Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергопотребление 

Неторопливые киловатты Земли

Ирик Имамутдинов, Дан Медовников
Столетний технологический задел вкупе ссоветской турбиностроительной школой идармовым земным теплом могут сделать Россию геотермальным лидером

 

Высокие цены нанефть иудачные «вбросы» информации оновых революционных технологиях, организуемые технократическим лобби вкупе сзаинтересованными политиками, уже иобывателя заставили говорить надосуге оводородной энергетике, управляемом термоядерном синтезе, новых типах солнечных батарей ит. д. Политическая иэкономическая конъюнктура благоприятствует раскрутке самых фантастических проектов (вроде полукилометровой австралийской башни, работающей наразнице температур уподножия инавершине), призванных избавить человечество оттотальной углеводородной зависимости.

 

Сестественнонаучной позиции вся эта технократическая феерия незапрещена законами природы, апотому впринципе может быть доведена допрактических результатов. (Разумеется, речь идет неосовсем ужмаргинальных ноу-хау вроде холодного термояда: адепты этой сомнительной технологии впоследние месяцы опять стали поднимать голову.) Но, как ивсякая волна, нынешний вал энергетического энтузиазма несет всебе слишком много сора, который виной, более спокойной обстановке без труда отфильтрует даже выпускник средней советской школы.

 

Помимо известных законов природы вобласти технологий добычи энергии есть так же один проверенный критерий: инновационный цикл здесь, сильно растянут вовремени икритически зависим отпредыдущих наработок. Научное открытие превращается врыночный стандарт втечение десятилетий, если нестолетий, органично «впитывая» всебя более ранние ноу-хау. Любимый вСиликоновой долине идиковато выглядящий врусском переводе термин «новейшая новинка», появившийся вэпоху интернет-бума, вэнергетической сфере просто неприменим. Даже достаточно быстрое по«энергетическим» меркам освоение атомной энергии было быневозможно без длинной предыстории турбиностроения итеплофизики.

 

и всю так называемую альтернативную энергетику лучше проверять натаком оселке: «Ладно, закон сохранения энергии выненарушаете, нонасколько выконсервативны? Достаточно либольшой процент ввашем новом проекте занимают уже опробованные ирастиражированные ноу-хау?»; Вэтом контексте совершенная напрошлой неделе PR-акция РАО «ЕЭС России» попривлечению интереса общественности кгеотермальной энергетике выглядит умнее итоньше, чем, например, множественные заявления Буша-младшего огрядущих победах наводородном фронте втечение последних двенадцати месяцев. Огненное кольцо

 

Прогнозы энергетического развития человечества наближайшие 50 100 лет, предоставляемые различными международными организациями, существенно разнятся. Поапокалиптическому для сторонников традиционной тепловой энергетики варианту, сочиненному европейскими чиновниками, уже к2020году четверть энергобаланса планеты займут возобновляемые источники, акконцу века ихдоля вырастет ивовсе до85%. Есть предсказания, лояльнее относящиеся ксудьбе атомной иуглеводородной энергетики, но, так или иначе, все прогнозы объединяет один тезис: доля альтернативных источников энергии будет расти.

 

Уже на данный момент среди нетрадиционных способов получения энергии— ветрового, солнечного, приливного ипроч.— геотермальная энергетика занимают самое значительное место (ее вес вбалансе альтернативных источников сейчас превышает 60%). Дело втом, что наЗемле существует много геологических разломов, где расплавленные магматические породы подходят близко кповерхности. Они нагревают подземные воды дотемператур, достигающих порой 300шC, иихможно использовать как теплоноситель для электрогенерирущих агрегатов.

 

Поподсчетам специалистов, только взоне так называемого огненного кольца, проходящего поевразийскому иамериканскому побережьям Тихого океана, тепло Земли заключает всебе энергию, вразы превышающую теплотворную способность разведанных запасов углеводородного сырья.

