 м, t 40-100°С, минерализация 1-2 г/л.

В СССР общие запасы тепловой энергии в водах с до 35 г/л (при насосной эксплуатации скважин и коэффициенте полезного использования теплового потенциала 0,5) оценены в 850-1200 млн. ГДж/год, что эквивалентно сжиганию 30-40 млн. т условного топлива; при эксплуатации методом поддержания путём обратной закачки использованных термальных вод экономия топлива может составить 130-140 млрд. т в год. В СССР геотермальная энергия используется для теплоснабжения и горячего водоснабжения гг. Грозный, Махачкала, Черкесск, Зугдиди, Тбилиси; для теплоснабжения тепличных комбинатов в Грузии, на Северном Кавказе, Камчатке; для выработки электроэнергии (Паужетская геотермальная электростанция на Камчатке мощностью свыше 10 МВт) и др.

За рубежом используются гидрогеотермальные ресурсы, сосредоточенные в районах современного или недавнего вулканизма, где воды имеют t 200-300°С и могут непосредственно использоваться для выработки электроэнергии. К таким районам относятся Тоскана в Италии (месторождение Лардерелло), Калифорния в США (месторождение ), в Новой Зеландии (месторождение ), в Японии — острова Хоккайдо, Кюсю, Хонсю (месторождения Атагава, Отака, Мацукава), Нижняя Калифорния в Мексике (месторождение Серро-Прието); область Ауачапан в Сальвадоре, месторождения на юге и севере Исландии и др. Глубина скважин в этих районах в основном до 1500 м, редко более. На базе выведенного подземного пара и пароводяных смесей построены ГеоТЭС, самые крупные в мире — на месторождении Большие гейзеры общей мощностью до 900 МВт.

Перспектива увеличения геотермальных ресурсов связана с открытием новых , искусственным их стимулированием, усовершенствованием методов производства электроэнергии. Например, в США за счёт этого предполагается повысить суммарную мощность ГеоТЭС к 1990 до 35 ГДж, к 2000 — до 75 ГДж. При использовании гидротермальных ресурсов за счёт коррозионной активности вод происходит химическое и тепловое загрязнение окружающей среды. С целью термальные воды после их использования закачивают обратно в продуктивные пласты (трещинные зоны). Борьба с коррозионным воздействием естественных теплоносителей на оборудование, приборы, конструкционные материалы решается на стадии эксплуатации конкретных месторождений путём добавок химических реагентов в теплоноситель, предварительной , а также подбором соответствующих коррозионно-устойчивых металлов и покрытий.

Геотермальная энергия является одним из видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ). История использования геотермальной энергии для бальнеолечения начинается с древнего Рима, для выработки электрической энергии — с конца XIX века (город Лордеролло, Италия). По данным Всемирного геотермального конгресса, в мире к 2010 году эксплуатировались геотермальные электростанции общей установленной мощностью 10,7 ГВт, геотермальные системы теплоснабжения общей тепловой мощностью более 50,6 ГВт.

Данный вид ВИЭ практически неисчерпаем, доли процента тепла земных недр достаточно для обеспечения всех энергетических потребностей человечества на долгие времена. Источником геотермальной энергии является магматическое тепло Земли. Геотермальные месторождения локализованы с зонами геологической подвижки пластов земной коры и связанными с ними вулканическими процессами. На этих участках земной поверхности магматические потоки близко поднимаются к поверхности и нагревают вышерасположенные осадочные водонасыщенные породы.

Для возникновения геотермального месторождения необходимы три основных условия: подвод глубинного тепла, наличие водонасыщенных пород и водоупоров над ними. Атмосферные осадки в гористой местности, где горные породы оголены проникают в них и движутся в сторону их уклона с понижением на глубину, где нагреваются магматическим теплом. Геотермальный теплоноситель из скважины подается на геотермальную электростанцию (ГеоЭС) после чего заканчивается в другую скважину.

В международной практике различают геотермию поверхностную (до 400 м) и глубинную геотермию. В поверхностной геотермии используют теплоту грунтовых вод и горных пород с устройством скважинных зонтов и заглубленных ниже глубины промерзания трубчатых полей. В статье рассмотрены вопросы геотермии со скважинами глубиной от 1500 до 4000 м с добычей геотермального теплоносителя в жидком или паровом состоянии.

По классификации Международного энергетического агентства (МЭА) различают пять типов геотермальных месторождений: сухого пара, влажного пара, геотермальной воды, сухих горячих скальных пород, магмы. Ресурсы геотермальных месторождений России обеспечивают хорошие перспективы развития электро и теплоснабжения . По данным д.т.н. профессора П.П. Безруких их валовый потенциал составляет 22,9 трлн т.у.т., технический потенциал — 11,87 трлн т.у.т., экономический потенциал — 114,9 млн т.у.т.

