ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

Потенциальные ресурсы

Из нескольких геотермальных районов, выявленных в шт. Кали­форния, только два привлекли широкое внимание исследователей: До­лина Больших Гейзеров в северной Калифорнии и долина Импириал - Валли в южной Калифорнии. Рассмотрим возможный потенциал Доли­ны Больших Гейзеров с точки зрения производства электроэнергии. Этой проблемой занимаются фирмы "Юнион ойл" и "Пэсифик гэз энд электрик". Последняя объявила о своих планах строительства геотер­мальных энергоблоков в данном районе в оставшиеся до конца этого десятилетия годы. Геотермальные энергоблоки вплоть до № 14 долж­ны были быть пущены к осени 1975 г.; с введением в эксплуатацию этих блоков полная установленная мощность электростанции "Боль­шие Гейзеры" достигнет ~600 МВт. К этому же сроку эта фирма на­мерена увеличить установленную мощность тепловых электростанций на 735 МВт, а атомных электростанций на 2120 МВт. За оставшиеся в этом десятилетии годы фирма планирует ввести в строй на атомных электростанциях дополнительно 4400 МВт установленной мощности. С учетом сказанного мощность геотермальных станций в 600 МВт хо­тя и заметна, но весьма мала.

Если, с другой стороны, геотермальное поле в Долине Больших Гейзеров окажется более обширным, чем по оценкам, сделанным на сегодняшний день (если, например, вполне реальной окажется оценка его эквивалентной электрической мощности в 4000 МВт), то вероятно, оно сможет заменить половину или более той мощности, которую фир­ма "Пэсифик гэз энд электрик" планирует ввести на своих атомных

Электростанциях. Следует отметить, что до проведения значительно более обширной разведки с целью выявления областей, которые в на­стоящее время еще не являются экономически и технически привле­кательными геотермальными полями (если таковые действительно су­ществуют), геотермальные ресурсы не смогут реально заменить мод­ности, планируемые фирмой к вводу на атомных станциях.

Первая из вновь планируемых атомных станций должна вступить в строй весной 1977 г. С учетом сложившихся в данный момент тем­пов строительства, этот срок вряд ли будет выдержан. Если электри­ческие нагрузки будут продолжать расти со скоростью, при которой требуется указанный выше ввод дополнительных мощностей на атом­ных станциях, то вполне возможно, что дальнейшая эксплуатация гео­термальных ресурсов позволит заполнить образовавшийся разрыв в требуемых мощностях и преодолеть таким образом отставание в строительстве атомных электростанций.

Несколько факторов препятствуют более энергичной разработке геотермального поля Долины Больших Гейзеров. Во-первых, фирма - потребитель электроэнергии уже сделала значительные капиталовло­жения в развитие данного района, причем она обычно вкладывает ка­питал в строительство электростанций, срок эксплуатации которых можно точно предсказать заранее. Однако в случае геотермального месторождения, когда последнее становится непроизводительным, капиталовложения могут оказаться бесполезными; при этом невоз­можно точно определить заранее период экономически эффективной эксплуатации месторождения.

Во-вторых, если фирма "Пэсифик гэз энд электрик" будет иметь установленную мощность на станции "Большие Гейзеры", составляю­щую только 600 МВт, при общей установленной мощности системы, превышающей 15 тыс. МВт, то возможность потери производительно­сти геотермального поля не окажет серьезного влияния на ее способ­ность снабжать энергией своих потребителей. Рассмотрим проблему надежности, если мощность ГеоТЭС будет равна 4000 МВт. Можно утверждать, что продуктивность геотермального поля не будет рез-~ ко падать, а будет постепенно убывать в течение нескольких лет. Это связано с определенными неудобствами, поскольку время введе­ния в строй новых атомных электростанций составляет теперь пример­но 10 лет. Таким образом, для надежной эксплуатации геотермальных ресурсов требуется наличие выявленных и подготовленных к разработке ре­зервов. Этот факт подчеркивает необходимость энергичной разведки новых продуктивных площадей, наряду с эксплуатацией уже известных районов.

Таким образом, можно ожидать, что в настоящее время фирма - потребитель будет испытывать вполне естественное сомнение по по­воду вложения слишком больших сумм на разработку геотермальных ресурсов и не будет слишком полагаться на освоение новых энерге­тических мощностей на основе таких, несколько неопределенных, ре­сурсов. Предполагаемый рост нагрузок в системе станций, принадле­жащих фирме "Пэсифик гэз энд электрик", показывает, что даже с введением в строй двух дополнительных энергоблоков общей мощно­стью 2300 МВт на атомной электростанции в районе Дьябло-Каньон при современных темпах наращивания установленной мощности ГеоТЭС резервы системы не будут столь велики, как этого хотелось бы. Сле­довательно, с учетом реальных возможностей нельзя утверждать, что интенсивная разработка геотермальных ресурсов Долины Боль­ших Гейзеров позволит фирме "Пэсифик гэз энд электрик" отсрочить установку следующих двух энергоблоков на атомной станции в райо­не Дьябло-Каньон хотя бы до конца этого десятилетия. ГеоТЭС ско­рее будут просто дополнением к общей установленной мощности энер­гетической системы фирмы и смогут позволить лишь несколько ос­лабить темпы ввода в строй атомных электростанций в будущем.

Если обратиться теперь к долине Империал-Валли, то картина станет еще менее ясной. Здесь нет районов с экономически оправдан­ной продуктивностью. Более того, пока не рассматривалось никакой интенсивной программы выявления и определения размеров таких районов, которая могла бы дать обнадеживающие результаты в бли­жайшие два года. Согласно наиболее оптимистическим из опублико­ванных оценкам, принадлежащим проф. Рексу, потенциальные возмож­ности долины Импириал-Валли определяются в 20 тыс. МВт электри­ческой мощности.