 

С40 хгодов прошлого столетия геотермальная энергия становится единственным источником тепла вИсландии, асконца пятидесятых получает широкое распространение ивдругих странах, богатых подземными запасами горячей воды. ВСША показатель установленной мощности наГеоЭС подбирается котметке 3000МВт. Произведенное наГеоЭС электричество вместе степлом, напрямую идущим наобогрев ипромышленные нужды, составляет вэнергобалансе этой страны более 1%. ВМексике геотермальная составляющая превышает 4%, ноабсолютный лидер— Филиппины: здесь десятки ГеоЭС ссовокупной установленной мощностью 2000МВт вырабатывают пятую часть всей электроэнергии страны.

 

Порасчетам российских экспертов, количество возобновляемой энергии, использование которой имеет экономический смысл, составляет 270млн тонн условного топлива (т.у.т.) вгод, причем большая еечасть, равная сжиганию 115млн т.у.т., приходится нагеотермальную энергию (это вдвое больше, чем рассчитывают получить отмалой гидроэнергетики, ивдесять раз больше, чем отэнергии ветра исолнца). Используя геотермальную энергию для теплоснабжения городов ипоселков, Россия могла быэкономить 20 30% ископаемого топлива втечение ближайших пяти-десяти лет. Нообладая большими запасами геотермальной энергии иявляясь технологическим лидером вданной области, Россия значительно отстала впрактическом использовании этой технологии. Состоявшийся напрошлой неделе вПетропавловске-Камчатском Международный геотермальный семинар показал, что ситуация хоть имедленно, номеняется влучшую сторону. Задел в6миллиардов долларов

 

Геотермальные источники использовали сначала только для бальнеологических целей. Запару столетий доримских терм, вIIIвеке дон. э., император

 

Цинь Шихуанди, впервые объединивший Китай вединое государство, приказал обустроить для себя курорт нагорячем источнике Хуакинчи.

 

Для отопления геотермальную энергию первыми применили французы вXIVвеке вместечке Шод-Эг, эта система теплофикации работает досих пор. Изгорячих источников витальянском районе Лардерелло сконца XVIII века добывали борную кислоту, икконцу XIXстолетия здесь уже вовсю процветала химическая промышленность. Здесь женачалась история использования геотермальной энергии для выработки электричества: заскучавший наследник богатейшего фарфорового бизнеса маркиз

 

Джинори Конти, развлекаясь, нетолько придумал, как издармового тепла получить электричество, ноивпервые вмире сгенерировал его насвоей экспериментальной установке в1904году. так же через девять лет вЛардерелло была пущена ипервая промышленная геотермальная электростанция (ГеоЭС) мощностью 250кВт.

 

ВРоссии самые ранние геотермические наблюдения приведены вкниге академика

 

Степана Крашенинникова «Описание земли Камчатка», написанной импосле экспедиции 1737 1741 годов. Интерес кэтой теме был большой, ив1910году образуется Геотермическая комиссия при Русском географическом обществе.

 

Новсерьез загеотермальные источники взялись уже всоветское время. Первое научное обоснование возможности работы пятимегаваттной ГеоЭС применительно кПаужетскому геотермальному месторождению наКамчатке сделал в1948году сотрудник петропавловского Института вулканологии

 

Александр Гавронский. Вовторой половине 50 хгодов прошлого столетия вмире начинают работать геотермальные станции мощностью внесколько мегаватт. Первыми справились стехнологическими трудностями впреодолении мегаваттного барьера вНовой Зеландии, построив в1958году станцию мощностью 10МВт, годом позже заработали большие экспериментальные станции: Пат вМексике ипервая американская геотермальная станция вместечке Гейзерс. Примерно наэто жевремя приходится начало активного периода геотермических исследований вСССР: вовторой половине ХХвека ими занимались 63академических иведомственных института ивуза. Доразвала Союза они пробурили иисследовали около четырех тысяч скважин наКамчатке, Чукотке, Курильских островах, вКалининградской области. Больше всего скважин— тысяча— было пробурено вКраснодарском крае, исейчас фактически полмиллиона человек здесь пользуются горячей водой, нагретой спомощью геотермальной энергии.

