Мы уже неоднократно обращались к теме геотермальной энергетики. В наше время ее настойчиво поднимают сотрудники Института теплофизики СО РАН, выступая на различных форумах и конференциях. Особо интригующе для нас звучит проблема использования глубинного тепла Земли, поскольку, как выясняется, территории Западной Сибири как раз богаты этим энергетическим ресурсом.
К сожалению, на уровне руководства страны энергетические ресурсы сибирских недр в большей степени ассоциируются с нефтью и природным газом, чем с глубинным теплом. По этой причине у нас регулярно оглашаются планы по увеличению добычи углеводородов, в то время как прорывные проекты в области геотермальной энергетики никак не находятся в первых рядах. Нельзя сказать, что эта тема совершенно игнорируется. Однако очевидно то, что на данном этапе ее не связывают с магистральным направлением развития энергетической отрасли. И даже непонятно, связывают ли с ней энергетику будущего.
А ведь в послевоенные годы глубинное тепло Земли прямо рассматривалось как основной энергетический ресурс будущего (о чем мы также писали). Как утверждали советские ученые того времени, тепловые запасы нашей планеты настолько велики, что почти не поддаются учету. Считалось, что, если человеку удастся использовать хотя бы тысячную или даже миллионную долю глубинного тепла, энергетические ресурсы мира увеличатся многократно.
В то время это были не просто отвлеченные рассуждения теоретиков. Между СССР и США уже тогда разворачивалось соревнование за овладение этим энергетическим ресурсом. Как нетрудно догадаться, практические шаги в данном направлении были напрямую связаны с разработкой технологий сверхглубокого бурения. К началу 1970-х годов самую глубокую скважину удалось пробурить американцам. Речь идет о скважине «Юниверсити Е-Е-1» в Техасе. Ее глубина составляла 7 724 метра. В СССР самая глубокая на тот момент скважина была пробурена на территории Белоруссии. Ее глубина – 7 410 метров.
Задача, которую тогда ставили наши ученые – проникнуть на глубину 15 – 20 километров. Согласно расчетам, на таких глубинах температура должна составить 400 – 600 градусов Цельсия, что укладывается в параметры температуры пара самых современных угольных ТЭС. Вопрос заключался в том, как добраться до таких глубин? Эта проблема озадачивала ученых разных стран мира. И больше всего над этим работали в США и в СССР.
В начале 1970-х в мире сформировалось два основных проекта сверхглубокого бурения – американский и советский. Американцы сосредоточились на работах в районе Тихого океана, пытаясь через океанское дно добраться до зоны верхней мантии, чтобы изучить ее состав и свойства. Считалось, что под океанами земная кора очень тонкая – примерно 5 – 10 километров. Первую попытку сверхглубокого бурения американцы предприняли в самом начале 1970-х годов у берегов Южной Калифорнии. Здесь была установлена плавучая буровая вышка. Однако задачу решить не удалось. Пройдя первые двести метров, алмазный бур уперся в очень прочный базальтовый слой. Работы по непонятной причине были приостановлены. Параллельно начинались работы по сверхглубокому бурению в районе Гавайских островов.
В отличие от американского проекта, советский проект предусматривал сверхглубокое бурение не на в море, а на суше. Такие работы в начале 1970-х годов организовывались в самых разных регионах страны, в том числе и в Прикаспийской впадине в Азербайджане, где параллельно решалась и другая задача – выяснить наличие углеводородов в глубоких слоях. Ученые не исключали наличия нефти и газа на глубине 6 – 7 километров.
Аналогичные работы проводились на Урале, в Средней Азии, Забайкалье и на Курильских островах. По ходу проводимых работ наши ученые создавали и саму технологию сверхглубокого бурения. Под решение этой задачи, например, конструкторы Уралмашзавода разработали проект буровой установки, способной пробурить скважину на глубину 15 километров. Данная установка представляла собой целый комплекс со своей электроподстанцией, машинным залом, насосной и т.д. При этом ученые искали принципиально новые пути проходки сверхглубоких скважин. В то время на эту роль выдвигались два новых метода – взрывной и кавитационный. Первый заключался в том, что на забой скважины через колонну буровых труб спускаются заряды. Каждый обеспечивал последовательное углубление.
