Геотермальные источники. Геотермальные ресурсы россии

Под геотермальными ресурсами в широком смысле понимают запасы глубинного тепла Земли. Они могут быть представлены в виде пара, горячей воды, рапы естественного происхождения либо образовавшихся вследствие искусственного привнесения в геотермальные формации газа, воды и иных жидкостей. Различают также низко- и высокопотенциальные геотермальные ресурсы. Ресурсный потенциал геотермальной энергии признается столь же неисчерпаемым, как и солнечной или термоядерной.

Доля геотермальных ресурсов в топливно-энергетическом балансе промышленно развитых стран составляет в среднем 5–10%. Первое место с большим отрывом занимают Соединенные Штаты Америки, но уже вплотную подходят такие страны как , . В 80% населения обогревают свои дома геотермальным теплом.
В настоящее время до 60% используемых геотермальных ресурсов применяется в бальнеологии.

Выявленные запасы геотермальных вод с температурой 40–200°С, минерализацией до 35 г/л и глубиной залегания до 3500 м на территории России могут обеспечить получение примерно 14 млн м 3 горячей воды в сутки, что по количеству выносимой энергии эквивалентно примерно 30 млн т условного топлива (у. т.). Для нужд тепло-снабжения в режиме 70/20°С (в числителе температура поступающего, а в знаменателе - сбрасываемого теплоносителя) они распространены на 95% территории страны и составляют 57 трлн т у. т., в том числе в режиме отопления (90/40°С) - 69% территории и 30 трлн т у. т.

В настоящее время в стране эксплуатируются месторождения геотермальных вод на острове , полуострове и Курильских островах, в Краснодарском и Ставропольском краях, в республиках Дагестан, Ингушетия. Первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС) - Паужетская - построена в Советском Союзе в 1965 г на юге полуострова Камчатка. Она работает до сих пор и её мощность достигает 11 МВт. После значительного перерыва, когда другие страны в строительстве геотермальных электростанций ушли далеко вперед, в 1999 г была введена в строй новая Мутновская геотермальная станция мощностью 12 мегаватт.

В отличие от остальных районов страны, полуостров Камчатка и Курильские острова лежат в зоне современного , где на ограниченных участках и небольших глубинах имеют температуры 80–200°С и выше; на полуострове Камчатка находится знаменитая Долина гейзеров с естественными фонтанами из горячей воды и пара.

При составлении карты ресурсов геотермального теплоснабжения были оценены ресурсы геотермальной энергии всей территории России для нужд теплоснабжения до глубины 10 км Оценка сделана для циркуляционной технологии освоения петрогеотермальных ресурсов в температурных режимах - 70/20°С и 90/40°С.

Ресурсы геотермального теплоснабжения распределены по территории России достаточно равномерно. По плотности их распределения на территории страны выделяются пять ресурсных интервалов геотермального теплоснабжения для режима 70/20°С и четыре интервала для режима 90/40°С. Интервалы заключены между изолиниями 0–2(0) т у. т./м 2 ; 2(0)–4(2) т у. т./м 2 ; 6(4)–8(7) т у. т./м 2 ; 8 т у. т./м 2 (в скобках приведены соответствующее значения ресурсов геотермальной энергии в режиме отопления 90/40°С).

Ресурсы геотермального теплоснабжения (температурный режим 70/20°С) характеризуются практически повсеместным распространением на территории России и охватывают 95% площади страны, в том числе 70% её площади располагают геотермальными ресурсами для отопления с температурным режимом 90/40°С. Энергетический потенциал технически доступного и экологически чистого альтернативного источника энергии для теплоснабжения в температурном режиме 70/20°С составляет 57 трлн т у. т., в том числе для отопления в температурном режиме 90/40°С - 30 трлн т у. т.

Важно отметить, что подземные воды большинства платформенных бассейнов обогащены редкими и рассеянными элементами и представляют интерес как гидроминеральное сырье. Их потенциальные ресурсы составляют около 4 млн м 3 /сут. При этом большие потенциальные ресурсы характерны для азотных термальных вод, приуроченных к Азово-Кубанскому и Восточно-Предкавказскому бассейнам (Краснодарский и Ставропольский края, республики ) и имеющих различную минерализацию и состав (несколько типов минеральных вод). Ресурсы этих вод позволяют организовать их комплексное использование (как лечебного средства и теплоносителя).

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

Различают гидрогеотермальные ресурсы (), заключённые в естественных подземных коллекторах, и петрогеотермальные ресурсы, аккумулированные в блоках нагретых (до 350°С и более) практически безводных (т.н. сухих) . 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. ) 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 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 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 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 ), в Новой Зеландии (месторождение ), 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 , 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 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 , а также подбором соответствующих коррозионно-устойчивых металлов и покрытий.

Геотермальных ресурсов в общем топливно-энергетическом балансе может достигать 5-10%. Различают гидрогеотермальные ресурсы (ресурсы геотермальных вод), заключённые в естественных подземных коллекторах, и петрогеотермальные ресурсы, аккумулированные в блоках нагретых (до 350°С и более), практически безводных (так называемых сухих) горных пород. Технология извлечения петрогеотермальных ресурсов основана на создании искусственных циркуляционных систем (так называемых тепловых котлов). Гидрогеотермальные ресурсы эксплуатируют при помощи скважин с применением фонтанного и насосного способов, а также метода поддержания пластовых давлений (ППД) - путём обратной закачки в пласт отработанных геотермальных вод. Практическое значение имеют гидрогеотермальные ресурсы, устойчивый режим которых, относительная простота добычи и значительные площади распространения позволили использовать эти воды для теплоснабжения (при температуре от 40°С до 100-150°С) и выработки электроэнергии (100-300°С). На базе выведенного подземного пара и пароводяных смесей строят геотермальные электростанции (ГеоТЭС). Гидрогеотермальные ресурсы приурочены к пластовым водонапорным системам, расположенным в депрессионных зонах, выполненных мощными толщами осадочных отложений мезозойского и кайнозойского возрастов, и к трещинным водонапорным системам, развитым в районах современного и молодого вулканизма и в складчатых областях, испытавших воздействие новейших тектонических движений. Трещинные водонапорные системы расположены локально в крупных зонах тектонических разломов.

В России наибольшее значение имеют пластовые гидрогеотермальные ресурсы, в меньшей степени - трещинные. Перспективные районы пластовых гидрогеотермальных ресурсов - Западная Сибирь, Предкавказье, Северный Сахалин; в этих районах глубина залегания вод 1500-5000 м, температура 40-200°С, минерализация 1-150 г/л. Наиболее крупные пластовые гидрогеотермальные месторождения находятся в Предкавказье: Махачкалинское, Избербашское, Кизлярское - в Дагестане; Черкесское - в Карачаево-Черкесии; Мостовское, Майкопское, Вознесенское - в Краснодарском крае. Районы развития трещинных термальных вод: Камчатка (Паужетское, Паратунское месторождения) и Курильские острова, где продуктивные зоны вскрыты на глубинах 500-2000 м, температура вод от 40 до 200-300°С, минерализация 10-20 г/л; Прибайкалье; северный склон Большого Кавказа, где глубина вод 500-1000 м, температура 40-100°С, минерализация 1-2 г/л. В России 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 миллионов ГДж/год, что эквивалентно сжиганию 30-40 миллионов тонн условного топлива (смотри в статье Возобновляемые источники энергии); при эксплуатации методом ППД экономия условного топлива может составить 130-140 миллиардов тонн в год. Гидрогеотермальная энергия используется для отопления и горячего водоснабжения городов Махачкала, Черкесск и др., для теплоснабжения тепличных комбинатов на Северном Кавказе, Камчатке, для выработки электроэнергии (ГеоТЭС действуют на Камчатке - Паужетская и Мутновская; проектируются в Ставропольском крае и в Дагестане).

За рубежом в основном используются гидрогеотермальные ресурсы, сосредоточенные в районах современного или молодого вулканизма, где воды имеют температуру 200-300°С и могут непосредственно использоваться для выработки электроэнергии. Такие районы известны в США (месторождение Большие Гейзеры в Калифорнии, где построены самые крупные в мире ГеоТЭС), Италии (месторождение Лардерелло в Тоскане), Новой Зеландии (месторождение Уайра-Кей), Японии (месторождения Атагава, Отака, Мацукава на островах Хоккайдо, Кюсю, Хонсю), Мексике (месторождение Серро-Прието в Нижней Калифорнии), Исландии, а также на Филиппинах, в Индонезии и др. Кроме того, во многих странах (в том числе в Исландии) гидрогеотермальные воды с температурой 40-110°С используются для теплоснабжения городов.

При использовании гидрогеотермальных ресурсов 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. Увеличение геотермальных ресурсов связано с открытием в перспективе новых месторождений, их искусственным стимулированием, усовершенствованием методов производства электроэнергии.

Лит.: Геотермальная энергия. Ресурсы, разработка, использование. М., 1975; Берман Э. Геотермальная энергия. М., 1978; Голицын М. В., Голицын А. М., Пронина Н. М. Альтернативные энергоносители. М., 2004.

С литосферой связаны ресурсы не только традиционных видов минерального топлива, но и такого альтернативного вида энергии, как тепло земных недр.

Источники геотермальной энергии могут быть двух типов. Первый тип – это подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды (гидротермальные источники), пара (паротермальные источники) или пароводяной смеси. По существу, это непосредственно готовые к использованию подземные «котлы», откуда воду или пар можно добыть при помощи обычных буровых скважин. Второй тип – это тепло горячих горных пород. Закачивая в такие горизонты воду, можно также получить пар или перегретую воду для дальнейшего использования в энергетических целях.

В зависимости от температуры воды, пара или пароводяной смеси геотермальные источники подразделяют на низко– и среднетемпературные (с температурой до 130–150 °C) и высокотемпературные (свыше 150 °C). От температуры источника во многом зависит характер его использования.

Можно утверждать, что геотермальная энергия отличается четырьмя выгодными чертами.

Во-первых, ее ресурсы практически неисчерпаемы. К такому выводу можно прийти, несмотря на очень большие расхождения в имеющихся оценках. Так, по данным немецких специалистов, эти ресурсы достигают 140 трлн тут, а на сессии Мировой энергетической конференции в 1989 г. они были определены «всего» в 880 млрд тут. Даже если иметь в виду, что пригодные для хозяйственного использования ресурсы не превышают 1 % от общих, они составляют немалую величину. Большая часть этих ресурсов относится к низкотемпературным источникам.

Во-вторых, использование геотермальной энергии не требует значительных издержек, так как в этом случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии.

В-третьих, геотермальная энергия в экологическом отношении совершенно безвредна и не загрязняет окружающую среду.

В-четвертых, локализация геотермальных ресурсов определяет возможность использовать их для производства тепла и электроэнергии в отдаленных, необжитых районах.

Рис. 12. Геотермальные пояса Земли

Ресурсы геотермальной энергии довольно широко распространены в земной коре. Концентрация их связана в основном с поясами активной сейсмической и вулканической деятельности, которые занимают 1/10 площади Земли (рис. 12). В пределах этих поясов можно выделить отдельные наиболее перспективные «геотермальные» районы. Их примерами могут служить Калифорния в США, Новая Зеландия, Япония, страны Центральной Америки.

В России основные запасы геотермальной энергии связаны с областями кайнозойской складчатости, а также четвертичного и современного вулканизма. К таким районам относятся, прежде всего, полуостров Камчатка, остров Сахалин, Курильские острова, Ставропольский край, Дагестан.

16. Мировой земельный фонд

Английскому экономисту XVII в. Уильяму Петти принадлежат слова «Труд есть отец богатства, а земля – его мать». Действительно, земля – универсальныйприродный ресурс, без которого практически не может существовать ни одна отрасль хозяйственной деятельности человека – ни промышленность, ни транспорт, ни тем более земледелие и животноводство. По сравнению с другими видами природных ресурсов земельные ресурсы обладают некоторыми особенностями. Во-первых, их практически нельзя перемещать с места на место. Во-вторых, они исчерпаемы и к тому же обычно ограничены пределами определенной территории (район, страна и т. д.). В-третьих, несмотря на широкий многоцелевой характер использования, в каждый определенный момент времени тот или иной участок земли может быть занят либо под застройку, либо под пашню, пастбище, рекреацию и т. д.

Особую ценность для людей представляет самый верхний слой земли – почва, которая обладает плодородием, способностью производить биомассу; к тому же это плодородие может быть не только естественным, но и искусственным, т. е. поддерживаемым людьми. Вот почему роль почвенного покрова планеты (педосферы) так высоко оценивали корифеи отечественной науки В. В. Докучаев, В. И. Вернадский и другие ученые, сформировавшие учение о почвах.

Таблица 19

РАЗМЕРЫ И СТРУКТУРА МИРОВОГО ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА

Первое и самое общее представление о земельных ресурсах дает понятие о земельном фонде. Под земельным фондом понимают совокупность всех земель в пределах той или иной территории (от небольшой по площади местности до всей земной суши), подразделяемую по типу хозяйственного использования. При более широком подходе весь земельный фонд планеты обычно оценивают в 149 млн км 2 , или 14,9 млрд га, что соответствует всей площади суши. Но в большинстве источников его оценивают в 130–135 млн км 2 , или 13–13,5 млрд га, вычитая из первого показателя площадь Антарктиды и Гренландии. Наиболее достоверные оценки такого рода принадлежат специализированному органу ООН – ФАО, по данным которого составлена таблица 19.

Анализ таблицы 19 дает возможность познакомиться не только с размерами, но и со структурой мирового земельного фонда. При этом можно сделать некоторые важные выводы.

Во-первых, вывод о том, что земли сельскохозяйственного назначения занимают всего 37 % мирового земельного фонда. В том числе на наиболее ценные земли под пашней и многолетними культурами, которые обеспечивают поставку 88 % необходимых людям продуктов питания, приходится лишь 11°%. Конечно, немалую роль играют и пастбища (к ним относят естественные и улучшенные пастбища и луга, посевы, используемые для выпаса). Однако при площади, почти в два с половиной раза превышающей площадь пашни, они дают только 10 % всей мировой сельскохозяйственной продукции.

Во-вторых, вывод о том, что лесные земли занимают почти 32 % всей площади мирового земельного фонда. Конечно, значение этих земель – прежде всего климатообразующее, водоохранное, лесохозяйственное – очень велико. Однако в снабжении населения продуктами питания (в результате охоты, рыболовства, выпаса скота, звероводства, сбора грибов, ягод и т. д.) роль их можно оценить как сугубо вспомогательную.

В-третьих, вывод о том, что прочие земли в структуре земельного фонда занимают почти такую же долю, как и лесные. Термин «прочие земли», применяемый ФАО, нуждается в некоторых разъяснениях, так как в данную категорию включаются земли самой различной продуктивности и столь же различного хозяйственного использования. В нее входят земли под жилой (городской и сельской) застройкой, под промышленными и инфраструктурными (дороги, каналы, аэропорты) сооружениями, горными выработками (карьеры, шахты, отвалы вскрышных пород) и др. В литературе встречаются различные оценки территорий, занятых такими техногенными образованиями, но преобладает цифра в 2,5–3 %. Она уже сама по себе свидетельствует о том, что подавляющая часть так называемых прочих земель приходится на какую-то другую категорию. В основном это малопродуктивные и непродуктивные земли– безлюдные пустыни, высокогорья, скальные обнажения, площади под ледниками и водными объектами и др.

Рис. 13. Структура мирового земельного фонда по крупным регионам (доля в %)

Для географических исследований большой интерес представляет изучение структуры земельного фонда не только всего мира, но и отдельных его крупных регионов. Показанная на рисунке 13 она дает богатый материал для сравнения. Вполне закономерно, например, что доля земель, занятых под жилую, промышленную, транспортную застройку, да и обрабатываемых земель наиболее велика в зарубежной Европе – одном из главных регионов мировой цивилизации. Также вполне естественно, что доля пастбищ особенно велика в структуре земельного фонда в Австралии, доля лесов– в Южной Америке, а доля малопродуктивных и непродуктивных земель – в Азии.

