В России пароводяные геотермальные месторождения, пригодные для выработки электрической энергии, находятся в основном на Камчатке и Курильских островах. В 11 регионах (Дагестан, Чечня, Краснодарский, Ставропольский края, Адыгея, Карачаево-Черкесия, Кабардино-Балкария, Камчатка, Сахалин, Чукотка и Магаданская область) разведаны 66 водяных геотермальных месторождений для теплоснабжения.

Из всех регионов России по запасам и добыче геотермальной воды для теплоснабжения Краснодарский край стоит на третьем месте. Потенциальная тепловая мощность 16 основных геотермальных месторождений региона составляет 250 МВт. Максимальная годовая добыча геотермальной воды была достигнута в 1985 году в объёме 8,5 млн м³ [4]. Самое крупное геотермальное месторождение Краснодарского края — Мостовское. Там было разбурено 17 скважин с потенциальной тепловой мощностью 45,24 МВт. Температура на устье скважин — 67–75°C, дебиты скважин — от 2000 до 2500 м³/сут. с минерализацией 2 г/л.

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 1

В условиях падения устьевого давления скважин при эксплуатации месторождения без обратной закачки (реинжекции) в 1982 году по проекту д.т.н. В. А. Бутузова в посёлке Мостовском был построен геотермальный центральный тепловой пункт (ЦТП) мощностью 2 МВт. Схема ЦТП представлена на рис. 1, компоновка оборудования дана на рис. 2. В дегазаторе удалялись растворённые газы (метан, углекислота). Для сглаживания пиков водопотребления были установлены два бака вместимостью по 300 м³. Регулирование тепловой мощности производилось циклически: при срабатывании до определённой температуры геотермальная вода из системы сливалась и заполнялась горячей водой из скважин. В 1987 году впервые в Краснодарском крае на этом ЦТП были установлены два тепловых насоса мощностью 1 МВт, которые охлаждали сливную воду до 10°C.

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 2

В 2004 году ЗАО «Геотерм-М» (город Москва) под руководством д.т.н. Г. В. Томарова разработало проект геотермального теплоснабжения всех объектов Мостовского месторождения. На рис. 3 представлена концептуальная схема этого проекта. Его суммарная тепловая мощность могла составить 45 МВт, срок окупаемости — семь лет [5].

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 3

На Ново-Ярославском месторождении Мостовского района в 2005 году была построена геотермальная система теплоснабжения тепловой мощностью 4,7 МВт для отопления теплиц с использованием абсорбционных тепловых насосов для утилизации отработанной в теплицах геотермальной воды. На рис. 4 представлена принципиальная схема данной системы. Особенностью тепловой схемы являлось отсутствие пиковых котлов (температура геотермального теплоносителя 90°C). Мощность тепловых насосов — 1,2 МВт. Расчётный температурный график — 75–40°C. После теплиц геотермальный теплоноситель с температурой 40°C разделялся на две части: одна охлаждалась до 20°C и сливалась в пруд, вторая — догревалась до 75°C и направлялась в теплицы. Для предотвращения отложений в теплообменниках применена электромагнитная обработка геотермальной воды [6].

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 4

Состояние систем геотермального теплоснабжения в населённых пунктах Лабинского района за период эксплуатации с 1975 года было проанализировано на примере посёлка Розового с населением 1200 человек, где от двух геотермальных скважин отапливались десять многоквартирных домов, детский сад, двухэтажное административное здание, 200 одноквартирных домов и 3 га теплиц.

В скважине 3Т Вознесенского месторождения дебит уменьшился в 2,6 раза, динамическое давление — в 3,5 раза при неизменной минерализации и температуре на устье 100°C. Оборудование ЦТП не соответствовало температурным режимам теплопотребления, а тепловые сети, проложенные без теплоизоляции, прокорродировали и не обеспечивали требуемых гидравлических режимов эксплуатации. В итоге при понижении температуры наружного воздуха ниже −5°C температура в жилых домах уменьшалась до 10°C.

В 2011 году была выполнена реконструкция системы теплоснабжения посёлка Розового (рис. 5). На скважине 4Т был установлен бак разрыва струи и автоматизированная насосная станция. В ЦТП, построенном в центре посёлка, были установлены пластинчатые теплообменники для подключения систем отопления многоквартирных и одноквартирных домов по независимой схеме. Третьим мероприятием для восстановления упругой энергии геотермального пласта было сооружение на крыше здания ЦТП гелиоустановки с расчётной мощностью 115 кВт (144 м²) для горячего водоснабжения многоквартирных домов в летнее время, что позволило в межотопительный период вывести скважину 4Т из эксплуатации [7].

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 5

В геотермии различают глубинные (свыше 400 м) геотермальные системы теплоснабжения и поверхностные. В первых источником является магматическое тепло Земли, а во вторых, кроме названного, участвует аккумулированное поверхностными породами солнечное тепло.

В последние годы поверхностные системы геотермального теплоснабжения (СГТ) получили широкое применение.

Поверхностная СГТ с тепловыми насосами вида «вода-вода» и воздушной системой отопления (рис. 7) административного здания в 2007 году построена в Краснодаре. Расчётная отопительная нагрузка здания составляет 45 кВт, вентиляционная — 68 кВт. На участке земли, прилегающем к зданию, пробурено 16 геотермальных скважин глубиной 90 м. Каждая из них оборудована U-образной пластиковой трубой диаметром 32 мм. В подвесных потолках помещений смонтировано 16 тепловых насосов («вода-вода») и приточно-вентиляционные установки. Данная система в летнее время также полностью обеспечивает кондиционирование (охлаждение) помещений. Фактический срок окупаемости СГТ составил шесть лет. Двенадцатилетний период эксплуатации подтвердил проектные характеристики системы. При полном (без теплового дублёра) обеспечении отопления и кондиционирования здания из эксплуатации выведена только одна скважина.

Геотермальное теплоснабжение в Краснодарском крае. 8/2019. Фото 6

Итак, на примере Краснодарского края показано, что имеется достаточно большой опыт разработки российских геотермальных систем теплоснабжения.