Вісник НАН України. 2016. № 3. С.63-70.
https://doi.org/10.15407/visn2016.03.062

ДОЛІНСЬКИЙ Анатолій Андрійович –
академік НАН України, доктор технічних наук,
професор, почесний директор,
завідувач відділу тепломасообміну в дисперсних системах
Інституту технічної теплофізики НАН України

ОБОДОВИЧ Олександр Миколайович –
доктор технічних наук,
головний науковий співробітник Інституту технічної теплофізики НАН України

СВІТОВИЙ ДОСВІД ВИКОРИСТАННЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЇ ЕНЕРГІЇ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇЇ РОЗВИТКУ В УКРАЇНЇ

Наведено результати аналізу світового запасу геотермальних вод для виробництва теплової та електричної енергії, представлено схеми геотермальних станцій. Проаналізовано дані щодо запасів геотермальних вод у різних регіонах України, окреслено перспективні райони. Розглянуто переваги і недоліки використання геотермальної енергії в Україні. Визначено перелік заходів, спрямованих на розвиток геотермальної енергетики в країні.

Ключові слова: геотермальна енергія, геотермальні електростанції, геотермальні ресурси, геотермальний теплоносій, теплові насоси.

Зростання цін на органічне паливо істотно підвищує конкурентоспроможність енергетичних технологій на основі відновлюваних джерел енергії, особливо геотермальної енергетики. Світовий потенціал вивчених на сьогодні геотермальних ресурсів становить 0,2 ТВт електричної і 4,4 ТВт теплової потужності. Приблизно 70% цього потенціалу припадає на родовища з температурою флюїду менше 130ºС. Останнім часом різко збільшилися обсяги і розширилися сфери використання геотермальних ресурсів. В енергетичному балансі ряду країн починають домінувати геотермальні енергетичні технології, а частка геотермальної енергетики у світовому енергетичному балансі неухильно зростає.

Залежно від температури геотермальні ресурси широко використовують в електроенергетиці та теплофікації, промисловості, сільському господарстві, бальнеології та інших галузях. Новітні енергетичні технології з використанням геотермальних ресурсів за екологічною чистотою та ефективністю наближаються до традиційних. На сучасних ГеоЕС коефіцієнт використання потужності досягає 90%, що в 3–4 рази вище, ніж для технологій з використанням інших відновлюваних джерел енергії (сонячної, вітрової, приливної). На ГеоЕС, що працюють з використанням технології геотермальних циркуляційних схем і бінарного циклу, повністю виключаються викиди діоксиду вуглецю в атмосферу, що є найважливішою екологічною перевагою таких енергетичних установок.

Світовий ринок геотермальної енергії постійно зростає. Так, у 2004 р. сумарна встановлена потужність ГеоЕС, які працювали в 24 країнах світу, становила 8,91 ГВт, річний виробіток електроенергії на ГеоЕС – 56,8 ТВт·год; у 2009 р. сумарна встановлена потужність становила вже 10,71 ГВт, річний виробіток електроенергії на ГеоЕС – 67,2 ТВт·год; а у 2014 р. ці показники досягли 12,64 ГВт і 73,55 ТВт·год відповідно. Очікується, що до 2020 р. сумарна встановлена потужність ГеоЕС у світі зросте до 21,4 ГВт. Світовим лідером за встановленою електричною потужністю ГеоЕС є США – 3,450 ГВт (рис. 1). За останні 5 років найбільшими темпами геотермальна енергетика зростала в таких країнах, як Кенія (+392 МВт), США (+352 МВт), Туреччина (+306 МВт), Нова Зеландія (+243 МВт), Індонезія (+143 МВт), Ісландія (+90 МВт), Італія (+73 МВт) [1–4].
Геотермальні електростанції класифікуються за такими ознаками:

• за способом реалізації термодинамічного циклу – поділяються на конденсаційні та бінарні;
• за типом використання в технологічному циклі робочого тіла – поділяються на ГеоТЕС з паровими турбінами і ГеоТЕС з турбінами на низькокиплячому робочому тілі;
• за технологічною схемою паропроводів – поділяються на блокові і ГеоТЕС з поперечними зв’язками;
• за видами енергії, що відпускається, –поділяються на конденсаційні та ГеоТЕС, що відпускають лише електроенергію (за наявності споживачів можливе постачання теплової енергії);
• за рівнем участі генеруючих енергетичних об’єктів у покритті графіка електроспоживання – поділяються на базові та напівпікові, залежно від кількості годин використання встановленої потужності електростанції в процесі її роботи у розглянутий період часу.

На рис. 2 наведено схему паротурбінної установки ГеоТЕС бінарного циклу. Як низькокиплячий теплоносій другого контура обрано ізобутан – вуглеводень класу алканів, ізомер нормального бутану [5]. При бурінні геотермальних свердловин виділяється великий обсяг супутніх газів, у тому числі ізобутану. Його температура кипіння становить –11,73°С, температура плавлення –159,6°С. За середньої температури резервуара 200°С теплоносієм на поверхні є перегріта і насичена пара/термальна вода. Повний текст