CC BY
114
В.И. Кононов, Б.Г. Поляк, М.Д. Хуторской Гидрогеотермальные ресурсы России
В.И. Кононов, Б.Г. Поляк, М.Д. Хуторской
Геологический институт Российской Академии наук, Москва
ГИДРОГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ РОССИИ
Состоявшийся в 2000 году в Японии Всемирный Гео-термальный Конгресс пришел к выводу, что использование тепла Земли станет одним из магистральных направлений в энергетике третьего тысячелетия. Предполагается, что к концу XXI века доля геотермальных ресурсов в энергобалансе мировой экономики возрастет по крайней мере до 30 %, а по самым оптимистичным прогнозам даже до 80 % (Huttrer, 2000; Lund and Freeston, 2000).
Как известно, глубинное тепло постоянно выносится из недр двумя механизмами: кондукгивным теплопотоком (благодаря теплопроводности пород) и конвективным выносом тепла вулканической и гидротермальной деятельностью.
Плотность кондуктивнош теплового потока (q) в разных местах Земли неодинакова (Поляк. Смирнов, 1968 и др.). Между ее значениями и возрастом тектонических структур установлена закономерная связь: эти значения увеличиваются по мере уменьшения возраста тектономагмати-ческой активности в земной коре (Рис. 1). В самых древних (архейских и протерозойских) континентальных структурах типа Балтийского щита q составляет в среднем 45 мВт/м2, в палеозойских структурах, вроде Западно-Сибирской плиты - 55, в мезозойских - 70, а в областях кайнозойской складчатости и современного вулканизма, к которым относится Курило-Камчатский регион, q достигает 90 мВт/м2.
Общие кондуктивные теплопотери Земли сегодня оце-
(Продолжение статьи М.Д. Хуторского и др.)
Зорин Ю.А.,Осокина С.В. Модель нестационарного температурного поля земной коры Байкальской рифтовой зоны. Изв.АН СССР. Физика Земли, №7. 1981. 17-25.
Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир. 1964.
Ковнер С.С. К теории термической разведки. Докл. АН СССР. 1941. т.32. №6. 398-400.
Ковнер С.С. Расчет величины термической аномалии антиклинали. Докл. АН СССР. 1947. т.56. №5. 473-476.
Любимова Е.А., Никитина В.Н., Томара Г.А. Тепловые поля внутренних и окраинных морей СССР. М.: Наука. 1976. 224.
Методические и экспериментальные основы геотермии. 1983.
Милановский Е.Е. Рифтовые зоны континентов. Недра. 1976.
Милановский С.Ю., Кременецкий А.А., Овчинников Л.Н. Геотермические исследования и модель теплогенерации континентальной коры на северо-восточной части Балтийского щита. Геохимия глубинных пород. М.: Наука. 1986. 131-149.
Неволин Н.В., Ковылин В.М. и др. Геолого-геофизическое моделирование нефтегазоносных территорий. М.: Недра. 1993.
Николаев А.В. Проблемы геотомографии. М.: Наука. 1997. 4-38.
Осадочный чехол дна Мирового океана и суши (по данным сейсморазведки). М.: Наука. 1984. Тр. ГИН АН СССР. вып. 388.
Подгорных Л.В., Хуторской М.Д., Грамберг И.С., Леонов Ю Г. Трехмерная геотермическая модель Карского шельфа и прогноз нефтегазоносности. Докл. РАН. т.380. №2. 2001. 333-338.
Подгорных Л.В., Хуторской М.Д. Термическая эволюция литосферы зоны сочленения Балтийского щита и Баренцевоморской плиты. Изв. РАН. Физика Земли, №3. 1998. 56-65.
Поселов В.А., Павленкин А.Д., Буценко В.В. Структура литосферы по геотраверсам ГСЗ в Арктике. Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. C-Пб. ВНИ-ИОкеангеологии. вып.1. ч.2. 1996. 145-155.
Пущаровский Ю.М. Нелинейная геодинамика: Кредо автора. Геотектоника. 1993. №1. 3-6.
Сейсмические модели литосферы основных геоструктур территории СССР. М.: Наука. 1980.
Смыслов А.А., Моисеенко У.И., Чадович Т.И. Тепловой режим и радиоактивность Земли. Л.: Недра. 1979.
ниваются величинами от 25 до 32 ГВтт. Эти выводы опираются на материалы обширных региональных исследований, особенно интенсивно проводимых в нашей стране. Их результатами стало множество разнообразных геотермических карт (Карта теплового..., 1980; Карта глубинных..., 1980 и др.). Собранная при этом обширная база данных о глубинных температурах позволяет составлять для отдельных регионов не только традиционные двухмерные, но и термотомографические трёхмерные геотермические модели (Хуторской и др., 2003) (Рис. 2).
