» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Август, 2017 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №5 2017

Автор: Галимов Айдар Айратович, студент
Рубрика: Науки о земле
Название статьи: Экологические аспекты развития геотермальной энергетики (на примере чеченской республики)

Статья просмотрена: 720 раз

УДК 556

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ

ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

(НА ПРИМЕРЕ ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ)

Галимов Айдар Айратович

студент

Башкирский Государственный Университет, г. Уфа

 

Аннотация. В статье рассматриваются преимущества использования геотермальных ресурсов в качестве альтернативного источника энергии. Приводятся данные об истории освоения термальных подземных вод в Чеченской Республике, о разработке крупнейшего Ханкальского месторождения с использованием технологии «дублета». Обсуждаются энергетические и экологические преимущества и перспективы установки циркуляционной системы на 14 разведанных месторождениях термальных подземных вод Чеченской Республики.

Ключевые слова: геотермальные ресурсы, система «дублет», термальные воды.

 

Использование неисчерпаемых и возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – ветра, солнца, биомассы и геотермальной энергии, становится все более актуальным в условиях постоянно растущей энергетической потребности в развитых странах [3]. Существует 2 различных определения ВИЭ. Согласно первому, это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе: энергия солнца, ветра, водных потоков и растительной биомассы, геотермальное тепло, поступающее на поверхность Земли из ее недр, низкопотенциальное тепло окружающей среды. Кроме того, сюда относят гидроэнергетические ресурсы, широко используемые с помощью гидроэлектростанций (ГЭС), и традиционную биомассу (дрова, хворост и т.п.). В этом случае вклад ВИЭ в мировое потребление энергии на сегодня составляет 16%. Остальная часть мирового энергобаланса покрывается органическим топливом: уголь, газ, нефть – 81% и ядерной энергией – около 3%.

Главными загрязнителями атмосферы СО₂ считаются тепловые электростанции и промышленность, доля ГеоЭС при этом не так значительна (около 122 CO2/кВтч). Повышенное содержание углекислого газа приводит к возникновению «озоновых дыр» и явлению «парникового эффекта», что вызывает изменения климата вследствие повышения температур, оказывает негативное влияние на дыхательную систему человека и животных [8].

Геотермальная энергетика предполагает использование внутренней энергии Земли на геотермальных станциях для выработки электроэнергии (при температуре вод более 150 °C) или для производства тепла [2].

Потенциал изученных геотермальных ресурсов мира на сегодня составляет 200 ГВт электрической и 4400 ГВт тепловой мощности, из которых около 5.4% используется для выработки электроэнергии и 1.2% – для получения тепла. Последние годы характеризуются увеличением объемов и расширением областей использования геотермальных ресурсов. В энергетическом балансе ряда стран геотермальные технологии становятся доминирующими, и доля их в мировом энергетическом балансе неуклонно растет [1]. Количество стран, использующих геотермальную энергию увеличилось с 58 до 78 в период с 2000 по 2010 г. Экономия энергии ежегодно составляет 307.8 млн. баррелей (46.2 млн. тонн) нефти, что предотвращает выбросы в атмосферу 46.6 млн. тонн углерода и 148.2 млн. тонн СО₂. Мировыми лидерами по использованию геотермальной энергии являются США, Китай, Швеция, Исландия и Нидерланды [6].

Наша страна также обладает значительными запасами термальных вод: Камчатка, Курильские острова, Северный Кавказ, Краснодарский край и др. По некоторым данным [8], количество термальных подземных вод в недрах России в десятки раз превышает ресурсы органического топлива.  

Сегодня широкое распространение получила технология «дублетов», которая представляет собой замкнутый контур, состоящий из одной продуктивной и нагнетательной скважин, и подразумевает, как правило, 100%-ную обратную закачку использованного флюида.

Крайне низкий уровень выбросов в атмосферу обусловлен тем, что геотермальная энергия не предполагает прямого сжигания первичного источника энергии. Выбросы в атмосферу при работе ГеоЭС 1-го и 2-го типа составляют 5% углекислого газа, 1% диоксида серы и менее 1% закиси азота от количества выбросов на угольной электростанции аналогичной мощности. В бинарных геотермальных электростанциях с замкнутым контуром, а также тепловых геотермальных станциях, где прошедшая через теплообменник вода полностью нагнетается обратно, количество выбросов CO₂ близка к нулю.

В России, в условиях платформенных артезианских бассейнов впервые подобный проект реализован в Чеченской Республике, которая занимает 3-тье место среди регионов России по утвержденным эксплуатационным запасам месторождений термальных подземных вод (по категориям А+В+С – 64.680 тыс. м³/сут) [10].

Первые фундаментальные исследования по геотермии на территории Чечни начаты в 1970-е гг. До 1994 г. в Чеченской Республике осуществлялось использование глубинного тепла Земли в практических целях. Всего в то время существовали 15 термоводозаборов, 11 из которых были действующими, а 4 простаивали по разным причинам. Годовая добыча в тот период достигла 8.8 млн м³ термальной воды, основным потребителем которой было сельское и коммунальное хозяйство – 96% от всего водопотребления [9].

Лишь в 2013 г. благодаря совместному проекту Грозненского государственного нефтяного технического университета имени М.Д. Миллионщикова, ООО «АрэнСтрой-центр» и Государственного геологического музея имени В.И. Вернадского РАН (ГГМ РАН) в составе консорциума «Геотермальные ресурсы» при поддержке Министерства образования и науки РФ и научном сопровождении BRGM («Бюро геологических и горных исследований», Франция) был начат новый этап по использованию термальных подземных вод Чеченской Республики. Проект успешно реализован – в начале 2016 г. Запущена Ханкальская геотермальная станция, использующая термальные подземные воды XIII продуктивного пласта месторождения и работающая по дублетной системе – со 100% обратной закачкой использованных вод. Станция ориентирована на обогрев тепличного комплекса с примерной тепловой мощностью в 5.45 Гкал/час.

 Французская фирма BRGM выбрана в качестве эксперта, потому что Франция имеет более чем 40-летний успешный опыт в использовании термальных вод. Именно там применена система «дублет», что позволило добиться устойчивости в дебитах и в периоде эксплуатации резервуара [10].

Для уточнения потенциала тепловых ресурсов термальных подземных вод разведанных месторождений Чеченской Республики был произведен расчет суммарной выработки тепла по формуле [7], адаптированной для установки циркуляционных систем теплоотбора.

По результатам оценки, вероятная суммарная выработка тепла по месторождениям термальных подземных вод составляет 7.4 тыс. ГДж/сут, что подтверждает высокий потенциал использования геотермальных ресурсов территории Чеченской Республики [Черкасов и др., 2015].

Для Чеченской Республики произведен расчет возможного замещения органического топлива за счет введения в эксплуатацию месторождений термальных подземных вод и, как следствие, сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу (табл. 2).

Таблица 2. Экологические аспекты эксплуатации месторождений термальных подземных вод Чеченской Республики

 

Расчеты в таблице 2 предполагают установку циркуляционных систем отбора тепла – «дублетов», на месторождениях Чеченской Республики. Данный метод также позволяет минимизировать риск просадки грунта в пределах зоны эксплуатации и избежать теплового и химического загрязнения вследствие слива термальной воды на поверхности.

На сегодняшний день постепенный переход к таким альтернативным источникам энергии как геотермальные является особенно актуальным – следующий 2017 г. указом Президента объявлен годом экологии. Чеченская Республика может стать платформой для нового этапа развития геотермальной энергетики на Северном Кавказе с использованием современных высокотехнологичных методов эксплуатации термальных подземных вод, что внесет существенный вклад в экономику и производство тепла и электроэнергии без вреда для экологии.

 

Список литературы:

1.             Алхасов А.Б. Технологии освоения геотермальных ресурсов разного энегретического потенциала// Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы. Материалы Научной сессии Института проблем геотермии, посвященной Дню российской науки. Махачкала, 2014. в. 3. С. 4-11.

2.             Баева  А.Г.,  Москвичёва    В.Н.  Геотермальная  энергия:  проблемы,  ресурсы,  использование/ М.: СО  АН  СССР,  Институт  теплофизики,  1979. 350  с.

3.             Григорьев С.В. Энергоснабжение обособленных и удаленных потребителей на основе            использования петротермальных источников энергии: дисс. … канд. техн. наук. Москва, 2014.

4.             Кадыров Р.А. Топливно-энергетический комплекс Чеченской Республики: контуры будущего/ Энергетический потенциал регионов. Грозный, 2015. C. 285-294.

5.             Попель О.С. Перспективные ниши и технологии использования возобновляемых источников энергии в России// Ползуновский вестник. 2012. № 4. С. 164-172.

6.             Редько А.А. и др. Современное состояние мировой геотермальной энергетики// Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. №9. 2009. С. 34-41.

7.             Ресурсы термальных вод СССР. Ред. Бондаренко С.С. М: Наука, 1975. 240 с.

8.             Справочник по ресурсам возобновляемых источников России и местным видам топлива (показатели по территориям). Ред. Безруких П.П. М.: «ИАЦ Энергия», 2007. 272 с.

9.             Фархутдинов А.М., Исмагилов Р.А., Фархутдинов И.М., Черкасов С.В., Минцаев М.Ш. Перспективы использования теплоэнергетических вод Чеченской Республики на базе опыта аналогичных работ во Франции (Парижский бассейн)// Вестник Томского государственного университета. №389. 2015. С. 257-264.

10.         Farkhutdinov A., Goblet P., de Fouquet C., Cherkasov S.V. A case study of the modeling of a hydrothermal reservoir: Khankala deposit of geothermal water// Geothermics. 2016. T. 59. pp. 55-56.

 

---

[1]Тонна условного топлива (т.у.т.) (единица измерения топлива, равная по своей энергетической ценности тонне угля). В России за т.у.т. принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля =29.3 МДж.



Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: