ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ КАЗАХСТАНА И РОССИИ
По мнению научного руководителя НУЦ Гео МЭИ и ОАО «Геотерм», лауреата государственных премий профессора, доктора технических наук О.А. Поварова в ближайшие 50 лет можно предположить следующие характерные черты в развитии энергетики в мире: не появится принципиально новых источников энергии, способных радикальным образом изменить баланс производства и потребления электроэнергии.
Повышение эффективности сжигания органического топлива, и в первую очередь газа, будет достигаться за счет широкомасштабного строительства ПГУ с КПД до 55-60%; важное место займут новые ТЭС с традиционным циклом Карно, работающие на органическом топливе при сверхкритических параметрах острого пара: Ро=300-350 бар и 1° до 700°С при углубленном вакууме в конденсаторе турбин, что позволяет получить КПД ТЭС до 46-48%, а иногда и выше. Уже в ближайшие 5-10 лет вновь начнется активное строительство АЭС нового поколения, которые будут отличаться высокой безопасностью и экономичностью. Важное значение в развитии энергетики (выбор типа электростанции) будет иметь снижение выбросов вредных газов и примесей в атмосферу, и в первую очередь выбросы СО2. Сегодня стоимость (налог) на выброс 1 тонны СО2 в атмосферу еще не определена точно и колеблется от 3 до 30 долларов США, однако во всех случаях весьма значительна; возобновляемые источники энергии: солнце, ветер, биомасса — будут активно развиваться, однако их доля в общем балансе потребления электроэнергии не превысит 3-4%.
В связи с этим в ряде районов России уже экономически оправдано ускорение развития геотермальной энергетики, которая позволяет получать более дешевые электроэнергию и тепло и обеспечивать надежное электроснабжение. Здесь все чаще звучат голоса о том, что геотермальная энергетика, которая весьма доступна в связи с использованием тепловых насосов будет играть особую роль.
По мнению того же профессора Поварова использование тепла Земли в России приблизится к 20% в общем балансе теплоснабжения. В некоторых регионах России геотермальное электро- и теплоснабжение может составить до 50-90% от общего потребления энергии (Камчатка, Курильские острова, Северный Кавказ, некоторые районы Сибири); все направления перевооружения энергетики в мире сопровождаются внедрением современных АСУ, которые позволяют эксплуатировать электростанции практически без участия эксплуатационного персонала и управлять энергетическими блоками на больших расстояниях (тысячи км) от диспетчера через космические и другие средства связи.
Как освоить низкотемпературные источники?
Геотермальная энергетика, то есть электроэнергия, а также тепловая энергия, производимая за счет энергии, содержащейся в недрах земли, в Казахстане по мнению специалистов отсутствует, если не считать геотермальное месторождение Капланбек (недалеко от города Шымкент), где температура воды в 80°С позволяет использовать ее для теплоснабжения жилых домов. Вторым объектом использования можно назвать геотермальный источник с температурой 80-120 °С рядом с городом Алматы. Он используется для отопления теплиц зимой и кондиционирования летом.
О ситуации с разработкой новых геотермальных источников в Казахстане мы попросили рассказать директора технического департамента АО «Казахэнергоэкспертиза» Бека Мадыраимова.
По его признанию АО «Казахэнергоэкспертиза» начала прорабатывать проект по строительству геотермальной станции мощностью 10 Мвт в Южно-Казахстанской области еще в 2011 году. В данном проекте предлагалось использовать опыт американской компании Raser Technologies, которая открыла в г. Термо коммерческую геотермальную станцию. Отличительной особенностью станции является низкотемпературный источник геотермального тепла, который обычно считают непригодным для генерации энергии. Для работы традиционных геотермальных станций средняя температура подземных вод должна быть не менее 180 градусов. Инженеры Raser Technologies обошли это препятствие, организовав бинарный или двухэтапный цикл, при котором выработка электроэнергии с помощью специальных теплообменников осуществляется при температуре воды в 70-80 градусов.
Говоря о преимуществах данного проекта г-н Мадыраимов заострил внимание на том, что извлекаемые водные ресурсы пропускаются через систему и обратно закачиваются в недра; на коротких сроках возведения станции, до полугода, за счет модульного строительства (модуль «котёл-турбина-генератор» с номинальной выходной мощностью 0,25 мегаватта каждый); на низкой стоимости одного киловатт/часа, которая составляет всего 8 центов (цена на геотермальной станции в г. Термо).
Не трудно представить, как оценит развитие темы население энергодефицитной Южно-Казахстанской области, где имеются освоенные и законсервированные источники геотермальных вод температурой от 30 до 80 градусов. И в этой связи опыт россиян для нас показателен. В геотермальной энергетике мы делаем пока только первые и робкие шаги. Между тем, наши соседи в освоении тепла подземных источников ушли далеко вперед. Присмотримся и оценим, что было сделано ими в освоении альтернативного источника энергии.
И опыт, сын ошибок трудных…
В России изменение цен, как на органическое топливо (газ, мазут, дизельное топливо), так и на его транспортировку (особенно в отдаленные районы), отмеченные в последние годы, вызывали естественный рост отпускных цен на электрическую и тепловую энергию, что привело к активизации развития более дешевой геотермальной энергетики.
