Геотермальный обогрев. Россию хотят обеспечить теплом из-под земли

Согреть Сибирь

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН предложил проект использования геотермальной энергии. Заявку института поддержал Совет по приоритетному направлению научно-технологического развития России в сфере энергетики. Теперь, как сообщили в институте, предложения направят в Минобрнауки РФ, после этого — на комиссию при Правительстве РФ, где принимается окончательное решение о выделении финансирования.

До 2030 года проект должен пройти полный инновационный цикл — от идеи до продажи оборудования.

Для реализации проекта нужно 3 млрд рублей бюджетных средств на научную проработку и 12 млрд рублей частных инвестиций — на пилотные образцы и собственно коммерческие теплостанции.

Использовать станции хотят в Сибири, на Кавказе и Дальнем Востоке.

Не только тепло, но и литий

Энергию тепла Земли извлекают двумя основными способами. Гидротермальный использует теплоту подземных вод естественного происхождения. Петротермальный основан на получении тепла горных пород, температура которых тем выше, чем глубже они расположены.

Научный руководитель Института теплофизики, академик РАН Сергей Алексеенко рассказал MASHNEWS, что в России, к сожалению, очень низкий уровень использования геотермальной энергии. Если в мире сейчас 15 ГВт мощностей геотермальной энергетики, то в России 85 МВт. Это четыре станции на Камчатке и одна на острове Кунашир.

«При этом потенциал весьма приличный, в том смысле, что у нас геотермальные зоны — Камчатка, Курилы, Северный Кавказ, почти вся Западная Сибирь »тёплая« и район Байкала. Именно поэтому мы такой проект и предложили. Его главная цель — начать активное освоение геотермальных ресурсов», — объясняет Алексеенко.

«Мы делим задачу на две части и на первом этапе говорим именно о гидротермальной энергии. Если мы сделаем ставку на петротермальные ресурсы, то это потребует ещё большего времени. При этом мы ведём разговор о комплексном освоении ресурсов, а не только о получении энергии. Одна из наших идей, её поддержали многие компании и специалисты, в том, чтобы извлекать ценные вещества из геотермальных рассолов. Там их очень много, и в первую очередь мы говорим о литии. Его запасов в рассолах только в Дагестане столько, что одного месторождения достаточно, чтобы покрыть все потребности России в этом металле», — утверждает Алексеенко.

Нераскрученная задача

Геотермальная энергия до сих пор отсутствует в перечне возобновляемых источников энергии Минэнерго. Там есть солнечная, ветряная, малых ГЭС, но геотермальной нет. Однако эта проблема касается не только России, отметил Сергей Алексеенко, так как 15 ГВт и в мировом масштабе — «смешная величина».

«Две причины можно назвать, почему так получилось. Первая в том, что это »нераскрученная« задача. Даже за рубежом мало кто знает про геотермальную энергию, и это при том что геотермальная энергия может покрыть все потребности человечества в энергии навсегда. Ну, а что касается России, то у нас и другие-то источники, кроме нефти и газа, не развиваются. Мы по их запасам самые богатые, и у нас не было необходимости заниматься чем-то ещё. Мы даже по углю сильно просели, сделав упор на нефтегаз. Углём перестали заниматься, потеряли свои позиции. Это ведь более сложное топливо в смысле экологии, и нужно развивать новые технологии», — говорит Алексеенко.

По его словам, в любом случае необходимо развивать экологически чистые, возобновляемые источники энергии (ВИЭ). По количеству плюсов с геотермальной энергии не сравнится ни один другой ВИЭ. Тем более в России, где солнце в нужном количестве есть только на юге, а ветер — в шельфовой зоне.

При этом Россия как самая холодная страна в процентном отношении потребляет больше всего тепловой энергии в мире. И здесь у геотермальных источников, не нуждающихся в сохранении выработанной энергии, есть неоспоримые конкурентные преимущества.

В теории всё очень привлекательно

Гидротермальные ресурсы рассредоточены неравномерно. Самые большие их запасы находятся в труднодоступных местах. Петротермальные источники, отдающие тепло «сухих» горных пород, то есть тепло грунта, распространены повсеместно. По данным Института проблем геотермии и возобновляемой энергетики, из всех пригодных для использования геотермальных ресурсов на долю термальных вод приходится чуть более 1%, и около 99 % — на петротермальные ресурсы.

Сложностей при извлечении геотермальной энергии много, а технологий мало. Проект новосибирцев тем и интересен, что речь в нём идёт о создании технологических подходов к использованию тепла Земли, пояснил MASHNEWS доктор технических наук, директор Государственного геологического музея им. Вернадского Сергей Черкасов.

«Запасы энергии огромны, поэтому теоретически это всё очень привлекательно. Но вот разработка технологий и создание опытно-промышленных установок — дело достаточно накладное. Очень немногие компании готовы инвестировать, то есть здесь нужна государственная поддержка. А с этим дело у нас обстоит совсем худо. Дело в том, что единственный способ использования тепла Земли, который сейчас официально закреплён в законах, это эксплуатация месторождений энергетических вод. И то не без сложностей. Например, опытная станция в Чеченской Республике всю воду, которую поднимает из глубин, закачивает обратно. А расчёт лицензионных платежей идёт от объёма выкачиваемой воды. То есть правовую часть надо менять», — говорит эксперт.

«Я уже не говорю о петротермальной энергетике, потому что юридически она никак не оформлена. Даже если кто-то вдруг решит вложиться и создать станцию, пробурить скважины километров на семь-восемь, то непонятно, на каком основании это можно сделать. Потому что такого понятия, как »извлечение тепла Земли из сухих пород«, просто не существует в российском законодательстве», — объясняет Сергей Черкасов.