Сегодня в России геотермические исследования проводятся в разных городах 53 научными учреждениями и высшими учебными заведениями, принадлежащими к различным ведомствам: Академии наук. Министерствам
Месторождения Темпе ратура,°С Естественные
измер. прогноз. дебит, л/с вынос тепла, МВтт
Чаплинские 88 >110 46 17
Кивакские 43 > 86 10 1.8
Сенявинские 80 > по
Аракамчеченские 38 > 85 <6 < 1
Кукуньские (Лоринские) 58 > 116 65 16
Дежневские 60 > 69 5.1 1.3
Мечигменские 97 > 144 63 24
Туманные L56 > 133 6.4 1.5
Безымянные 21 > 69 <10 « 1
Табл. 1. Ресурсы гидротерм Восточной Чукотки.
Тараканов Ю.А. Гравитационная томография. Проблемы геотомографии. М.: Наука. 1997. 236-265.
Устрицкий В.И., Храмов А Н. Геологическая история Арктики с позиций тектоники литосферных плит. Моря Советской Арктики. Л.: Недра. 1984. 253-265.
Хуторской М.Д. Особенности теплового потока в восточной части Прикаспийской впадины. Геотектоника, №3. 1979. 97-102.
Хуторской М.Д. Геотермия Центрально-Азиатского складчатого пояса. М.: Изд-во РУДН. 1996.
Хуторской М.Д., Поляк Б. Г. Искажения теплового поля при росте соляных куполов.Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН. 2000. 24-32.
Цыбуля Л.А., Левашкевич В.Г. Тепловое поле Баренцевомор-ского региона. Апатиты. 1992. 114.
Щапов В.А., Юрков А.К., Демежко Д.В., Николаев В.В. Геотермические исследования Уральской сверхглубокой скважины. Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН. 1997. 195-198.
Щапов В.А. Структура теплового поля Урала. Тепловое поле Земли и методы его изучения. М.: Изд-во РУДН. 2000. 117-122.
Эринчик Ю.М., Милыптейн Е.Д. Рифейский рифтогенез центральной части Восточно-Европейской платформы. С.-Пб.: ВСЕГЕИ. 1995.
Crough S.T., Thompson G.A. Numerical and approximate solution for lithospheric thickening and thinning. Earth & Planet. Set. Lett. 1976. v.31. 397-402.
Dziewonski A M. Mapping the lower mantle: Determination of lateral heterogeneity in P-velosity up to degree and order 6. J. Geophys. Res. 1984. vol. 89. 5929-5952.
Dziewonski A.M., Anderson D.L. Seismic tomography of the Earth“s interior. Amer. Sci. 1984. vol. 72. N.5. 483-494.
Fairhead J.D. The structure of the lithosphere beneath the Eastern rift. East Africa, deduced from gravity studies. Tectonophysics. 1976. v. 30. 269-298.
Kukkonen I T., Golovanova I.V., Khachay Yu.V., Druzhinin V.S., Kosarev A M., Schapov V.A. Low Geothermal heat flow of the Urals fold belt - implication of low heat production, fluid circulation or palaeoclimate? Tectonophysics. v.276. 1997. 63-85.
Seismic tomography: Theory and practice. L. 1993. 519-584.
2(17)2005
■— научно-технический журнал
Георесурсы
В.И. Кононов, Б.Г. Поляк, М.Д. Хуторской Гндрогеотермальные ресурсы России
№№ на карте Место рождения Вынос тепла (МВтт) Температура (°С) Объем резервуара, (км^) Тепловая энергия резервуара, (10 8 Дж) Степень Освоения
иточников (измер.) резервуара (оценка)
12 Тымлатское 5,0 47,.5 115 3,7 ± 1,1 1,1.5 ±0,34
13 Паланское 7,5 95,0 105 9,7 ± 2,9 2,75 ± 0,8
14 Русаковское 57,8 76,5 90 15,0 ±4,5 3,64 ±1,1
15 Анавгайское 7,4 52,0 115 2,2 ± 0,7 0,68 ± 0,2 Разбурено
16 Эссовское 4,4 65,0 104 4,5 ± 1,3 1,26 ±0,38 Теплоснабжение, обогрев теплиц
17 Пущинское 1.5 46,0 110 3,7± 1.1 1,1 ±0,33 Разбурено
1$ Налычевское 9,4 75,0 143* 16,5 ±4,9 6,37 ±1,9
19 Малкинское 9,4 83,0 128* 3,7 ± 1,1 1,28 ±0,33 Разбурено
20 Пиначевское 0,8 12,5 53,5 (изм) 95 (оц) 2,2 ± 0,7 0,56 ±0,17 Разбурено
21 Начикинское 4,2 81,0 106* 2,2 ± 0,7 0,63 ±0,19 Разбурено
22 Ю.-Бережное 0,2 20,0 90 3,0 ± 0,9 0,73 ± 0,22 Разбурено
23 Паратунское 8,2 81,5 ПО 15,0 ±4,.5 4,46 ± 1,34 Теплоснабжение, обогрев теплиц и бассейнов
24 Верхне- Паратунское 20,6 70,5 ПО 13,5 ±4,0 4,01 ± 1,2 Разбурено
Табл. 2. Низкотемпературные гидротермальные ресурсы Камчатки (Sugrvbov, 1995).
