«Это революция»: академик Алексеенко — о том, почему геотермальная энергетика может изменить будущее

Академик РАН, научный руководитель Института теплофизики СО РАН Сергей Алексеенко — один из главных российских специалистов по возобновляемой энергетике.

На полях Томского международного энергетического форума мы пообщались с ним и узнали, почему геотермальная энергия — не про горячие источники и гейзеры, а про глубины в 10 километров, миллиметровое излучение и литий под Махачкалой.

А еще — почему России пора перестать быть страной, на опыт которой ссылаются все, но которая при этом не реализует собственные геотермальные проекты.

Когда говорят «геотермальная энергия», большинство людей представляют горячие источники или пар, бьющий из-под земли. Алексеенко сразу снимает это заблуждение: зон, где такие источники можно использовать для энергетики, в мире крайне мало.

— Когда мы говорим о большой энергетике и о будущем, мы имеем в виду большие глубины — от трёх до десяти километров. Там уже сухие породы: базальт, гранит. Сплошные, — добавляет академик.

Задача — добраться до этого «глубинного» тепла. Первым подобную идею сформулировал ещё Циолковский в 1897 году. Он предложил пробурить скважины и получать тепло из горячих глубинных пород. Практически её впервые реализовала американская Лос-Аламосская лаборатория. В 70–80-х годах им удалось добуриться в докембрийский кристаллический фундамент с температурами до 190 градусов и стабильно генерировать 3–10 мегаватт тепловой энергии.

Эта технология лежит в основе так называемой петротермальной энергетики. Схема следующая: бурят скважину, делают породу проницаемой — с помощью гидроразрыва или пульсаций давления, затем закачивают воду, которая нагревается и поднимается по второй скважине.

— На сегодня в мире испытано около 20 опытных петротермальных систем. Состоятельность доказана. Осталось только коммерчески использовать, — говорит Алексеенко.

Пока большинство установок остаются экспериментальными, в мире уже появляются первые коммерческие проекты — и один из них Алексеенко называет революцией. Канадская компания Eavor из Калгари разработала схему, при которой две скважины соединяются горизонтальным бурением, образуя полностью замкнутый контур. Скважины изолированы, поэтому вода внутри циркулирует, не проникая сквозь породы.

— Самая главная проблема всех геотермальных станций в том, что вода — это не вода, а компот с кислотами и другими агрессивными веществами. Коррозия — это бич. Скважины забиваются, приходится бурить новые. А здесь — замкнутый контур. В одну трубу подаёшь холодную воду, в другой получаешь горячую. Работает как термосифон: горячая вода поднимается сама. Оборудование портиться не будет. Я считаю, что это революция, потому что применять можно везде — неважно, какие там породы и температуры, — говорит академик.

Первый коммерческий проект по похожей схеме уже запущен к исполнению в Германии. Глубина — 4,5 километра плюс ответвление ещё на 3 километра, целая «гребёнка» скважин. Планируемая мощность — 64 мегаватта тепла или 8 мегаватт электроэнергии.

В Массачусетском технологическом институте (MIT) пошли дальше — буквально: предложили бурить на глубины от 7 до 25 километров, где температура достигает 400 градусов и выше. Это направление называется «суперхот рок» — сверхгорячие породы. Одна скважина там способна давать до 120 мегаватт энергии. Проблема — цена бурения на такие глубины. Здесь в игру вступает технология, история которой неожиданно ведёт в Новосибирский академгородок.

— Идея изначально шла из России. Специалист переехал в США и предложил в MIT бурить миллиметровым излучением, — рассказывает Алексеенко. — Это то самое излучение, что используется в микроволновых печах. Генератор такого излучения называется гиротрон. И лидеры в мире по гиротронам — это Институт прикладной физики в Нижнем Новгороде. Поэтому если мы серьёзно за это возьмёмся — есть шансы, что будем лидерами в данной технологии.

Схема такая: бурится скважина до базальта, запускается по волноводу миллиметровое излучение — оно испаряет породу, а инертный газ (который также запускают в скважину) выносит частицы наружу через кольцевой канал. Попутно стенки скважины остекловываются, становясь непроницаемыми. Технология пока на стадии отработки, отмечает Алексеенко, но уже финансируется: одна из компаний в США получила на реализацию около 6 млрд рублей, а в Хьюстоне планируют запустить коммерческую станцию через два года.

Пока мир работает над сверхгорячими породами, Алексеенко предлагает России начать с более доступного — низкопотенциального тепла.

— В Томской области есть источники с температурой 85 градусов. Можно получать электроэнергию. КПД, правда, около 10%, но это бесплатная энергия. Правда, требуются специальные технологии: обычная вода при таких температурах не закипит, нужны фреоны или углеводороды в качестве рабочего тела, специальные турбины, — объясняет он.

Ирония в том, что первую в мире подобную станцию построил именно Институт теплофизики — в 1970 году на Камчатке, при температуре источника всего 80 градусов и мощности 800 киловатт. Испытания провели, но дальше дело не пошло. Сегодня в мире работает около двух тысяч так называемых бинарных установок, и все они ссылаются на советский опыт. Но в России нет ни одной.

— Поэтому мы поставили задачу всё возродить, — говорит Алексеенко. — Две первые ласточки: одну установку на 25 киловатт уже сделали в Томском политехе, следующая — на 50 киловатт. Параллельно планируем изготовить в Грозном — там же запустили первый в стране замкнутый контур: обычно воду добывают и сливают, хотя по закону её нужно закачивать обратно. Замкнутый контур это решает.

Но вода из скважин может принести с собой дополнительные плюсы. По сути, она представляет из себя «раствор, в котором — вся таблица Менделеева с большой концентрацией элементов». В ряде месторождений этот «побочный продукт» оказывается ценнее самой энергии.

— Возле Махачкалы есть источники, из которых можно получать литий, — говорит академик. — Они полностью покрыли бы все потребности России. Причём это самый дешёвый источник: для производства лития нужна энергия, а здесь мы получаем и то и другое из одной скважины. В мире уже говорят: кто первый освоит производство лития из геотермальных источников — тот и выиграет. Европа и Америка на этом поле уже конкурируют.

В России сегодня коммерческий интерес к геотермальной энергетике проявляют «Зарубежнефть», «РусГидро» и «Газпромнефть» — компании, которые умеют бурить и у которых уже есть скважины с теплом. Но главное, по мнению Алексеенко, — государственный подход.

— Чтобы всё это реально сдвинулось, нужна федеральная программа с дорожной картой: не просто намерения, а конкретные шаги, прописанные до конечного результата, — резюмирует он. — Мы уже были первыми. Можем стать первыми снова.

Текст: Егор Хворенков

Фото: Савелий Петрушев

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».