А. Геотермальные преобразователи энергии
Геотермальные воды распространены в Краснодарском крае повсеместно, на 60 % территории они могут быть получены самоизливом [93]. В основном исследования геотермальных вод проведены до глубины 3 ООО м, однако в крае есть и несколько значительно более глубоких скважин, пробуренных с целью поиска нефти и в настоящее время законсервированных (из-за неперспективности по нефти), но представляющих практическое значение для геотермальной энергетики.
Рентабельность использования месторождений геотермальной воды (ГТВ) определяется: 1) глубиной залегания пласта; 2) температурой ГТВ; 3) дебитом скважины; 4) степенью минерализации воды; 5) освоенностью (изученностью) месторождения; 6) потенциалом месторождения. По всем названным параметрам лидирующими в крае (из 15 изученных месторождений) являются Мостовское (4 млн м3/год) и Возне-сенское (1,7 млн м3/год) месторождения. Недалеко от них расположены следующие по значимости: Ульяновское (0,67 млн м3/год) и Отраднен-ское (0,68 млн м3/год) месторождения, используемые для горячего водоснабжения (ГВС) и теплоснабжения расположенных вблизи от них населённых пунктов и объектов. Сегодня в этих районах ГТВ извлекается самоизливом и после потребления сбрасывается в водоёмы (благодаря низкой минерализации воды это временно допустимо). Использование ГТВ для преобразования в электроэнергию в крае пока носило попытки лабораторного характера. Необходимо продолжить проведение разведочных работ ГТВ в названных районах (например, в ущельях, у подножий гор), для чего потребуется увеличение глубин бурения.Строительству ГеоТВЭС мощностью до 100 МВт должно предшествовать создание и испытание менее мощных прототипов: от 10 кВт до 10 МВт. С этой целью целесообразно создать полигон в Мостовском районе Красно-дарского края на базе существующих скважин. Поиск и исследование таких скважин проведены летом 2001 г. (при участии автора).
Определён ряд скважин, законсервированных в настоящее время или используемых не на полную мощность, однако пригодных для эффективного практического использования при создании на них экспериментальных ГеоТВЭС и ГеоЭС-БЦ. Например, скважина №7Т (месторождение Воскресенское ) имеет параметры: глубина - 2 821 м, дебит — 1 800 м3/сут, температура на устье скважины - 107°С, минерализация -1,2 г/л. Для указанных параметров скважины проведён расчет экспериментальной ГеоТВЭС мощностью 1,2 МВт. Этот проект включён в программу развития геотермальной энергетики Краснодарского края.Для строительства ГеоТВЭС мощностью 10 МВт потребуется бурение 5-7 дополнительных скважин, а для создания ГеоТВЭС-100 - порядка 50-70 штук на одной площадке. В этой связи следует отметить, что техника и оборудование бурения, используемые сегодня в стране, требуют существенной модернизации. По-видимому, для геотермальной энергетики необходимо создание специального оборудования: с увеличенным диаметром бура, повышенной коррозионной стойкостью и т.д. Кроме того, нужна отработка технологии обратной закачки воды или другая технология преобразования, например, прокачка через пласт внешнего теплоносителя (воды). Последний вариант заслуживает особого внимания из-за универсальности и экологичности, но требует и большого объёма исследований. Однако следует подчеркнуть, что без замкнутого цикла использования подземной энергии вообще невозможно в будущем развитие масштабной геотермальной электроэнергетики (поэтому в программе предусмотрено создание двух установок, реализующих этот принцип (см. гл. 5, раздел «Геотермальная теплоэнергетика»).
Кроме названных районов, целесообразно использование месторождений в местах расположения действующих скважин: 1) в районе ст-цы Суздальской: глубина - 4 800 м, дебит - 10 000 м3/сут, с температурой воды в устье скважины 100 °С, однако с относительно сильной минерализацией — 19,6 г/л и 2) скважина в районе ст-цы Кукловской: глу-бина — 3 759 м, дебит - 10 000 м3/сут, температура — 96 °С, минерализация - 13 г/л [93].
В этих двух районах целесообразно продолжить исследования месторождений, особенно на глубинах порядка 3 700-5 ООО м. Район ст-цы Суздальской представляет интерес с точки зрения близости его от краевого центра - г. Краснодара и известного курорта Горячий Ключ. Район ст-цы Кукловской находится недалеко от Анапы и Новороссийска. Поэтому строительство в будущем мощных ГеоЭС в этих районах обеспечит энергоснабжение близлежащих курортных зон. Высокоминерализованную ГТВ можно использовать для извлечения из неё дополнительного сырья (йода, брома и др.), однако предпочтителен (во избежание потери энергии) замкнутый цикл - с теплообменником в скважине. Следует отметить, что на действующем уже Троицком заводе целесообразно одновременно с получением сырья наладить использование тепловой энергии (например, в теплицах) и попутного газа из ГТВ.Необходимо продолжить поисковые работы в курортной зоне: в пос. Лазаревском, в районе Новороссийска, Анапы, Темрюка. Одновременно с энергообеспечением это позволило бы развивать балнеологиче-ские здравницы на базе использования отработанной в энергоустановке ГТВ. Все опытные установки размещаются в Мостовском районе: от 10 кВт до 100 МВт, их общая мощность - 127,21 МВт (см. подробнее гл. 5). Кроме того, на территории пос. Мостовского - г. Лабинска - Армавира в долгосрочной перспективе будут размещены две ГеоТВЭС-100 (200 МВт) и 20 ГеоЭС по 10 МВт (термовоздушные и с бинарным циклом). Общая установленная электрическая мощность всех установок в этих районах составит 527,21 МВт. В остальных районах целесообразно разместить: 1) Б.Сочи - 10 ед. ГеоЭС-10 (100 МВт), 2) на Кукловском месторождении - 1 ед. ГеоТВЭС-100 и 5 ед. ГеоЭС-10 (150 МВт), 3) в районе ст-цы Суздальской - г. Горячего Ключа - 1 ед. ГеоТВЭС-100 и 5 ед. ГеоЭС-10 (150 МВт), 4) в районе Белореченска — Майкопа — Хадыженска - Гед. ГсоТВЭС-100 и 2 ед. ГеоЭС-10 (120 МВт), 5) в районе г, Тимашевска - Кропоткина - 4 ед. ГеоЭС-1 (4 МВт). Суммарная установленная мощность всех ГеоЭС составит 1051,21 МВт.
Основные месторождения ГТВ расположены в предгорьях Северного Кавказа. Однако следует отметить, что геологический поиск проводился далеко не во всех районах края. Ещё недостаточно изучены предгорные районы побережья Чёрного моря.
На рис. 7 показано оптимальное размещение в крае альтернативных преобразователей геотермальной энергии. Наиболее перспективны для освоения юго-восточные территории. Особенно это важно для курортной зоны Черноморского побережья.
В перспективе (до 2050 г.) развитая индустриальная геотермальная энергетика способна составить основную часть - не менее 50% альтернативной энергетики региона.