Энергия недр, которая не иссякнет

Две трети природного газа, добываемого в нашей стране, используются для выработки тепла. Между тем запасы его, хоть и значительны, но не бесконечны. Кроме того, это важное сырье для химической промышленности. 

Достойной альтернативой природному газу как топливу могут стать геотермальные ресурсы. О реальных планах их освоения и внедрения в теплоэнергетику России рассказал ведущий научный сотрудник Государственного геологического музея им. В. И. Вернадского РАН С. В. Черкасов. Он являлся инициатором и организатором нескольких научных семинаров на тему «Использование геотермальных ресурсов в Российской Федерации», состоявшихся в РАН, и сейчас продолжает активно заниматься этим вопросом на международном уровне в составе Российско-Французской металлогенической лаборатории.

 – Сергей Владимирович, когда Вы заинтересовались проблемой использования геотермальной энергии для теплоснабжения российских городов?

– Одно из научных направлений, которым занимались и продолжают заниматься научные сотрудники Музея, – изучение возможности прогноза месторождений полезных ископаемых на основе модели транскорового тепломассопереноса. Мы искали «грелки» – участки земной коры, где приток тепла создавал условия для формирования месторождений. Схожими вопросами занимались и приезжающие в Россию на научные конференции ученые из Французской геологической службы (BRGM). Для более тесного практического взаимодействия была образована автономная некоммерческая организация (АНО) «Российско-Французская металлогеническая лаборатория», заместителем директора которой я был избран.

В процессе совместной деятельности французские коллеги ознакомили нас с практическим опытом использования энергии недр на геотермальных станциях в Парижском бассейне*, геологическое строение которого является весьма схожим со строением многих платформенных регионов России.

В 2007 году Российско-французская металлогеническая лаборатория совместно с Государственным геологическим музеем им. В. И. Вернадского РАН и при поддержке Французского агентства по охране окружающей среды (ADEME) приступила к изучению вопросов, связанных с использованием геотермальных ресурсов для нужд промышленности и коммунального хозяйства. Нам также помогало Посольство Франции в Москве.

Так началась работа по оценке возможности практической реализации в России опыта французских коллег в области использования геотермальной энергии.

– Чего достигла Франция в этом направлении?

- В России основа тепловой энергетики – это углеводороды. Во Франции основой энергетики являются атомные станции, и в то же время достаточно широко для городского теплоснабжения применяются геотермальные станции, при этом функционируют они на средне- и низкотемпературных геотермальных водах – от 46 до 90 °С. В настоящее время в Парижском бассейне около 500 тыс. жителей получают тепло и горячую воду в свои дома от 37 геотермальных станций.

В России на высокотемпературных водах горячих источников, имеющихся на Камчатке, построено несколько геотермальных электростанций, и часть полуострова уже обеспечена таким электричеством. Но реальное сокращение в масштабе страны потребления природного газа отопительными системами возможно лишь на основе более распространенных средне- и даже низкотемпературных геотермальных ресурсов.

Свою научно-практическую деятельность в области использованию энергии недр для теплоснабжения российских городов мы начали с проведения семинаров, на которых всесторонне рассматривался опыт, накопленный во Франции.

- Какую практическую цель преследовали семинары, проводимые Музеем?

- Проблема российской геотермальной энгергетики на среднетемпературных водах заключается в том, что у нас нет организации, которая смогла бы выполнить весь цикл работ по этому направлению – от геологических исследований и оценки запасов геотермальных ресурсов до строительства геотермальной станции. Поэтому практической целью таких семинаров было объединение потенциалов ученых и производственников, занимающихся разными аспектами данной проблематики.

Важным результатом проведения семинаров стало решение о создании консорциума «Геотермальные ресурсы», который сможет осуществлять строительство геотермальных станций.

- Со времени проведения последнего семинара, прошло уже четыре года. На каком этапе находится решение проблемы использования геотермальной энергии для нужд российских городов?

- Одной из особенностей среднетемпературной геотермальной энергетики является невозможность транспортирования производимой энергии на значительные расстояния, т. е. потребитель должен находиться в непосредственной близости от геотермальной станции. Поэтому для успешного начала реальных работ в данном направлении в конкретном населенном пункте большое значение имеют заинтересованное отношение и поддержка региональных властей.

В конце 2010 года на имя советника Президиума РАН – председателя Совета директоров АНО «Российско-Французская металлогеническая лаборатория» академика Д. В. Рундквиста пришло письмо от премьер-министра Республики Адыгея М. К. Кумпилова, в котором сообщалось, что Программой энергосбережения и повышения энергетической эффективности Республики Адыгея предусмотрена разработка и реализация комплекса мероприятий по использованию геотермальных вод в теплоснабжении города Майкопа. В связи с этим М. К. Кумпилов просил рассмотреть возможность содействия в реализации этой программы. В начале 2011 года президент Республики Адыгея А. К. Тхакушинов подписал соглашение о сотрудничестве по данному направлению с Российско-Французской металлогенической лабораторией. Со стороны Республики Адыгея работу в этом направлении курирует Министерство строительства, транспорта, жилищно-коммунального и дорожного хозяйства, с которым у нас сложились рабочие отношения.

- Руководство Республики Адыгея обратилась с просьбой помочь в составлении технико-экономического обоснования проектов геологоразведки, добычи и использования геотермальных вод для нужд Майкопа. Безусловно, на эти работы понадобятся значительные финансовые средства. Насколько быстро они окупятся после ввода геотермальной станции в эксплуатацию?

- Данному вопросу было посвящено рабочее совещание, состоявшееся в Майкопе в июне текущего года. Предварительные расчеты показывают, что геотермальная станция, снабжающая теплом около 20 тыс. человек, в условиях Адыгеи окупится в течение трех лет. Финансирование пилотного проекта организуется как за счет инвестиций, так и за счет федерального бюджета. Мы рассчитываем также на поддержку Министерства образования и науки РФ, поскольку для практического внедрения необходима разработка новых технологий. Например, одна из особенностей геологического строения северокавказского региона заключается в том, что, в отличие от Парижского басеейна, где водоносные горизонты представлены известняками, известные месторождения геотермальных вод Республики Адыгея связаны с песчаниками, а это создает сложности при обратной закачке использованной воды в продуктивный горизонт. Для решения проблемы необходимо разработать оригинальную технологию распределенной обратной закачки, которая обеспечит полную утилизацию воды и одновременно – стабилизацию пластового давления.

– Какие дальнейшие практические шаги в направлении развития геотермальной энергетики в России в рамках сотрудничества с Республики Адыгея были предприняты?

На настоящий момент рядом государственных, научных, и коммерческих организаций подписано соглашение об основании консорциума «Геотермальные ресурсы». По инициативе Государственного геологического музея им. В. И. Вернадского РАН в сентябре этого года группа представителей правительства Республики Адыгея и консорциума посетила Францию с целью ознакомления с практическим опытом использования геотермальной энергии в этой стране.

Наибольшее впечатление на членов делегации произвел объект, введенный в строй в прошлом году, – это геотермальная станция близ международного аэропорта «Орли», обеспечивающая 30 % его потребности в тепловой энергии. При этом геотермальная станция, в отличие от традиционных ТЭЦ и тепловых станций, располагающихся в черте городов, не загрязняет атмосферу, не требует прокладки газопроводов, являющихся опасными объектами. Об экономичности и экологичности этой станции красноречиво говорили немногочисленный состав и внешний вид ее обслуживающего персонала: все в белых костюмах.

Было решено также осмотреть геотермальную станцию города Коломьер. По тепловой мощности она приблизительно соответствует будущей российской геотермальной станции на среднетемпературных водах, которую планируется построить в Республике Адыгея. Особый внимание участников российской рабочей группы привлекло то, что на момент окончания сроков службы добывающей и нагнетательной скважин будут готовы новые скважины, бурение которых уже велось. Это прямое доказательство того, что использование среднетемпературных геотермальных вод с глубин порядка 2000 м экономически обосновано, даже для Франции, где стоимость буровых работ значительно выше, чем в России, и достигает 75 % общих капитальных затрат на строительство станции.

- Сергей Владимирович, как внешне выглядит эта станция?

- Внешне она совершенно не похожа на наши тепловые станции размером с трех–четырехэтажный дом с высокими трубами. Это небольшое одноэтажное здание, окрашенное в светло-желтый свет и больше напоминающее административное здание небольшого жилого района города. Уже более 30 лет эта геотермальная станция исправно снабжает теплом 20 многоквартирных домов, каждый из которых размером с нашу 5-этажную «хрущевку» (!), а также госпиталь и школу. Мощность станции 15 МВт.

- Как происходит выработка тепловой энергии на такой станции?

- На территории микрорайона пробурено две скважины глубиной около 2100 м. Их бурят под наклоном, чтобы расстояние между ними в водоносном горизонте было около 1500 м. По одной скважине вода температурой 76 оС поднимается на поверхность, проходит через теплообменник, а по второй – нагнетательной скважине, закачивается в тот же пласт. Из «потребительского» контура теплообменника с помощью насосов горячая вода подается в распределительную сеть.

- Сергей Владимирович, на одном из семинаров по проблеме использования тепла Земли в Геологическом музее докладчик, рассказывая об опыте использования горячих вод, имеющихся в Краснодарском крае, отметил, что термальные воды здесь так насыщены растворенными солями, что за год-два они, отлагаясь в трубах, почти полностью закупоривают их. Есть ли во Франции такая проблема и как она решается?

- Воды, используемые для отопления в Коломьере, также содержат довольно большое количество солей. Но система исправно работает, как я уже говорил, около 30 лет. Для этого в воду по нагнетательной скважине добавляют ингредиенты, препятствующие осаждению солей, а в скважину, по которой вода поднимается с глубины, – препятствующие коррозии. Поэтому практически на геотермальной станции меняют не трубы, а только насосы и теплообменники.

- Как Вы считаете, поездка представителей Адыгеи во Францию оправдала свою цель и укрепила настрой руководства республики в отношении строительства и эксплуатации геотермальных станций, позволяющих экономить нефть и газ, являющихся сегодня основной «валютой» России?

- Думаю да. Ведь не даром говорят, что лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать. Представитель Правительства Республики Адыгея Гутте Байзет Мосович и главный инженер краснодарской компании «АТЕК» Валентин Владимирович Литвиненко, которой предстоит эксплуатировать геотермальную станцию, смогли не только увидеть, что такие станции эффективно и надежно работают, экономически выгодны, но и, как говориться, «пощупать их руками».

- Сергей Владимирович, безусловно, хорошо, что заинтересованные в решении проблемы специалисты убедились в существовании, эффективности экономичности, экологичности геотермальных станций и их возможностях обеспечения теплом городов и населенных пунктов республики. Но насколько реально в существующих экономических условиях строительство не одной, а требуемого количества таких станций?

- Уверен, они будут строиться. Первый, реальный шаг в этом направлении уже сделан. Перед поездкой во Францию в Геологическом музее состоялась встреча директора музея – члена-корреспондента РАН, президента Горной академии Юрия Николаевича Малышева и председателя Межправительственного совета по разведке, использованию, и охране недр – руководителя Федерального агентства по недропользованию Алексея Анатольевича Ледовских. Участники встреч отметили необходимость и актуальность использования геотермальной энергии и подчеркнули важность строительства геотермальной станции на низкотемпературном геотермальном источнике.

Первым шагом в этом направление станет проведение специальных геологоразведочных работ в республике, на которые Роснедра планирует в 2012 году выделить 18 млн рублей.

- А известно во сколько конкретно обойдется строительство геотермальной станции, и кто выделит средства на ее строительство? 

- Строительство геотермальной станции в Адыгее обойдется приблизительно в 250 млн рублей. Это не так уж много, учитывая, что геотермальная станция окупит себя уже через три-четыре года. Кроме того, успешное внедрение пилотного проекта обязательно приведет к росту спроса на геотермальную энергию как в республике, так и в стране.

Инвесторы, готовые вложить средства в первую низкотемпературную геотермальную российскую станцию, уже определились, но пока я не могу их называть. И, как я уже говорил, мы рассчитываем и на поддержку федерального бюджета в рамках федеральных целевых программ, которые осуществляют Минобрнауки и Минрегионов России.

– Спасибо, Сергей Владимирович. Редакция и редколлегия журнала желают успешной реализации этого интересного и нужного для страны проекта и надеются, что Вы будете держать читателей журнала в курсе событий вплоть до пуска новой геотермальной станции в эксплуатацию.

Интервью подготовил Михаил БУРЛЕШИН, канд. геол.-минерал. наук,

внештатный корреспондент журнала