Кавитационный метод тоже был связан со взрывом. В скважину опускали стеклянные или пластмассовые шарики, содержавшие воздух при атмосферном давлении. На большой глубине при высокой температуре и огромном давлении оболочки шариков разрушались, и происходил взрыв.
Благодаря появлению указанных методик традиционный механический способ бурения уже тогда казался нашим ученым совершенно устаревшим. Некоторые вообще полагали, что в скором времени для бурения скважин будет использоваться ультразвук, пучок электромагнитных волн или электрогидравлический удар. Некоторые мыслили еще смелее, предлагая технологии с использованием искусственной шаровой молнии или струи плазмы. Перед таким «инструментом», полагали они, не устоят даже самые твердые породы. При этом затраты труда и времени должны были сократиться. Были даже размышления о создании специальных кораблей для бурения – «подземоходов». То есть сверхглубокому бурению у нас в стране придавали значение не меньшее, чем освоению космоса.
Одновременно с тем наши ученые размышляли о методах использования глубинного тепла для выработки электроэнергии и теплоснабжения. На подземном тепле, уверяли они, можно обеспечить работу очень мощной электростанции. Замкнутое кольцо из глубоких скважин будет подавать пар температурой более 300 градусов Цельсия под давлением в несколько атмосфер. Пар направляется в турбины для получения электрической энергии, в то время как отработанная горячая вода (из турбин) может использоваться для отопления или же возвращаться в глубинные слои для последующего нагрева. Подобные геотермальные электростанции могут иметь мощность более гигаватта (то есть равняться по мощности тогдашним атомным энергоблокам).
Как долго будет работать такая электростанция? Поскольку она отнимает мизерную часть глубинного тепла, ее работа может быть практически неограниченной. Преимущество геотермальных электростанций в том, что они не нуждаются в подвозе топлива. Для них не нужны котельные цеха, не нужны подъездные пути, склады для топлива (или газовые хранилища). Тепло Земли будет питать их без всяких перебоев. Так рассуждали наши ученые и, очевидно, во многом они были правы.
Однако несмотря на все указанные преимущества, геотермальная энергетика развивалась слишком медленно. Это досадное обстоятельство отмечалось еще полвека назад. Правда, тогда это находило свое объяснение, поскольку технологии сверхглубокого бурения только-только выходили на старт и были в то время относительно дорогими. И тем не менее, у наших ученых была абсолютная уверенность в том, что использованию глубинного тепла Земли принадлежит будущее. Причем, эти перспективы вырисовывались куда более отчетливо, чем в случае с управляемым термоядерным синтезом.
В этой связи перед нами встает один и тот же злободневный вопрос: почему спустя полвека на этом направлении у нас не произошло революционного прорыва, несмотря на то, что мы тогда шли след в след за американцами? Как мы уже успели показать, к технологиям сверхглубокого бурения у нас относились весьма серьезно, а значит, логично было бы ожидать ближе к нашему дню появления хотя бы одной экспериментальной электростанции, работающей на тепле земных глубин. Полагаем, что полвека назад в этом не видели ничего фантастического.
Тем не менее, с приходом «эффективных менеджеров», сделавших ставку на покупку готовых технологий, под вопросом оказалась не только тема глубинного тепла, но и наши лидерские позиции по части бурения скважин. Случалось так, что в начале нашего столетия нефтяные скважины в северных морях уже бурила приглашенная американская компания. После наложения санкций она вышла из проектов по освоению Арктики, и в итоге их реализация «подвисла».
В этой связи мы специально обращаемся к разработкам полувековой давности, чтобы было понятно, чем оборачивается для нашего экономического благополучия ставка на «готовенькое» - в ущерб собственному интеллектуальному потенциалу. Надеемся, что руководство страны уже сделало из этой истории надлежащие выводы.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии