Вспоминая об альтернативных источниках энергии, мы первым делом представляем себе огромные площади блестящих солнечных батарей или же ровные ряды «ветряков», вращающихся в унисон. Эти два вида энергетики являются самыми популярными из непопулярных, в то время как про геотермальную знают немногие. Однако она также достойна внимания.
Этот метод преобразования энергии основан на использовании тепла недр Земли. Как известно, в центре нашей планеты располагается ядро, температура которого очень высока — 3000–6000 °С. Жар от него распространяется вплоть до поверхности земли, но все же на глубинах в несколько сотен метров определяющее значение имеет среднегодовая температура воздуха. С другой стороны, слои грунта, расположенные в 1–10 км от поверхности земли, могут иметь температуру в 100 °С и выше. Обычно большой выход тепловой энергии, способный разогревать пласты земной коры до таких температур, происходит в местах тектонических разломов, сейсмически активных зонах и вулканических поясах. Вместе с грунтом нагреваются геотермальные воды и газы, чье тепло может выгодно использоваться для преобразования в электроэнергию.
Важными моментами, определяющими перспективу развития геотермальной энергетики в том или ином регионе, являются геотермический градиент и геотермическая ступень. Первая величина показывает, на сколько градусов растет температура земной толщи каждые 100 м, а вторая — интервал глубин, на котором температура изменяется на 1 °С. Таким образом, районы с высоким градиентом и маленькой ступенью наиболее эффективны для развития геотермальной энергетики и строительства электростанций, использующих жар недр земли.
Существуют два направления такой энергетики — гидротермальная и петротермальная. Большее распространение получил первый вид, так как он менее затратный. Он основан на использовании сухого пара и термальных вод, причем этот метод позволяет не только конвертировать энергию, но и использовать энергоноситель напрямую для отопления зданий. Горячие подземные воды, как правило, находятся на небольшом удалении от поверхности земли, что облегчает строительство станций.
Схема состоит из скважины, через которую из недр Земли подается горячий пар, вращающий турбину. Также существует вариация, при которой количество выбросов в атмосферу может быть снижено почти до нуля. Она заключается в использовании жидкости с меньшей температурой кипения, что позволяет превращать ее в пар термальными водами более низкой температуры. В этом случае трубы с рабочей жидкостью и водами из пластов земной коры проходят рядом друг с другом в специальном теплообменнике, а труба с термальными водами направляется обратно в землю.
Исландия — страна гейзеров и вулканов — имеет самую большую долю геотермальных станций от всей электроэнергетики страны.
Более перспективной, но менее рентабельной является петротермальная энергетика. Название этого метода происходит от греческих слов «петра» — камень — и «термос» — горячий. Такое название обусловлено тем, что энергоносителем выступают твердые породы, находящиеся на глубине. К ним направляют две сообщающиеся скважины, в одну из которых запускают воду, а по второй к турбинам возвращается горячий пар. Сухие горячие породы встречаются повсеместно, в отличие от термальных вод, и составляют 99% от ресурсов подземной тепловой энергии. Однако для развития этого направления требуется бурение более глубоких скважин, что повышает риски и затраты. Поэтому пока что данный метод внедряется осторожно, хотя есть и свои лидеры в этом деле — в Австралии учеными были обнаружены аномально горячие пласты грунта, расположенные на глубине 3–4 км.
На данный момент немногие страны пользуются услугами геотермальных станций любого типа. В то же время некоторые из них убедились в полезности и целесообразности этого метода в своем конкретном случае. Так, Исландия — страна гейзеров и вулканов — имеет самую большую долю геотермальных станций от всей электроэнергетики страны — 30%. На втором месте как по доле, так и по общему количеству установленной мощности — Филиппинские острова, находящиеся на Тихоокеанском огненном поясе. Существенную поддержку геотермальной энергетике оказывает правительство США.
В Калифорнии был построен самый большой комплекс ГеоЭС, состоящий из 22 станций общей мощность 1517 МВт, а это ни много ни мало четверть от всех мощностей мира. В то же время самой большой одиночной станцией является Олкария IV в Кении, которая была запущена в 2014 г. Стоит отметить, что развертывание геотермальных комплексов в Африке, а именно в районе Большого африканского разлома, позволит значительно снизить стоимость электроэнергии для бедного населения. Конечно, при строительстве кенийской станции дело не обошлось без инвесторов, коими, в частности, выступили Европейский инвестиционный банк и Всемирный банк. Общая стоимость Олкарии IV оценивается в 126 млн долл., а ее функционирование позволит сократить стоимость электроэнергии в стране на 50%.
Подобные тенденции показывают, что у геотермальной энергетики есть будущее. В скором времени наверняка наступит тот момент, когда традиционные источники энергии закончатся или приведут к ухудшению экологической обстановки. В таких условиях человеку потребуется максимально использовать альтернативные источники, одним из которых неиссякаемый жар недр Земли и является.