Разумеется, еще большие различия можно обнаружить при сравнении размеров и структуры земельного фонда отдельных стран. Наибольший интерес в этом отношении представляют пахотные земли. Страны, располагающие наибольшей площадью пахотных земель, показаны в таблице 20. Она же дает наглядное представление о том, сколь существенно эти страны различаются по показателю доли пашни в общем земельном фонде.

К числу стран-«рекордсменов» по второму из этих показателей, кроме Украины и Индии, относятся также Бангладеш и Дания, где распаханность достигает 56–57 %.

Таблица 20

ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО РАЗМЕРАМ ПЛОЩАДИ ПАШНИ

По площади пастбищ на мировом фоне особенно выделяются Австралия (414 млн га), Китай (400 млн), США (240 млн), Казахстан (187 млн), Бразилия (185 млн), Аргентина (142 млн га). Но в структуре земельного фонда доля пастбищ особенно велика в Казахстане (70 %), Австралии и Аргентине (50–55 %), а из стран, не попавших в первую десятку, – в Монголии (75 %).

По площади прочих земель внеконкурентное первое место в мире принадлежит России (700 млн га). За ней следуют Канада (355 млн га), Китай (307 млн), Алжир (195 млн), США (193 млн) и Ливия (159 млн га). Но по доле таких земель в земельном фонде впереди всех стоят расположенные в пределах Сахары Ливия (91 %) и Алжир (82 %).

С характеристикой структуры и размеров земельного фонда непосредственно связан еще один очень важный вопрос – об обеспеченности земельными ресурсами. Показатель такой обеспеченности рассчитывается в гектарах на душу населения.

Нетрудно подсчитать, что в 2007 г. при общей численности населения земного шара, превысившей 6,6 млрд человек, и мировом земельном фонде (округленно) в 13 млрд га, этот показатель составляет 2,0 га. Но при таком среднем показателе между отдельными крупными регионами, должны существовать различия. Статистика свидетельствует о том, что по душевой обеспеченности земельными ресурсами резко выделяется огромная по территории, но сравнительно малонаселенная Австралия (30 га на 1 человека). За ней следуют СНГ (8,0 га на 1 человека), Южная Америка (5,3), Северная Америка (4,5), Африка (1,25), зарубежная Европа (0,9) и зарубежная Азия (0,8 га на 1 человека). Из отдельных стран, помимо Австралии, наиболее высоким уровнем землеобеспеченности отличаются, например, Россия (11,4 га на 1 человека), Бразилия (5,2), Демократическая Республика Конго (4,8), США (3,4), Аргентина (3,1), Иран (2,3 га на 1 человека).

Однако при всей важности показателя удельной землеобеспеченности еще важнее показатель обеспеченности пахотными землями. Для всего мира он ныне составляет в среднем 0,20 га на 1 человека. Из отдельных регионов и по этому показателю выделяются Австралия и Океания (1,8 га на 1 человека), затем идут СНГ (0,8), Северная Америка (0,6), Южная Америка (0,35), зарубежная Европа (0,25), Африка (0,22) и зарубежная Азия (0,13 га на 1 человека). Что же касается отдельных стран, то различия между ними (на отдельных примерах) показывает таблица 21.

Таблица 21

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПАШНЕЙ В НЕКОТОРЫХ СТРАНАХ

Отдельно приведем некоторые данные о земельном фонде России. В целом он составляет 1709 млн га, из которых около 1100 млн га находятся в зоне вечной мерзлоты. В конце 1990-х гг. в структуре этого фонда на сельскохозяйственные угодья приходилось 13 % (в том числе на пашню– 7,5 %), на лесные– 61 %, на земли под жилой, промышленной и транспортной застройкой – 2,2 %.

На протяжении уже многих столетий, если не тысячелетий, человечество стремится увеличить площади обрабатываемых – прежде всего пахотных – земель, сводя для этого леса, распахивая луга и пастбища, орошая сухие степи и пустыни и т. д. Иными словами, ведется наступление на так называемые прочие земли. На этом пути есть немалые успехи. Так, только в 1900–1990 гг. общая площадь сельскохозяйственных земель в мире удвоилась. Однако численность населения растет быстрее, и это уже само по себе предопределяет тенденцию к сокращению удельной обеспеченности пахотными землями: если в 1950 г. мировой показатель ее составлял 0,48 га на 1 человека, в 1990 г. – 0,28, то в 2005 г. – около 0,20 га на 1 человека.

Но это только одна причина снижения обеспеченности из расчета на душу населения. Другая же заключается в растущей деградации земель, почвенного покрова.

Помимо нефти и газа большой потенциал в энергетике имеют геотермальные ресурсы. Под ними понимают запасы тепла из недр планеты, образовавшиеся в итоге расщепления радионуклидов.

В Российской Федерации запасы этих ресурсов значительно больше, чем во многих странах мира. Используя тепло планеты Земля, можно получить до десяти процентов от всего теплоснабжения государства. На сегодняшний день известно более шестидесяти месторождений геотермальных ресурсов, для получения энергии создано свыше четырех тысяч скважин.

Наиболее перспективными регионами в отношении развития такой энергии являются полуостров Камчатка, Курилы, Сибирь и Кавказ.

Лучше всего сейчас исследованы месторождения на Северном Кавказе. Температура вод в артезианских бассейнах этого региона достигает ста восьмидесяти градусов. Залежи ресурсов располагаются на глубине в границах 300-5000 метров.

В Краснодарском крае известны месторождения с тепловым потенциалом до 3800 ГДж в год. В настоящее время только пять процентов этого потенциала реализованы.

Относительно сибирских термальных ресурсов известно, что они перспективны для использования.

Потенциал такого вида отопления заключается в том, что этот ресурс быстро возобновляется, является экологически чистым и дешевым.

Применение геотермальных ресурсов в народном хозяйстве возможно при отапливании помещений, теплиц, в рыбном хозяйстве – для выращивания мальков, также при разведении грибниц. В промышленности энергия нагретой до градуса кипения воды может использоваться для электрификации зданий. Водяной пар в таком случае будет подаваться на турбины.

Геотермальные ресурсы неоднородны. Специалисты выделяют петротермальные и гидротермальные.

Геотермальная энергетика России

Наиболее востребован данный вид ресурсов в Соединённых Штатах Америки, государстве, давно и активно использующем внутренние тепло планеты. Наша страна также рассматривает отрасль хозяйства как одну из самых перспективных.

Как правило, электростанции, работающие на термальных источниках энергии, располагаются в регионах с повышенной вулканической деятельностью. Объясняется такое их расположение тем, что раскаленная лава нагревает протекающие рядом воды. В местах разлома горной породы нагретая вода вырывается наружу. Таким образом создаются гейзеры и геотермальные озера. Если разломы отсутствуют, и нет возможности получить энергию из открытых источников, к термальной воде добираются посредством бурения скважин.

Хотя залежи геотермальных ресурсов в нашем государстве богаты, используются в хозяйстве только малая их часть. Электростанции, работающие на таком источнике, делятся на два типа: станции непрямого типа (встречаются наиболее часто) и станции смешанного типа. Последние считаются самыми щадящими для состояния экологии регионов.

Начало использования энергии источников подземных вод в Советском союзе относится к середине двадцатого века. Именно в шестидесятых годах на Камчатке появилась первая опытная геотермальная электростанция. Ее задачей стала выработка энергии для промышленных предприятий. Мощность станции не превышала 500 кВт.

Запуск станции позволил поставлять жителям полуострова электроэнергию по самым выгодным ценам. Это продолжалось долгие годы, пока резко не повысилась стоимость мазута. После подорожания топлива выше стала себестоимость электроэнергии, которая ранее была так дешева. Подорожание услуги стало причиной того, что, несмотря на перспективность геотермальной энергетики, эта отрасль на полуострове развивается не так активно и отстает от потребности территории в дешевых и экологически чистых источниках энергии.

По сравнению с прочими источниками геотермальные источники энергии обладают рядом преимуществ. Прежде всего, электростанции на термальной воде могут эффективно работать в любых климатических условиях в любое время года, при этом коэффициент использования будет не ниже девяноста процентов. Такие предприятия не вредят состоянию окружающей среды, вредные примеси, в том числе и углекислый газ, не выбрасываются в атмосферу. Обслуживание электростанции не нуждается в больших технических затратах. Себестоимость конечного продукта – электроэнергии – ниже, чем стоимость этого продукта, вырабатываемого электростанциями других типов.

В Российской Федерации функционируют пять станций, работающих на геотермальных ресурсах. В условиях севера или недостаточно заселенных территорий государства, где обеспечение населенных пунктов энергией через централизованную сеть электростанций нерентабельно, решить проблему помогут станции, работающие на геотермальной энергии.

Геотермальные электростанции России

Самой первой на территории нашего государства была открыта Паужетская электростанция в шестидесятых годах прошлого века. Строилась станция с целью обеспечить энергией жителей и предприятия, находящиеся в поселках рыбопереработчиков. Название станции дало наименование села, расположенного на берегу полуострова Камчатка. Рядом с ним располагаются два вулкана – Кошелев и Камбальный.

Паужетская ГеоЭС к запуску в эксплуатацию работала на мощности, равной 5 МВт. После подключения бинарного электроблока производственные мощности возросли до 17 МВт. Какой бы щадящей для окружающей среды ни была термальная ГЭС, негативное влияние на экологию ее работа оказывает. Сброс массива геотермальных вод в ближайшую реку приводит к тому, что нерест рыбы в Озерной становится невозможным. Повышение температуры воды в реке до 120 градусов также негативно сказывается на ее экологическом состоянии. На геотермальном носителе также негативно сказывается работа станции – происходит постоянная потеря теплового потенциала.

В конце девяностых годов на Камчатке была построена Верхне-Мутновская ГеоЭС. Спустя четыре года введена в эксплуатацию Муновская станция, крупнейшая в регионе. Питающий ее вулкан Мутновский, нагревает воды, поднятые с глубины не менее трехсот метров. Нагреваясь, вода превращается в пар, температура которого доходит до двухсот пятидесяти градусов. Паровым конденсатом отапливается поселок, расположенный неподалеку.

Энергетика полуострова Камчатка практически на двадцать пять процентов обеспечивает потребности жителей в электричестве за счет использования геотермальных источников.

В двухтысячных годах заработала Океанская станция. Располагается она в Сахалинской области на Итурупе – курильском острове. Через тринадцать лет на станции произошел ряд аварий, после чего электростанция подверглась консервации.

Другой остров Курильской гряды – Кунашир – имеет собственную станцию, которая выстроена недалеко от вулкана Менделеева. Строилась Менделеевская электростанция неполные десять лет. Целью строительства было обеспечение города Южно-Курильска электроэнергией и теплом. В настоящее время предприятие модернизируется на средства федерального бюджета. После модернизации мощность предприятия возрастет.

При несомненных плюсах геотермальной энергетики эта часть отрасли обладает рядом негативных сторон. Среди них:

• Вредные примеси в выбросах отработанного пара, загрязняющие воздух;
• Неэффективная утилизация отработанной воды, поднятой с большой глубины. Далеко не все сотрудники ГеоЭС соблюдают требования безопасности, в результате чего выбросы воды производятся в ближайшие водоемы;
• Возведение таких электростанций стоит довольно дорого;
• Стоимость оборудования неоправданно высока при достаточно низком получении энергии на выходе;
• Недостаточно высокие потенциалы теплоносителей;
• Полученный продукт невозможно транспортировать на большие расстояния;
• Сложности складирования.

Сказанное выше позволяет сделать следующие выводы. Российская Федерация располагает тремя геотермальными зонами, в каждой из которых особые типы и возможности применения геотермальной энергии.

Первая из них располагается на Дальнем Востоке – Камчатском полуострове и островах Курильской гряды. Вторая и третья – Прибайкалье и Северный Кавказ.

Строительство электростанций с использованием геотермальных ресурсов помогло решить множество важнейших проблем в удаленных регионах. Ученые страны защитили ряд патентов, имеют наработки в области добычи энергии.

Осталось только применить этот научный потенциал на практике для использования на благо государства.