Прогнозы роста потребностей в электрической энергии в южной Калифорнии показывают, что приведенной выше мощности вполне до­статочно для удовлетворения ожидаемых нужд в течение ближайших 10 - 20 лет. Однако при этом планируемое развитие обычных тепло­вых и атомных электростанций не может быть замедлено в настоя­щее время в ожидании создания геотермальных электростанций, по­скольку в данный момент в южной Калифорнии не существует геотер­мальных полей с экономически выгодной производительностью. Ни один опытный проектировщик, планирующий производство электро­энергии, не может выработать общей стратегии развития энергетиче­ских мощностей, не зная коэффициента использования геотермальной мощности, а последний он не в состоянии оценить до осуществления

Программы интенсивной разведки. В то же время еще не ясно, когда такая программа будет реализована и кем.

Даже если такая программа и окажется успешной, фирмы - по­требители электроэнергии будут относиться к развитию геотермаль­ных разработок с максимальной осторожностью из-за недостаточной надежности системы. Пока не будет надежно доказана экономичес­кая выгода и определена продолжительность эксплуатации геотер­мальных полей, разработка геотермальных ресурсов должна прово­диться без лишней поспешности.

Интересно также рассмотреть, как потенциальное производство пресной воды на геотермальных установках может удовлетворить растущие потребности в воде долины Импириал-Валли. Известнр, что система калифорнийских акведуков будет удовлетворять общие по­требности южной Калифорнии в воде (исключая долину Импириал-Вал - ли) в течение ближайших 20 лет, а возможно и дольше. Известно так­же, что качество воды из реки Колорадо, используемой на орошаемых землях этой долины, постоянно ухудшается. Несомненно, что это постоянное ухудшение качества воды неблагоприятно сказывается на сельском хозяйстве. >

Например, в настоящее время вода, забираемая из реки Кол. ора - до у дамбы Импириал-Дэм, содержит растворенные твердые веще­ства в количестве 900 мг/л. К 2000 г. по прогнозам Службы реки Колорадо содержание растворенных твердых веществ в воде превы­сит 1300 мг/л. Известно, что фермеры долины Мехикали-Валли, по­лучающие воду из бассейна, образованного дамбой Морелос-Дэм, уже страдают от плохого качества этой воды, в которой концентра­ция растворенных веществ составляет 1200 мг/л. На фиг. 5.1 пока­зано ожидаемое увеличение солености воды у дамбы Импириал-Дэм в зависимости от времени.

Предположим теперь, что обессоленная геотермальная вода бу­дет использована для смешивания с используемой на орошение водой с целью поддержания общего количества растворенных в воде ве­ществ на приемлемом для сельскохозяйственных целей уровне. Ес­ли предположить также, что таким приемлемым уровнем будет содер­жание, равное 900 мг/л, и что полное потребление воды орошаемы­ми районами долины Импириал-Валли остается на уровне 3,3 ■ 109 м3 ежегодно, то можно подсчитать количество полученной на опресни­тельных установках воды, требуемое для поддержания в этом райо­не благоприятного для сельского хозяйства солевого режима вод, в функции времени. Такой график приведен на фиг. 5.2. Из графика

Год

Фи г. 5.2. Потребности в дистиллятной воде для смешения[ 1].

Видно, что к 2000 г. для смешивания с орошаемой водой потребует­ся 1,1«109м3 дистиллятной воды ежегодно. Следует отметить, что ~ 7,4 • 107м3 воды будет производиться ежегодно просто за счет сохранения конденсата, производимого на электростанции мощностью 1000 МВт. Таким образом, если электрическая мощность ГеоТЭС в долине Импириал-Валли действительно достигнет к 2000 г. 20000 МВт, то производимого на этих станциях конденсата будет достаточно для смешения с идущей на орошение водой; чтобы поддержать требуемое качество воды, хотя при этом должна возрасти подача сбросных вод на охлаждение. В том случае, когда в одну схему с электростанцией включена опреснительная установка, использующая оставшийся пос­ле вскипания извлеченной из скважины воды раствор, то к уже упомя­нутой величине в 7,4 • ЗО7 м3 воды будет добавляться, возможно, 17,8 • 107 м3 пресной воды в год при мощности геотермальной элект­ростанции 1000 МВт. Следовательно, ежегодно потенциально возмож­но получить6 • 109 м3 дополнительной воды.

Следует напомнить, что сама ГеоТЭС обеспечивает первичный прирост количества опресненной воды и при обеспеченности охлажда­ющей водой стоимость этой воды может оказаться достаточно низкой. Последующие же приросты количества воды должны обеспечиваться опреснительной установкой, предназначенной для производства воды, но эта вода уже, согласно сделанным здесь ранее оценкам, может оказаться достаточно дорогой.

В заключение отметим, что, согласно проведенным к настояще­му времени геофизическим исследованиям, потребности южной Кали­форнии в электроэнергии в ближайшие 10 - 20 лет могут быть удов­летворены за счет геотермальных ресурсов долины Импириал-Валли и что, если бы была предпринята разработка этих ресурсов, связан­ное с ней производство пресной воды могло бы оказаться способным поддержать на нужном уровне качество воды в орошаемых в настоя­щее время районах долины Импириал-Валли до конца века, а возмож­но, и в дальнейшем. Возможно также, что снабжение дополнительной водой окажется эквивалентным или даже превысит возможности си­стемы Калифорнийских акведуков при создании системы транспорти­ровки воды в страдающие от ее недостатка районы. Однако имеется явное несоответствие между потенциалом геотермальных ресурсов в долине Импириал-Валли и имеющимися в наличиии общественными фондами, предназначенными для проведения геотермальных исследо­ваний в этом районе.