Геотермальная энергия представляет собой природный тепловой поток, поступающий из недр Земли. Геотермальные ресурсы делятся на четыре группы:

  • традиционные гидротермальные (подземные запасы горячей воды и пара);
  • нетрадиционные гидротермальные (подземные запасы горячей воды и пара под аномально высоким давлением, залегающие на большой глубине);
  • петротермальные (теплота, аккумулированная сухими горными породами);
  • тепловая энергия магмы [1].

В настоящий момент известно о больших запасах на территории Бурятии группы традиционных геотермальных ресурсов, и в то же время весьма мало информации о запасах нетрадиционных геотермальных ресурсов. В этой работе сделан упор на термальные воды как наиболее распространённый вид гидротермальных ресурсов. Наличие термальных вод подразумевает выход на поверхность подогретой воды с температурой выше +20°C. Термальные воды имеют два типа происхождения: пластовые и трещинно-жильные. Также они различаются по температурному режиму, степени минерализации, химическому составу, признаку «кислотность — щёлочность» и по газовому составу. Термальные минеральные источники подразделяются на тёплые (+20…+35°C), низкотемпературные (+36…+55°C), среднетемпературные (+56…+75°C) и высокотемпературные термы (+76…+100°C) и вскипающие воды (свыше 100°C) [2–4].

Термальные воды служат объектом добычи и переработки в целях дальнейшего использования для выработки электроэнергии, отопления и горячего водоснабжения, извлечения химических элементов (промышленные воды) и бальнеологии (термоминеральные воды) [5]. Ресурсный потенциал геотермальной энергии считается столь же неисчерпаемым, как и солнечной, ветровой и термоядерной [6].

У геотермальной энергии есть ряд преимуществ:

  • экологическая безопасность;
  • отсутствуют выбросы парниковых и других газов;
  • возобновляемость и потенциальная неисчерпаемость;
  • независимость от поставок углеводородного топлива.

Геотермальная энергетика в мире

По состоянию на 2020 год общая мощность геотермальных электростанций (ГеоТЭС) в мире составляет 14,05 ГВт. Лидерами являются США — 2587 МВт, Индонезия — 2131 МВт, Филиппины — 1928 МВт, Турция — 1613 МВт и Новая Зеландия — 984 МВт. Почти все страны, имеющие ГеоТЭС, за исключением европейских, располагаются на Тихоокеанском вулканическом огненном кольце. Под данным IRENA, Россия занимает лишь 14 место со скромными 74 МВт [7], по российским данным — 81,4 МВт. Одной из самых передовых стран, стремительно развивающих данный вид энергетики, является Турция, которая увеличила мощность своих ГеоТЭС со 114 МВт в 2011 году до 1613 МВт в 2020-м (в 14 раз за девять лет).

Стоимость электричества, произведённого на ГеоТЭС, с каждым годом снижается (рис. 1) и стремится к другим возобновляемым видам энергетики (ветровой и солнечной), тогда как цена электричества, произведённого на ядерных и тепловых электростанциях, растёт.


Рис. 1. Динамика стоимости энергии, произведённой на электростанциях разных типов

Геотермальная энергетика в России

Потенциал развития геотермальной энергетики на одном лишь Камчатском полуострове оценивается до 1,1 ГВт, а общий потенциал всей российской геотермальной энергетики — в 3,9 ГВт. В целом энергия геотермальных ресурсов России в десять раз превышает запасы энергии органического топлива.

Геотермальная энергетика является областью исследования различных наук: технических, геолого-минералогических, физико-математических, экономических, географических и прочих. Ведущими научными институтами РФ, изучающими проблемы развития геотермальной энергетики и теплоснабжения, являются Объединённый институт высоких температур (ОИВТ) РАН (Москва), Институт проблем геотермии ДНЦ РАН (город Махачкала) и другие.

На сегодняшний день в России работают четыре ГеоТЭС: Мутновская (2002 год) мощностью 50 МВт; Верхне-Мутновская (1999) — 12 МВт; Паужетская (1967 год) — 12 МВт (все три — на Камчатском полуострове) и Менделеевская — 7,4 МВт (остров Кунашир).

В 2007 году на острове Итуруп была введена в строй Океанская ГеоТЭС мощностью 2,5 МВт, однако из-за аварии в 2013 году она работала не на полную мощность. Станцию неоднократно пытались восстановить, но из-за неремонтопригодности её законсервировали в 2015-м. В 2021 году правительство Сахалинской области объявило о строительстве на прежнем месте новой электростанции «Океанская-2» мощностью 5 МВт с возможностью дальнейшего увеличения до 15 МВт. Стоимость проекта — 2 млрд руб. [8].


Рис. 2. Геотермическая карта России [4]

На геотермической карте РФ (рис. 2) представлены четыре провинции с наибольшими температурами термальных вод. Первая провинция — это полуостров Камчатка и Курильские острова, вторая — Байкальский регион (от Тункинской долины до севера Бурятии), третья — Северный Кавказ и четвертая — Западная Сибирь. Если на Камчатке, Курилах и Северном Кавказе уже существует геотермальная инфраструктура для энерго- и теплоснабжения, то в Бурятии термальными водами в хозяйственных целях не пользуются, источники эксплуатируются лишь в рекреации и бальнеологии. При том, что потенциал для развития геотермальной инфраструктуры в Бурятии достаточно велик.