Всего в России пробурено 3000 геотермальных скважин глубиной 2,5-3,5 км. На рис. 1 представлены значения мощностей геотермальных систем теплоснабжения регионов России в 2003 году; на рис. 2 — значения мощностей отдельных технологий использования геотермальных вод. По данным д.т.н. профессора О.А. Поварова суммарная мощность существующих геотермальных систем теплоснабжения составляет до 430 МВт, перспективных до 21 ГВт.

В отдельных регионах их использование может обеспечить до 10 % суммарного энергопотребления. В настоящее время термальные водозаборы эксплуатируются в основном в трех регионах: Дагестане, Краснодарском крае, Камчатском полуострове. В 1984 году на балансе предприятий ОАО «Подзембургаз» (Москва) находилось около 250 геотермальных скважин глубиной до 3 км.

Из всех типов геотермальных ресурсов по классификации МЭК в России имеются месторождения влажного пара (Камчатка, Курильские острова), геотермальной воды (Камчатка, Курильские острова, Северный Кавказ), сухих горячих пород. Из разведанных месторождений — большая часть содержит геотермальную воду с температурой на поверхности земли 70-110 °C.

Во времена существования СССР геотермальные воды использовались в Краснодарском и Ставропольском краях, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Чечено-Ингушетии, Дагестане, Камчатской области, Крыму, Грузии, Азербайджане и Казахстане. В 1988 году добывалось 60,8 млн м3 геотермальной воды (в Краснодарском, Ставропольском краях, Кабардино-Балкарии, Камчатской области).

В СССР существовала система разведки, разработки и эксплуатации геотермальных ресурсов. Институтом ВСЕГИНГЕО был разработан атлас геотермальных ресурсов СССР с 47 месторождениями с запасами геотермальной воды 240-1000 м3/сут. и парогидротермами с запасами более 105-103 м3/сут. На его основе НПО «Союзбургеотермия» (Махачкала) выполнена схема перспективного геотермального теплоснабжения страны.

В СССР научно-исследовательскими работами по данной проблеме занимались институты Академии наук, министерств геологии и газовой промышленности. Функции головных научно-исследовательских организаций были возложены: по проблемам геотермальных электростанций — на Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского (Москва), по проблемам геотермального теплоснабжения — на Центральный научно — исследовательский институт инженерного оборудования (Москва), но проблемам эксплуатации — на Академию коммунального хозяйства (Москва).

Разработку месторождений, их обустройство и эксплуатацию, решение всех проблем (очистки, обратной закачки) осуществляли подразделения министерства газовой промышленности. В его составе работало пять региональных эксплуатационных управлений, научно-производственное объединение «Союзгеотерм» (Махачкала).

Эксплуатация систем геотермального отопления и горячего водоснабжения зданий была возложена на Госстрой СССР. В СССР первый нормативный документ по геотермии ВСН 36-77 «Инструкция по комплексному использованию геотермальных вод для теплоснабжения зданий и сооружений» был разработан в 1977 году. В 1987 году в институте «ЦНИИЭП инженерного оборудования» под руководством к.т.н. В.И. Красикова были разработаны нормы проектирования «Геотермальное теплоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений», ВСН 56-87.

В настоящее время геотермальные ресурсы практически используются в трех регионах страны: Камчатка и Курильские острова, Краснодарский край и Дагестан. Общая мощность ГеоЭС на Камчатке и Курилах — 84,6 МВт, в том числе самая большая в России Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт. Геотермальные месторождения с водяным теплоносителем имеют существенно большее распространение.

В Краснодарском крае и Адыгеи разведано 18 месторождений геотермальных вод, в том числе 13 эксплуатируется, а пять простаивают без потребителей. Всего в данном регионе пробурено 86 геотермальных скважин, из которых 40 эксплуатируется. По данным 1986 года на рис. 3 представлена структура добычи геотермальной воды на месторождениях Краснодарского края при суммарном объеме 8,5 млн м3, на рис. 4 — структура их потребления на обогрев теплиц при общем объеме 4,6 млн м3, на рис. 5 — структура потребления на отопление и горячее водоснабжение объектов при общем объеме 3,9 млн м3.

На рис. 6 представлен график добычи геотермальной воды в Краснодарском крае с уменьшением почти в три раза по сравнению с советским периодом. Потенциальные тепловые мощности и выработка тепловой энергии геотермальных месторождений Краснодарского края и Адыгеи представлены на рис. 7. В этом регионе реализована первая очередь Демонстрационного проекта геотермального теплоснабжения мощностью 5 МВт.

