ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ КАК НОВЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена изучению, рационализации и примерам использования альтернативного энергетического ресурса, как - геотермальные источники на территории Республики Казахстан. Анализ литературных источников показал, что потенциал развития геотермальной энергетики в РК, является одной из перспективных отраслей развития не исключительно в области энергоснабжения, так и в части рекреационного потенциала термальных источников.

Основная цель исследования – обосновать рациональность использования энергии недр Земли, в качестве альтернативных, экологичных, возобновляемых источников выработки электроэнергии на территории Республики Казахстан.

Во время проведения исследования были использованы методы сравнительного анализа, ретроспекции, обзор научных материалов и статей по выделенной тематике. Рассмотрены преимущества использования геотермальной энергии учитывая эконмические, социальные и экологические аспекты, в соответствии с концепцией устойчивого развития. Приведены примеры использования геотермальной энергии за рубежом. Представлены возможные преимущества использования геотермальных источников энергии для локальных территорий, сельских местностей, городов с низкой плотностью населения.

Научная оригинальность работы состоит в том, что в ней рассматриваются возможности развития данной отрасли в Республике Казахстан, с последующим улучшением текущей ситуации в сфере энергетики, в частности, в сфере возобновляемых источников энергии (далее – ВИЭ).

Ключевые слова: Возобновляемая энергетика, гидротермальные ресурсы, гидрогеотермальные ресурсы, гидрогеоминеральные ресурсы, термальные подземные воды, промышленные подземные воды, Республика Казахстан.

Введение

Геотермальные ресурсы занимают лидирующую позицию по своему суммарному теплоэнергетическому потенциалу и концентрации в пределах перспективных регионов Республики Казахстан, таких как: Мангыстаусская, Южно-Казахстанская, Жамбыльская, Кзыл-ординская и Алматинская области. Тем не менее, комплексная оценка объёмов внедрения геотермальных ресурсов в топливно - энергетический баланс, является достаточно сложной научно – технической проблемой, требующей решения, для дальнейшего развития отрасти. Подобное постановление подразумевает обязательность принятия во внимание целого комплекса естественных (геологических, гидрогеологических, геотермальных и т.д.), инженерно-технических, технических, природоохранных и, наконец, общеэкономических условий, показателей и характеристик. несмотря на это, к настоящему времени уже накоплен конкретный внутренний и зарубежный опыт, который позволяет всесторонне подходить к оценке геотермальных энергетических ресурсов, потенциальных и экономически оправданных масштабов ее применения в газодобывающей отрасли в ряде регионов Республики Казахстан [1].

Значимость интегрированного использования ресурсов подземного водоснабжения Казахстана увеличивается в условиях решения таких проблем, как острый дефицит воды, мировая энергетическая безопасность и истощение природных ресурсов, которые подчеркнуты в числе 10 ключевых мировых вызовов в Послании Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаева – Стратегия "Казахстан - 2050". современный курс для нового Казахстана в быстро меняющихся исторических условиях. [2]

В целях предоставления государственной энергетической безопасности в Стратегии "Казахстан-2050" подчеркнута потребность в совершенствовании отрасли производства альтернативных видов энергии. геотермальная энергия – тепло, генерируемое закономерно в недрах Земли, среди нетрадиционных источников энергии занимает второе место, отдавая предпочтение только тепловой энергии, исходящей от Солнца.

Теоретические запасы геотермальной энергии планеты на расстоянии до 3 км со среднестатистическим геотермальным градиентом 25 °C/км, по предполагаемым оценкам составляет 41,7×  ЕДж, то есть такого запаса при текущем уровне глобального энергопотребления в 500 ЕДж/год может хватить на 100 тысяч лет [3]

Источники и запасы геотермальной энергии

На сегодняшний день принято выделять две основные группы ресурсов геотермальной энергии: гидрогеотермальные и петрогеотермальные. Гидрогеотермальные ресурсы представляют собой ту часть ресурсов геотермальной энергии, которая сосредоточена в природных резервуарах и представлена естественными теплоносителями: грунтовыми водами, водяным паром или пароводяными смесями. Петрогеотермальные ресурсы - часть тепловой энергии, непосредственно связанная со основой водосодержащих пород и фактически плотных горных пород. [4].