Геотермальные ресурсы в Республике Бурятия

В середине XX века геологи производили буровые работы для поиска нефти по всей территории Байкальской рифтовой зоны, но нефти не нашли. Зато был найден целый ряд термальных источников. В Бурятии геотермальные ресурсы имеют большой экономический и туристический потенциал. Учитывая их потенциальную энергию, способную как минимум обеспечить теплом и электричеством население Тункинского, Кабанского, Прибайкальского, Баргузинского, Курумканского, Северо-Байкальского, Муйского, Баунтовского районов и города Северобайкальск, эти геотермальные ресурсы представляются «байкальской нефтью».

Проблема дальнейшего развития геотермальной энергетики в Бурятии (как и России в целом) состоит в том, что государственная политика в этой области отсутствует. Нормативные документы устарели, а новые технологии имеют ограниченное применение.

Например, в «Стратегии социально-экономического развития Бурятии до 2035 года» [9] использование термальных вод упоминается лишь в контексте развития туризма; в Законе Республики Бурятия №1346-III [10] нет ни одного упоминания о термальных водах; также Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра) приводит отчёт, что на 1 января 2020 года на государственном балансе Республики Бурятия состоит одно месторождение теплоэнергетических подземных вод категории С1. В 2019 году было добыто и использовано 0,14 тыс. м³/сут. термальных (теплоэнергетических) подземных вод [11]. Добыча парогидротерм для теплоснабжения и выработки электроэнергии не ведётся.

Следующий шаг к развитию системы геотермальной энергетики состоит в разведке наиболее крупных и высокотемпературных геотермальных полей. Ключами к их поиску являются природные термальные источники (рис. 3).


Рис. 3. Геотермальные ресурсы Байкальского региона [4]

Термальные источники Бурятии

В десяти районах Республики Бурятия нами насчитано 67 участков с термальными источниками разной температуры (от +20 до +81°C). В Северо-Байкальском районе насчитывается 19 источников, в Баргузинском — 12 [12], в Курумканском — восемь, в Муйском — семь, в Баунтовском — шесть, в Окинском и Прибайкальском — по четыре, в Тункинском и Кабанском — по три, в Закаменском — один (табл. 1 и рис. 4). Из них тёплых вод (+20…+35°C) — 17, низкотемпературных терм (+36…+55°C) — 36, среднетемпературных терм (+56…+75°C) — 12 и высокотемпературных терм (+76…+100°C) — две. Вскипающих вод на территории Бурятии не зафиксировано.


Рис. 4. Геотермальные поля Республики Бурятия (составлено автором)

В обозримом будущем в Бурятии реально развитие геотермальной энергетики для нужд электрои теплоснабжения, развития туризма, бальнеологии и сельского хозяйства. Геотермальные воды считаются высокопотенциальным теплом, в отличие от простого низкопотенциального тепла земли (используемого теплонасосными установками). Отметим, что геотермальное тепло можно получать и с помощью тепловых насосов [13]. Если для создания ГеоТЭС нужны определённые технические условия (температура, дебит скважины и пр.) и значительные финансовые вложения, то для развития систем теплоснабжения уже известных геотермальных вод (с температурой от 35°C и выше) вполне достаточно.

Предложение

Предлагается разработать научную основу для исследования наиболее рентабельных территорий, на которых возможно создание геотермальной инфраструктуры. Для проведения исследовательской работы нужна грантовая поддержка научных фондов. Также необходимо создание правовой (законы), финансовой, налоговой, технической и организационной (управляющая структура) базы со стороны государства.

Необходимо провести экономические расчёты по определению тепловой мощности скважин в зависимости от глубины, температуры и дебита, стоимости бурения скважин, а также удельных капитальных вложений. Кроме того, нужно соотнести мощности скважин с близостью к населённым пунктам и их людностью для определения рентабельности эксплуатации скважин.

Наконец, необходимо изыскать средства для запуска пилотного проекта, который позволит не в теории, а на практике извлечь уроки, оценить потенциал ресурсов и рассчитать рентабельность развития геотермальной энергетики Республики Бурятия.

На текущий момент существует множество технологий теплоснабжения, использующих возобновляемые источники энергии. По нашему мнению, энергии геотермальных вод достаточно, чтобы частично (а местами и полностью) обеспечить теплом население районов, находящихся в Байкальской рифтовой зоне. Геотермальная энергетика должна значительно сократить расходы на углеводородное отопление, а, возможно, и полностью заместить отопление углём и дровами.

Создание и развитие геотермальной инфраструктуры Республики Бурятия должно стать одним из её решающих вкладов в сокращение выбросов парниковых газов. Вопрос лишь в том, сможет ли руководство Бурятии правильно оценить и начать пользоваться своими энергетическими богатствами.