Геотермальные ресурсы

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ (а. geothermal resources; н. geothermale Reserven, Geothermalressoursen; ф. ressorces geothermales; и. recursos geotermiсоs) — запасы глубинного тепла Земли, эксплуатация которых экономически целесообразна современными техническими средствами. Потенциальная доля геотермальных ресурсов в общем топливно-энергетическом балансе промышленно развитых капиталистических стран (Италии, США, Японии) оценивается в 5-10% (1980). С совершенствованием техники и технологии эксплуатации этот процент может быть увеличен до 50% и более.

Различают гидрогеотермальные ресурсы (термальные воды), заключённые в естественных подземных коллекторах, и петрогеотермальные ресурсы, аккумулированные в блоках нагретых (до 350°С и более) практически безводных (т.н. сухих) горных пород. Технология извлечения петрогеотермальных ресурсов основана на создании искусственных циркуляционных систем (т.н. тепловых котлов). Практическое значение имеют гидрогеотермальные ресурсы, устойчивый режим которых, относительная простота добычи (см. гидрогеотермальное месторождение) и значительные площади распространения позволили использовать эти воды для теплоснабжения (при t от 40 до 100-150°С) и выработки электроэнергии (150-300°С). Гидрогеотермальные ресурсы приурочены к трещинным водонапорным системам, развитым в районах современного вулканизма и в складчатых областях, испытавших воздействие новейших тектонических движений; пластовым водонапорным системам, расположенным в депрессионных зонах, выполненных мощными толщами осадочных отложений мезозойского и кайнозойского возрастов. Трещинные водонапорные системы развиты локально в крупных зонах тектонических разломов. В СССР наибольшее значение имеют пластовые гидрогеотермальные ресурсы и в меньшей степени трещинные.

Перспективные районы пластовых геотермальных ресурсов — Западно-Сибирская, Скифская, Туранская эпиплатформенные артезианские области; Куринский, Рионский, Ферганский, Джаркентский, Северо-Сахалинский и ряд других более мелких межгорных артезианских бассейнов. В этих районах залегания глубина вод 1500-5000 м, t 40-200°С, минерализация 1-150 г/л. Районы развития трещинных термальных вод; Камчатка и Курильские острова, где продуктивные зоны вскрыты на глубинах 500-2000 м, температура вод изменяется от 40 до 200-300°С, минерализация 10-20 г/л; Байкальский рифт, Тянь-Шань, Памир, Кавказ, где глубина вод 500-1000 м, t 40-100°С, минерализация 1-2 г/л.

В СССР общие запасы тепловой энергии в водах с минерализацией до 35 г/л (при насосной эксплуатации скважин и коэффициенте полезного использования теплового потенциала 0,5) оценены в 850-1200 млн. ГДж/год, что эквивалентно сжиганию 30-40 млн. т условного топлива; при эксплуатации методом поддержания пластовых давлений путём обратной закачки использованных термальных вод экономия топлива может составить 130-140 млрд. т в год. В СССР геотермальная энергия используется для теплоснабжения и горячего водоснабжения гг. Грозный, Махачкала, Черкесск, Зугдиди, Тбилиси; для теплоснабжения тепличных комбинатов в Грузии, на Северном Кавказе, Камчатке; для выработки электроэнергии (Паужетская геотермальная электростанция на Камчатке мощностью свыше 10 МВт) и др.

За рубежом используются гидрогеотермальные ресурсы, сосредоточенные в районах современного или недавнего вулканизма, где воды имеют t 200-300°С и могут непосредственно использоваться для выработки электроэнергии. К таким районам относятся Тоскана в Италии (месторождение Лардерелло), Калифорния в США (месторождение Большие гейзеры), в Новой Зеландии (месторождение Уайракей), в Японии — острова Хоккайдо, Кюсю, Хонсю (месторождения Атагава, Отака, Мацукава), Нижняя Калифорния в Мексике (месторождение Серро-Прието); область Ауачапан в Сальвадоре, месторождения на юге и севере Исландии и др. Глубина скважин в этих районах в основном до 1500 м, редко более. На базе выведенного подземного пара и пароводяных смесей построены ГеоТЭС, самые крупные в мире — на месторождении Большие гейзеры общей мощностью до 900 МВт.

Перспектива увеличения геотермальных ресурсов связана с открытием новых месторождений, искусственным их стимулированием, усовершенствованием методов производства электроэнергии. Например, в США за счёт этого предполагается повысить суммарную мощность ГеоТЭС к 1990 до 35 ГДж, к 2000 — до 75 ГДж. При использовании гидротермальных ресурсов за счёт коррозионной активности вод происходит химическое и тепловое загрязнение окружающей среды. С целью охраны среды термальные воды после их использования закачивают обратно в продуктивные пласты (трещинные зоны). Борьба с коррозионным воздействием естественных теплоносителей на оборудование, приборы, конструкционные материалы решается на стадии эксплуатации конкретных месторождений путём добавок химических реагентов в теплоноситель, предварительной дегазации, а также подбором соответствующих коррозионно-устойчивых металлов и покрытий.