Согласно содержащимся в академической литературе оценкам, из всех геотермальных ресурсов, подходящих для использования, на долю природных теплоносителей – термальных вод – приходится несколько больше 1% и, соответственно, ориентировочно 99% - на петрогеотермальные ресурсы. вместе с тем, практическая эксплуатация огромных петрогеотермальных запасов сопряжена с потребностью в решении целого ряда чрезвычайно сложных научно-технических вопросов, касающихся проектирования и строительства гидротехнических, теплофизических и экономически эффективных искусственно проницаемых систем подземного отвода тепла (геоцикуляционные системы, тепловые котлы). также, вопреки тому, что в данной сфере были приобретены существенные научные достижения, апробированные на огромном количестве экспериментальных площадок в США, Англии, Германии, России и других странах, все фактические достижения в геотермальной теплоэнергетике в настоящее время сопряжены с эксплуатацией природных теплоносителей (термальных вод). [5].

Таким образом, на текущем этапе совершенствования методики и технологий объем прикладного, технически и экономически рациональной эксплуатации геотермальных ресурсов формируется, в основном, объемами запасов и ресурсов природных теплоносителей, т.е. масштабами гидрогеотермальных ресурсов [6].

согласно результатам сорокалетних изысканий гидрогеотермальных запасов Казахстана, было пробурено свыше ста поисково-разведочных скважин, в результате которых обнаружились термальные воды с условными показателями по дебитам, температурам и минерализации, газо-химическому составу, а также были выявлены возможности по использованию геотермально-энергетического потенциала [7].

Геотермальные ресурсы на территории Республики Казахстан и возможности их освоения.

Территория Республики Казахстан разделена на 5 геотермальных зон (провинций):

• до 20 °С – холодные воды;
• от 20 до 40 °С – термальные, пригодные в бальнеологии (лечения с использованием минеральных вод), в парниковых и тепличных хозяйствах;
• от 40 до 75 °С – термальная вода применима для систем централизованного теплоснабжения;
•  от 75 до 100 °С – термальная вода применима как для систем централизованного теплоснабжения, и при высоком давлении и затратах – для выработки электроэнергии;
• >100 °С – термальные воды, предназначенные для комбинированного применения пара и горячей воды.

По условиям залегания и циркуляции термальных вод выделяются два района:

• Расположены в горной местности, подверженной значительному влиянию современных землетрясений и тектонических движений. термальная вода имеет локальную выработку и относится к трещинно-жильному типу;
• Эпипалеозойские плиты, краевые прогибы и междугорные впадины, сформированные мезозойскими и кайнозойскими наносами с ареальным распределением пластовопоровых и пластовотрещинных вод с минерализацией, не превышающей 35 г/л [8]

В таблице 1 приведены характеристики высокотермальных, напорных артезианских бассейнов, представляющих промышленный и экономический интерес для производства электрической энергии на территории Республики Казахстан. [9]

Таблица 1

Сравнение объемов геотермальных источников в Казахстане

Использование геотермальной энергии в Казахстане

Максимальные запасы геотермальных ресурсов сконцентрированы в Устюрт-Бузашинском и Мангышлакском бассейнах в юго-западном Казахстане, как и в Западно-Илийском (Алматы) и Восточно-Илийском (Жаркент) на юге и востоке Казахстана.