 

Стоимость буровых иисследовательских работ наэтих скважинах, пооценкам Орегонского технологического института, приведенным наМеждународном геотермальном семинаре, составляет 6млрд долларов всовременных ценах. Этот задел, оставленный внаследство Советским Союзом, пословам президента международной ассоциации «Геотермальное энергетическое общество»

 

Олега Поварова, «валяется теперь под ногами, осталось его только подобрать». Большая голова ималенький хвост

 

Бурное развитие геотермальных энергетических технологий вСоюзе пришлось на60 егоды прошлого века— вомногом благодаря потоку инновационных идей, шедших изатомной отрасли, впервую очередь связанных ссовершенствованием турбинных технологий для атомной энергетики иподводных лодок. Дело втом, что иватомной, ивгеотермальной энергетике приходится иметь дело свлажным паром снизкими параметрами давления итемпературы. Вводо-водяных атомных реакторах, работающих втом числе инакораблях атомного флота, из-за физ. свойств конструкционных материалов изамедлителя нейтронов— воды— при повышении температуры происходит затухание управляемой реакции деления. Поэтому натурбину подается пар стемпературой всего 250шC (на обычных ТЭЦ турбину крутит пар стемпературой свыше 500шC при давлении вдесятки атмосфер).

 

Вгеотермальных источниках температура пароводяной смеси редко превышает 150шC, авреальности приходится иметь дело сеще более холодным рабочим телом— после сепарации смеси, идущей изгорячих источников, отщелочной составляющей исобственно воды остается низкотемпературный пар, находящийся под сравнительно небольшим давлением. Рекордсмен поиспользованию низкопотенциального пара, пословам Олега Поварова,— Паужетская ГеоЭС, заработавшая наКамчатке в1966году. Напервой встране геотермальной станции вот уже 38лет работает турбина напаре стемпературой 110шC идавлением всего вдве атмосферы. Низкое давление при больших расходах пара обусловило конструктивные особенности турбины (по словам Поварова, унее «большая голова»— длинные лопатки первых ступеней и«маленький хвост»— короткие лопатки последних; утурбины, работающей свысокими давлением итемпературой, все наоборот). Еесконструировали харьковчане, специализировавшиеся наразработке эффективных энергоблоков для АПЛ, асама она была собрана наКалужском турбинном заводе— советском монополисте впроизводстве энергоблоков для подводного флота.

 

В1965году геотермальной энергетике повезло еще раз. Ученые изИнститута теплофизики Сибирского отделения АН

 

Самсон Кутателадзе и

 

Лев Розенфельд разработали изапатентовали уникальную технологию бинарного цикла для получения электроэнергии, иуже два года спустя этот проект был реализован наопытно-промышленной Паратунской ГеоЭС наКамчатке. Первую турбину там раскручивал пар стемпературой всего 150шC, вторую— фреон, переходящий вгазовую фазу засчет нагревания геотермальной водой стемпературой всего 78шC. Соединение двух ключевых ноу-хау—; низкопотенциальной турбины ибинарного цикла— вединую технологическую схему позволило говорить отом, что геотермальщики вобозримом будущем могут претендовать покрайней мере наотличную отнуля долю мирового энергобаланса.

 

Патент наиспользование бинарной технологии уСССР был куплен десятком стран. Нос70 хгодов, когда из-за низких цен наорганическое топливо развитие геотермальных технологий вСоветском Союзе надолго замерло, совершенствованием бинарной технологии занялись уже вдругих странах. Особенно преуспел вэтом Израиль. Несколько специалистов изХарькова иНовосибирска, эмигрировавших вИзраиль, организовали преуспевающую компанию «Ормат». Наладили серийное производство бинарных энергоустановок мощностью 1,5 4 МВт, использующих вместо фреона изобутан иизопентан. Новоиспеченным израильтянам удалось оседлать конъюнктурную волну— в70 80 е годы ежегодный прирост электрической мощности, вырабатываемой ГеоЭС, составлял 12%. Сейчас набинарных технологиях вмире работает около 500энергоблоков ссуммарной мощностью свыше 600МВт, львиная доля которых приходится как раз наизраильские установки. Неменьше чем солнце

 

