6.3. Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции (ГеоЭС) используют энергию термальных источников.
Развитие геотермальной энергетики в России позволяет в ближайшие годы полностью решить проблему тепло- и электроснабжения больших регионов: Камчатки, Курильских островов, Северного Кавказа и отдельных районов Сибири, и практически на всей территории существенно улучшить систему теплоснабжения на основе тепла Земли с применением тепловых насосов.
В России сектор теплоснабжения потребляет более 45 % всей энергии страны, при этом только центральное теплоснабжение будет достигать 33 - 35 %.
При использовании современных технологий локального теплоснабжения можно за счёт тепла Земли сэкономить значительные ресурсы органического топлива (мазута, угля, дизельного топлива).
Практически на всей территории России имеются запасы тепла Земли с температурой 30—40°С (рис. 6.7), а в отдельных районах имеются геотермальные резервуары с температурами до 300°С. Территория России хорошо исследована, и, сегодня известны основные ресурсы тепла Земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе и энерге-тический.
На территории России разведано около 50 геотермальных месторождений с запасами термальных вод, которые позволяют получить более 240 103 м3/сут и парогидротерм производительностью 105 103 м₃/сут. На территории страны пробурено более 3000 скважин для использования геотермальных ресурсов.
В 1965-1967 гг. на Камчатке были построены Паужетская и Паратунская ГеоЭС. Паратунская ГеоЭС - первая в мире ГеоЭС с бинарным циклом, которая явилась прототипом почти 400 ГеоЭС, построенных в других странах. Бинарные электростанции - это двухконтурные станции с использованием в каждом контуре своего рабочего тела; при этом температура геотермальной воды должна быть более 85_О С.

Блочные ГеоЭС с бинарным циклом (рис.6.8) мощностью от 300 кВт до 10 МВт (эл) позволяют обеспечить ряд удалённых посёлков Камчатки, Чукотки и Сибири теплом и электроэнергией.

Запасы тепла геотермальных вод Камчатки оцениваются в 5000 МВт.
Чукотка также имеет значительные запасы геотермального тепла на границе с Камчатской областью. Уже открытые здесь запасы тепла Земли могут в настоящее время активно использоваться для энергообеспечения близлежащих городов и поселков.
Курильские острова имеют свои богатые запасы тепла Земли, которых достаточно для тепло- и электрообеспечения на 100—200 лет.
На Северном Кавказе хорошо изучены геотермальные месторождения с температурой в резервуаре от 70 до 180°С, находящиеся на глубине от 300 до 5000 м. Здесь много лет используется геотермальная вода для теплоснабжения и горячего водоснабжения. В Дагестане в год добывается более 6 млн. м3 геотермальной воды. На Северном Кавказе около 500 тыс. чел. используют геотермальное водоснабжение.
Приморье, Прибайкалье, Западно-сибирский регион, Магаданская обл. также располагают запасами геотермального тепла, пригодного для широкомасштабного использования в промышленности и сельском хозяйстве.
В настоящее время в зависимости от температуры геотермальные ресурсы широко используются в электроэнергетике и теплофикации, промышленности, сельском хозяйстве, бальнеологии и других отраслях (рис. 6.9).

Геотермальное теплоснабжение наиболее выгодно при прямом использовании геотермальной горячей воды, а также при применении тепловых насосов, которые могут эффективно использовать тепло Земли с температурой от 10 до 20_О С. Тепловой насос — машина, предназначенная для передачи внутренней энергии от теплоносителя с низкой температурой к теплоносителю с высокой температурой с помощью с помощью внешнего воздействия для совершения работы. В основе принципа работы лежит обратный цикл Карно.
Россия занимает ведущее место в создании и эксплуатации централизованного теплоснабжения больших городов. Однако в нашей стране слабо развиваются локальные сети теплоснабжения на базе тепловых насосов, которые при затрате 1 кВт электрической мощности позволяют выдать в систему отопления от 3 до 7 кВт тепловой мощности.
Тепловые насосы широко применяются во многих странах мира. Наиболее мощная теплонасосная установка работает в Швеции мощностью 320 МВт (тепл); в ней используется тепло Балтийского моря.
Наибольшего эффекта в локальном теплоснабжении можно достигнуть с помощью тепловых насосов, используя низкотемпературные геотермальные источники тепла.