В Дагестане пробурено 123 скважины, из них эксплуатировалось 58 скважин на восьми водозаборах. Максимальное количество геотермальной воды было добыто в 1988 году — 9,4 млн м3. В настоящее время в этом регионе ежегодно добывается 4,1 млн м3 геотермальной воды. Наиболее крупным месторождением Дагестана является Кизлярское, на котором из девяти скважин ежегодно добывается 1,4 млн м3 геотермальной воды.

На этом месторождении успешно осуществляется обратная закачка в две скважины в объеме 0,8 млн м3 в год отработанного геотермального теплоносителя, что составляет 57 % от общего объема добытой воды. Системы теплоснабжения двухконтурные. В первом контуре греющим теплоносителем является вода так называемого «чокракского» горизонта с температурой 115 °C, во втором — вода апшеронского горизонта с температурой 48 °C.

При населении города Кизляра 45 тыс. человек геотермальным отоплением и горячим водоснабжением обеспечивается 70 % жителей. Имеется проект увеличения мощности данной геотермальной системы из расчета обеспечения 100 % потребности города при обратной закачке всего отработанного теплоносителя. Стоимость реализации данного проекта около $ 1 млн. Срок окупаемости — семь лет.

В Махачкале на горячее водоснабжение многоэтажных жилых домов работает шесть геотермальных скважин с общим дебитом 13,6 тыс. м3/сут. при температуре 95-100 °C. Геотермальный термоводозабор города имеет производительность около миллиона м3/год с баком-аккумулятором вместимостью 4000 м3. В России при больших запасах геотермальных ресурсов их практическое использование имеют ограниченный характер.

Государственная политика в геотермальной энергетики отсутствует. Нормативные документы устарели, новые технологии имеют ограниченное применение.

Геотермальные ресурсы

Поверхность планеты принято делить на три геотермальных района: гипертермальный, полутермальный и нормальный. Гипертермальный район, с температурным градиентом более 80 o С/км, наиболее предпочтителен для строительства геотермальных электрических станций. Полутермальный район имеет температурный градиент от 40 до 80 o С/км. Качество геотермальной энергии обычно невысокое, и лучше её использовать непосредственно для теплоснабжения зданий и других сооружений. Нормальный термальный район с температурным градиентом менее 40 o С/км относится к малоперспективным при использовании тепла Земли. Такие районы занимают самую обширную территорию, тепловой поток составляет в среднем 0,06Вт/м 2 .

Все источники геотермальной энергии делят на петротермальные и гидротермальные. Петротермальные источники находятся в тех участках земной коры, где нет воды. На глубине свыше 3 км достаточно высокая температура. Загоняя в такой источник по одной скважине воду, из другой можно получить пар. На этом принципе основано использование «сухого» тепла Земли.

Гидротермальные источники в свою очередь делятся на водяные, пароводяные и паровые. Водяные источники залегают на различной глубине. Одно из основных условий их существования – наличие над водой непроницаемого слоя горных пород. Находясь под высоким давлением, вода может нагреваться до температуры выше 100 o С и выходить на поверхность земли в виде пароводяной смеси.

В пароводяных и паровых месторождениях водоносные слои находятся между двумя водонепроницаемыми прослойками. Нижняя передает тепло от ядра Земли, а верхняя не допускает ее выхода на поверхность земли. В таких местах вода превращается в пар, а при высоком давлении – в перегретую воду. Извлечение пара на поверхность земли возможно лишь при помощи бурения.

Геотермальные ресурсы исследованы во многих странах мира: в США, Италии, Исландии, Новой Зеландии, России, на Филиппинах и т.д. Выявленные запасы геотермальных вод в России могут обеспечить примерно 14 млн м 3 горячей воды в сутки, что эквивалентно 30 млн. т у.т. В то же время выведенные на земную поверхность запасы геотермальных вод используются на 5%. В нашей стране эксплуатируются месторождения геотермальных вод на Сахалине, Камчатке и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, Дагестане, Ингушетии. Курильско-Камчатская зона молодого вулканизма отличается максимальной близостью геотермальных систем к земной поверхности. Наиболее крупным и перспективным на Камчатке является Мутновское месторождение, расположенное в 130 км от г.Петропавловск-Камчатский. Буровые работы здесь ведутся с 1978 года. На сегодня пробурено около 90 скважин глубиной от 250 до 2500м. Суммарные запасы оценены в 245МВт.