Вторую жизнь геотермальные технологии вРоссии получили только в90 егоды— иснова наКамчатке. Дело втом, что этот полуостров несоединяют сбольшой землей ниавтомобильные, нижелезные дороги. Всоветское время сзатратами наморскую танкерную поставку мазута для камчатских ТЭЦ икотелен, обеспечивающих теплом иэлектричеством фактически 400тыс. камчадалов, особо несчитались. Засоветское излишество пришлось расплачиваться внаше время. Ежегодно Камчатка дотируется для покупки мазута примерно на45млн долларов. Перевод Камчатки нагеотермальное энергоснабжение позволил быэкономить ежегодно около 900тыс. тонн условного топлива. Идею использования энергии, вбуквальном смысле лежащей под ногами, стала продвигать группа бывших атомщиков. Они организовали компанию «Геотерм». Еенаучным руководителем истал профессор кафедры турбин Московского энергетического института Олег Поваров.

 

Самое крупное наКамчатке Мутновское геотермальное месторождение, расположенное в130кмотстолицы области города Петропавловска-Камчатского, представлялось особенно привлекательным для коммерческого использования. Поваров добивается поддержки у

 

Анатолия Чубайса, так же вице-премьера российского правительства, напилотное строительство трех 4 мегаваттных блоков Верхне-Мутновской ГеоЭС. Европейский банк реконструкции иразвития выделил 600 тысячный грант натехнико-экономическое обоснование, асамо строительство, закончившееся в1999году, финансировало РАО ЕЭС. Чубайс, загоревшийся идеей геотермальных электростанций, поддержал строительство так же одной— Мутновской ГеоЭС. В1998году, используя свое влияние, ондобился отЕБРР первого вистории современной России крупного кредита для энергетического проекта вразмере 99,9 млн долларов. так же 70млн долларов расходов пришлись надолю «Геотерма» иРАО ЕЭС. В2001 2002 годах вэксплуатацию были пущены оба 25 мегаваттных блока Мутновки.

 

«Благодаря использованию технологий, применяемых дотого только ватомном энергомашиностроении, Мутновская станция— самая современная вмире»,— утверждает Олег Поваров. В80 егоды онполучил две Государственные премии СССР заисследования вобласти двухфазовых сред иразработку эффективных турбин для АПЛ, работающих нанизкопотенциальном рабочем теле иустойчивых квлажной икоррозионной среде— как раз такой, каким является пар геотермальных источников. Помнению профессора, пройдет неменьше пятнадцати лет, прежде чем наЗападе научатся делать подобные энергоблоки.

 

Унас есть шанс, обеспеченный советскими технологическими инвестициями иинерционностью энергетической сферы. Один излучших вмире специалистов втеплофизике (кслову, ученик Самсона Кутателадзе) академик РАН

 

Владимир Накоряков считает, что вначале прошлого века оценки конкурентных преимуществ той или иной энергетической технологии были настолько противоречивы, что даже предвидение немецкого физико-химика инобелевского лауреата

 

Вильгельма Оствальда огрядущей эпохе электрохимической энергетики сиспользованием водорода записывалось поведомству краткосрочных прогнозов. Минувшее столетие изменило расклад сил. «Вдесятых годах появились паровые турбины сКПД двадцать пять процентов, быстро вытеснившие паровые машины сихдесятипроцентным КПД,— говорит Накоряков.— Спомощью турбин стали вырабатывать больше электричества. Пошел быстрый рост тепловой энергетики. Электронасосы облегчили добычу нефти, аэлектрооборудование— добычу угля. Иэто столетнее наследие определяет на данный моментшний выбор. Яуверен, что значение водорода итопливных элементов вмировой энергетике будет только расти, новближнесрочной перспективе среди возобновляемых источников энергии геотермика, опирающаяся натурбинные технологии, будет играть роль покрайней мере неменьшую, чем энергия солнца».

 

Источник: http://www.expert.ru

 



Тарифы. Украинский фронт. ШЕВЧЕНКО В. Автоматические системы энергосбережения в зданиях.

На главную  Энергопотребление 





0.0041
 
Яндекс.Метрика