Как выяснилось ранее, Казахстан обладает значительными ресурсами геотермальных вод, средних и низких температур. Геотермальное месторождение Капланбек (окрестности г. Шымкент), с температурой воды 80 °С, используется для теплоснабжения жилых домов. Вблизи города Алматы для обогрева теплиц зимой и кондиционирования воздуха летом используется геотермальный источник с температурой 80-120°C. В окрестностях г. Жаркент геотермальные источники применяют для отопления теплиц, отелей и школ, рыбоводства, а еще для маленького бальнеологического SPA-центра. [10]

Заключение

Подводя итоги проведённого исследования, необходимо обозначить преимущества использования геотермальных ресурсов на территории Республики Казахстан, с целью достижения устойчивого развития, развития зелёной экономики и достижения цели углеродной нейтральности к 2060-ому году:

1. Долгосрочное использование геотермальной энергии может способствовать сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу и сокращению уровня загрязняющих веществ в воздухе. Отказ от теплоснабжения с использованием традиционного топлива в пользу геотермальной энергии способствует уменьшению выбросов загрязняющих веществ, повышению качества воздуха и уменьшению негативных последствий изменения климата.
2. Геотермальные ресурсы повышают шансы на возможные освоения новых месторождений в Казахстане. В советское время и после обретения суверенитета в Казахстане осуществляли индивидуальные поисково-разведочные исследования в контексте общих гидрогеологических изысканий и, в частности, буровых работ, нацеленных на добычу углеводородов.
3. Одним из возможных источников геотермальной энергии могут сдать заброшенные нефтяные скважины. Такие буровые скважины могут способствовать получению необходимых сведений о геотермальных свойствах пласта и о геологии недр и, в последующем, могут быть преобразованы в источники геотермальной энергии.
4. Унифицированная законодательная база по эксплуатации геотермальных энергоресурсов способна стимулировать привлечение инвестиций в страну. на данный момент стоимость геотермального отопления в Казахстане аналогична себестоимости во многих странах, но по-прежнему выше, чем действующие цены на энергию.

Геотермальная энергия является перспективным направлением в отраслевой энергетике, способная в будущем заменить традиционное использование топливно-органических ресурсов, наносящих огромный вред окружающей среде, на энергию недр, возникающую при естественных процессах.

Список литературы:

1. Пенджиев А.М. Концепция развития возобновляемой энергетики в Центрально-Азиатском регионе // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2012. № 8. С.118-130
2. Назарбаев Н.А. Стратегия «Казахстан- 2050». Новый политический курс состоявшегося государства. Послание Президента Республики Казахстан – Лидера нации народу Казахстана, 14.12.2012 г. URL: http://www.akorda.kz/ru/page/page_po slanie-prezidenta-respubliki-kazakhstan-n-nazarbaeva-narodu-kazakhstana-14-dekabrya-2012-g_1357813742 (дата обращения: 14.04.2022).
3. Bertani R. Geothermal Power Generation in the World 2005–2010. Update Report. Proceedings World Geothermal Congress 2010. – Bali, Indonesia, 25–29 April 2010. – 41 р.
4. Водные ресурсы Казахстана (Поверхностные и подземные воды, современное состояние). Справочник / под ред. Б.С. Ужкенова. – Алматы: НИЦ «Гылым», 2002. – 596 с. 5. Геотермические условия Арало-Каспийского нефтеносного региона / под ред. Ж.С. Сыдыкова. – Алма-Ата: «Наука» КазССР, 1977. – 184 с.
5. Жеваго В.С. Геотермия и термальные воды Казахстана. – Алма-Ата: «Наука» КазССР, 1972. – 225 с.
6. Месторождения подземных вод Казахстана. Т. III. Минеральные лечебные и термальные (теплоэнергетические) подземные воды. Справочник / под ред. А.А. Абдулина и др. – Алматы, 1999. – 180 с.
7. Подземные термальные воды Казахстана / под ред. С.М. Мухамеджанова. – Алма-Ата, 1990. – 92 с.
8. Жеваго В.С. и др. Тепловой режим и геотермальная энергия недр Южного Казахстана. – Алма-Ата: «Наука» КазССР, 1976. – 168 с.
9. Термоаномалии подземных вод Казахстана / под ред. Сыдыкова Ж.С. – Алма-Ата: «Наука» КазССР, 1981. – 84 с.
10. Паничкин В.Ю., Мирошниченко О.Л. Повышение эффективности гидрогеологических исследований в Казахстане на основе применения новейших информационных технологий. - Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 325. № 1 111 - 112 с.