Тепловые насосы уже работают

Геотермальное отопление в России в небольших масштабах используется — с помощью тепловых насосов обогревают производственные и жилые помещения.

В Ленинградской области в конце 2020 года одну из школ Выборгского района перевели на геотермальное отопление. Раньше здание обогревали масляными электрорадиаторами, это приводило к значительным счетам за электроэнергию. Взамен решили установить вертикальную систему геотермального теплового насоса компании Thermex Energy из Тосно. Для этого пробурили 14 скважин глубиной 145 метров, а в техническом помещении установили теплоузел.

По итогам двух лет эксплуатации система отопления в школе работает без сбоев, рассказал MASHNEWS начальник отдела сопровождения проектов по энергоэффективности Центра энергосбережения Ленинградской области Илья Власов.

«Единственное, что подрядчик себя, видимо, изначально немного переоценил — заявлял экономию в районе 60% от той системы отопления, что стояла раньше. Фактически же экономия составила 40%. Но с оборудованием проблем не было никаких. Срок окупаемости проекта семь-восемь лет. Кроме этой школы, ещё в двух районах Ленобласти на геотермальное отопление переведены два многоквартирных дома и библиотека. Конечно, это немассовое внедрение технологии. В первую очередь рассматриваем объекты, где или децентрализованное отопление, или котельная на грани вывода из эксплуатации. По всей области у нас примерно 30 объектов, которые будут переходить на тепловые насосы. По каждому из них готовится технико-экономическое обоснование, окупаемость должна быть в пределах 10 лет, так как мероприятие достаточно дорогостоящее. В нашем регионе в большинстве случаев газ выгоднее, но не во все поселения он ещё пришёл», — добавил Власов.

Конкурировать с газом геотермальная энергия не может, так как первоначальные вложения существенные, отмечает директор новосибирской компании «Геотермал» Александр Байдак.

«На дом площадью 150–200 кв.м необходимо более 1 млн рублей. И это при условии использования недорогих китайских теплонасосов. В Москве и Петербурге этим активно занимаются, а у нас в Сибири многие даже просто не знают, что такое отопление существует. А кто знает, тот к нему не готов, из-за того, что окупаемость проекта 7–10 лет. Мы устанавливаем теплонасосы там, где нет газа или есть ограничения по электричеству, но хотелось бы большего интереса потребителей», — сказал MASHNEWS Байдак.

Московская компания «Геотепло» подключила к геотермальным источникам около 300 домов. Основная причина такого выбора клиентов — отсутствие газификации, рассказал MASHNEWS руководитель предприятия Игорь Старичков. По его мнению, развитие геотермальной энергетики в России находится в зачаточном состоянии.

«Если за рубежом сейчас настоящий бум на тепловые насосы в связи с увеличением стоимости газа, то у нас иная ситуация. В Европе и климат другой, и использование геотермальной энергии поддерживается разнообразными программами. У нас такого нет. Была идея расширить ночной тариф на электроэнергию для пользователей тепловых насосов на полные сутки. Но эту идею похоронили. Так что рынок здесь »никакой«. Тем не менее какая-то перспектива остаётся. В прошлом году ушли европейские производители качественного оборудования. В начале весны 2022 года, например, теплообменники исчезли как класс. Компании, которые их поставляли, советовали забыть слово »теплообменник«. Но в мае всё уже было решено, и склады заполнены агрегатами по совершенно нормальной цене. Ждём появления наших насосов. Если их раньше проектировать никто даже не думал, потому что это получалось дороже, чем у европейцев, то сейчас мы будем на них смотреть», — добавил Старичков.

Европа бурит скважины

Главное препятствие, которое стоит на пути широкого внедрения геотермальной энергетики, — высокие затраты на строительство объекта. И в первую очередь дороговизна бурения скважин. Тем не менее даже не самые богатые страны ЕС одна за другой объявляют о начале крупных проектов. Эстонская компания Eesti Energia сообщила в феврале 2023 года, что начнёт строительство геотермальной испытательной скважины под Нарвой, на границе с Ленинградской областью. Если пилотный проект будет успешным, то это решение обеспечит город теплоэнергией по конкурентоспособной цене и без выбросов СО2.

Эстонские энергетики вместе с партнёрами собираются проверить, возможно ли использование геотермальной энергии в более широких масштабах в Эстонии. Технические детали и стоимость проекта Eesti Energia не уточнила, однако известно, что технологию Eavor-Loop предоставит канадская компания Eavor Technologies Inc.

В регионе Подгале, в южной Польше, в марте 2023 начнут бурить геотермальную скважину глубиной 7 км. По данным издания Think Geoenergy, скважина в Шафлярах обойдётся более чем в 22 млн долларов США.

Вопросы использования тепла Земли в ЕС координирует Европейский совет по геотермальной энергии (EGEC). Он объединяет более 120 членов из 28 стран, включает разработчиков, производителей оборудования, поставщиков электроэнергии, национальные ассоциации, консультантов, исследовательские центры, геологические службы и органы госвласти.

По данным совета, геотермальные источники способны удовлетворить около 25% потребностей Европы в энергии к 2030 году.

СПРАВКА MASHNEWS:
Первый в мире эксперимент по производству электроэнергии из геотермального пара провёл Пьеро Джинори Конти в 1904 года в итальянском Лардерелло. Через несколько лет там же в промышленную эксплуатацию запустили первую геотермальную электрическую станцию, действующую до сих пор. Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США.