В последние годы, благодаря постоянным и активным действиям РАО «ЕЭС России», АО «Геотерм» и АО «Наука» при поддержке Минпромнауки и Минэнерго РФ, осуществлен прорыв в области создания и строительства геотермальных электростанций в России.
Создание и строительство Мутновской ГеоЭС на Камчатке с привлечением кредита ЕБРР в размере 99,9 млн долларов США и кредита Сбербанка России в размере 215 млн рублей позволило решить ряд практических и научных задач и построить две геотермальные электростанции на Камчатке в короткие сроки, что принесло важный социальный и экономический эффект всем участникам проекта.
Камчатка получила самую современную геотермальную электростанцию стоимостью около 150 млн долларов США и до 55 МВт дешевой электроэнергии. На Камчатке реанимированы ранее замороженные средства на геополе, дороги, ЛЭП.
Строительные организации Камчатки и многие специалисты получили возможность для реализации своего потенциала.
РАО «ЕЭС России», вложив около 30 млн долл. США в этот проект, фактически стало владельцем электростанции стоимостью 150 млн долл. США. Одновременно РАО «ЕЭС России» впервые реализовало крупный энергетический проект в полном соответствии с международными стандартами, что позволило уже сейчас активно привлекать инвестиции для строительства II очереди Мутновской ГеоЭС и других проектов.
В бюджет Российской Федерации поступили в виде налогов с этого проекта 26 млн долл. США.
В короткие сроки была создана геотермальная промышленность, что обеспечило строительство высокоэффективной электростанции в мире. Опыт создания Мутновской ГеоЭС привел к развитию нового направления в отечественной науке и технике и укрепил базы российских заводов и институтов.
ЕБРР впервые реализовал в России крупный энергетический проект и убедился в том, что даже в удаленных регионах страны (Камчатка) есть возможность эффективно осуществлять проекты «под ключ» в намеченные сроки и экономно, что позволяет ему уже сейчас перейти к воплощению нового проекта — II очереди Мутновской ГеоЭС мощностью 100 МВт.
Мутновская ГеоЭС — пример успешного сотрудничества ученых, специалистов, строителей, банкиров из разных стран (Россия, Украина, Германия, США, Финляндия, Новая Зеландия, Англия и др.) — открыла путь для инвестиций в объекты энергетики.
После пуска в эксплуатацию ГеоЭС Россия вновь вошла в число ведущих стран мира, способных самостоятельно создавать все оборудование для строительства современных ГеоЭС, отличающихся экономичностью и высоким уровнем автоматизации.
Иметь или не иметь?
Опыт россиян по активной разведке и освоению геотермальных источников для нас весьма показателен. Так ли мы пытливы в этом направлении — вопрос вопросов. У них же уже накоплен опыт многолетней эксплуатации Паужетской ГеоЭС, есть опыт создания первой в мире ГеоЭС с бинарным циклом на реке Паратунка (Камчатка), а также опыт эксплуатации ГеоЭС и ГеоТС на острове Кунашир (Курильские острова).
Казахстан в рамках долгосрочной Стратегии развития до 2050 года предусматривает постепенное наращивание доли альтернативных энергоисточников в общем объеме производства электроэнергии. Согласно этой программе к 2050 году на долю «зеленой энергетики» должно приходиться порядка 50% от общего объема энергопотребления. Но на сегодня в Казахстане пока еще нет четкого видения — какова в них доля получения энергии за счет геотермальных источников.
В числе мер, способствующих эффективному формированию этой наукоемкой отрасли, в соответствии с принятым Планом мероприятий по развитию альтернативной энергетики в Казахстане, предполагается реализация целого ряда проектов в этой области. Реализация первого этапа мер, рассчитанных до 2020 года предусматривает доведение совокупной мощности альтернативных электростанций до 1040 МВт, из которых 793 МВт придется на долю 13 ветровых энергокомплексов, 170 МВт — на 14 малых гидроэлектростанций и 77 МВт — на 4 солнечные станции. И пока нас радует то, что это предварительные данные и при составлении более полной картины действий с последующим изложением в соответствующих документах будет учтена возможность активного использования геотермальных источников.
На возражения о том, что большей частью они в Казахстане отличаются недостаточной температурой готов ответ: а проводилась ли должная геологоразведка в этом направлении. И второе, весьма существенное возражение: ставилась ли вообще задача использования источников с заданными температурными параметрами перед отечественными Кулибиными и Эдисонами? Подготовлены ли мы с технической и технологической точки зрения к освоению имеющихся геотермальных источников? Думаю, что нет и перед Казахстаном непочатый край работы в этом направлении.
В той же России, на острове Итуруп уже много лет активно ведутся исследования Океанского геотермального месторождения, где обнаружены запасы двухфазного геотермального теплоносителя, которых хватит для производства 30 МВт. Их достаточно для удовлетворения потребности всего острова на ближайшие 100 лет! На южном о-ве Кунашир используются запасы геотермального тепла для получения электроэнергии и теплоснабжения. На границе с Камчатской областью Чукотка обладает значительными запасами геотермального тепла, и там ведутся работы по строительству объектов геотермального теплоснабжения. На Северном Кавказе хорошо изучены геотермальные месторождения с температурой в резервуаре от 70 до 180°С, которые находятся на глубине от 300 до 5000 м. Много лет здесь используется геотермальная вода для теплоснабжения и горячего водоснабжения. В Дагестане в 2000 г. было добыто более 6 млн мЗ геотермальной воды. На Северном Кавказе около 500 тыс. человек обеспечены геотермальным водоснабжением. Приморье, Прибайкалье, Западно-Сибирский регион также располагают запасами геотермального тепла, пригодного для широкомасштабного использования в промышленности и сельском хозяйстве.
Современные технологии, взятые на вооружение россиянами: ГеоЭС, ГеоЭС с бинарным циклом, тепловые насосы, эффективные системы отопления и сушки материалов — позволяют получить максимальный эффект от геотермального теплоносителя.
Пока мы присматриваемся к опыту соседей, те сделали следующий шаг, создав локальные системы тепло- и электроснабжения на основе геотермальных ресурсов, которые позволяют в короткие сроки решить проблему энергообеспечения многих гражданских и военных объектов на Камчатке, Чукотке, Курильских островах, в Магаданской области и Сибири. И надо подчеркнуть, что технически они к этому хорошо подготовлены. Уже сегодня активно используются бинарные электрические станции, разработанные в АО «Наука» при поддержке Минпромнауки РФ и при участии НУЦ Гео МЭИ, ИВТ АН, ВНИИ Холодмаш, ИТФ СО РАН.
Просто мы этом направлении еще толком «не копали»…
Ослепленные доступными углеводородами, имея проекты развития ветро- и гелиоэнергетики, казахстанцы не склонны пока рефлексировать на тему использования энергии геотермальных источников. И энергонезависимость будущих поколений, использующих весь спектр возможных энергоисточников, нас как будто бы не волнует, ибо мы не знаем точно, как будем осваивать свои геотермальные источники через 10-20-30 лет. В России же, напротив, есть прогнозы, что уже в ближайшие 5-10
лет за счет использования тепла Земли и новых технологий Россия могла бы на 20-30% сэкономить расходы органического топлива на теплоснабжение городов, поселков и военных объектов. Это ли не пища для размышлений нашим геологам, ныне возрождающим свою отрасль? Это ли не повод призадуматься казахстанским рационализаторам и изобретателям — как повысить КПД отечественных низкотемпературных источников?
Представляя для ЭКСПО 17 свои предложения по развитию энергии будущего, казахстанцы могли бы оценить пристрастие ближайших соседей к данной теме, учитывающее явную экономическую выгоду, и отнестись с таким же неравнодушием при разработке собственных проектов. Да, конечно, без изменения законодательства существенных сдвигов в этой сфере добиться невозможно. И страна ждет своего закона об использовании возобновляемых альтернативных источников, где будут прописаны правовые рамки для реальных проектов.
Предполагается, что в нем будут решены наиболее актуальные вопросы, препятствующие развитию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Казахстане. Заблаговременное предусмотрение в законе процедур гарантийного закупа для компенсации нормативных потерь и подключения этих объектов к энергосистеме страны станет мощным стимулом для развития вопроса, который сейчас находится если не на стадии разработки, то уж точно — на стадии рассмотрения. Если законодательно будет предусмотрено внедрение новых принципов и подходов по государственной поддержке инвесторов, реализующих проекты ВИЭ в Казахстане и непосредственных потребителей энергоресурсов ВИЭ, осуществляющих деятельэто подстегнет интерес к теме не только зарубежных, но и отечественных инвесторов. Тем более, если ожидается, что им будет гарантирована стоимость киловатта энергии, которая обеспечит возврат вложенных средств . Если для геотермального энергоисточника будет установлена своя фиксированная тарифная цена закупа и потребления. Необходима в законе и поддержка потребителей энергоресурсов ВИЭ, не имеющих доступа к единой энергосистеме. И если им будет оказана помощь в виде субсидирования 50% стоимости затрат, идущих на приобретение оборудования мощностью до 5 киловатт, над темой задумется каждый второй казахстанский рационализатор, желающий удешевить затраты на энергообеспечение пусть даже собственного подсобного хозяйства и жилья.
В одном из своих выступлений глава МИНТа Асет Исекешев поделился информацией о том, что по расчетам, сегодня у нас «около 1200 фермерских хозяйств и отгонных пастбищ не имеют доступа к электрическим сетям. В ближайшие годы в рамках развития АПК предполагается увеличение таких хозяйств до 4 тысяч. В связи с этим нами запланировано поэтапное энергообеспечение этих объектов за счет широкого применения ветровых и солнечных установок». Опыт россиян убеждает, что в числе возобновляемых энергоисточников вполне могут быть и геотермальные. Просто мы в этом направлении еще «не копали».
Гульмира САРВАСОВА