образования, природных ресурсов, топлива и энергетики.
Изучение геотермического поля свидетельствует о наличии в Земле мощного возобновляемого источника энергии, ресурсы которого можно считать неисчерпаемыми. Эти геотермальные ресурсы подразделяются на гидротермальные и петротермальные, т.е. на тепло, аккумулированное соответственно в подземных водах и в горных породах.
Работы по созданию схем использования петротер-мальных ресурсов велись в США, Англии, Германии, Японии. Франции и России. Но пока их освоение еще не вышло из стадии эксперимента, а использование гидрогеотермальных ресурсов - парогидротерм и термальных вод -давно приняло в мире промышленные масштабы. Такие проекты реализованы более чем в 60 странах мира, в частности, в США, Китае, Японии, Италии, Франции, Венгрии. Исландии, Мексике, Новой Зеландии, на Филиппинах (Huttrer, 2000; Lund & Freeston, 2000).
Термальные флюиды различаются по тепловому потенциал)’. Самые высокотемпературные гидротермальные системы сосредоточены в зонах высокого теплового потока, т.е. в тектонически мобильных поясах земной юры. где обычно проявляется и вулканическая активность. На рис. 3 они оконтурены красными линиями. В этих районах бурением вскрыто более 100 гидротермальных систем, в которых на глубинах 1-2 км температура флюида не менее 180 °С, а в некоторых случаях превышает 300°С. Фазовое состояние флюида в таких резервуарах зависит от соотношения его теплового и водного питания.
В сильно нагретых породах с низкой проницаемостью и малым поступлением инфильт-рационных вод преобладает сухой пар. Примерами таких vapor-dominated систем служат Ла Примавера и Лос Азуфрес в Мексике, Ларде-релло и Монте-Амиата в Италии, гейзеры Со-нома в США, Мацукава в Японии. К ним частично относится и наше Мутновскос месторождение на Камчатке. В таких резервуарах температура флюида обычно выше 240 °С, а энтальпия составляет 2300-2780 кДж/кг. На устьях же скважин, пробуренных в таких системах, энтальпия пароводяной смеси на выходе обычно 1000-1700 кДж/кг при давлении менее 1 МПа. Средняя производительность скважин колеблется от 75 до 460 т/ч., а общий расход пара на некоторых месторождениях достигает 8000 т/ч.
В системах, заключённых в более проницаемых коллекторах, преобладает вода, вскипающая при естественной разгрузке толью на поверхности, а при вскрытии бурением - в скважинах, когда до 25% жидкости переходит в насыщенный пар. Такие -water-dominated системы известны в Исландии, Новой Зеландии, Японии и нашем Курило- Камчатском регионе - например, знаменитая Долина Гейзеров в Кроноцюм заповеднике (Рис. 4), месторождение Горячий пляж на острове Кунашир (Рис. 5) и т.п. В таких гидротермальных системах температу ра на глубине 1 - 2 км колеблется от 180 °С до критической.
Гидротермальные ресурсы нашей страны исследовались давно. Еще в 1983 г. был составлен “Атлас ресурсов термаль-ных вод СССР”, содержащий 17 карт, в том числе “Карту термальных вод СССР” и “Карту потенциальных запасов термальных вод СССР” (обе в масштабе 1:10 млн ), а также более детальные карты эксплу атационных запасов термальных вод основных водоносных комплексов в наиболее перспективных районах (Атлас..., 1983;Маврицкийидр., 1983).
Эти районы охватывают практически всю область современного вулканизма на Камчатке и Курильских островах, встречаются в зонах молодой складчатости и новейшего рифтогенеза (на Кавказе, в Охотсю-Чуютсюм вулканическом поясе, Байкальском рифте), а местами и на эпипа-леозойских Скифской и Западно-Сибирской плитах (Рис. 6).
По условиям теплового питания термальные воды делятся на две группы: 1) нагревающиеся в региональном тепловом поле и 2) формирующиеся в аномальных гео-
№ п/п Место- рождение Вынос тепла (МВтт) Состояние теплоносителя на поверхности т °с резервуара (макс, в скв.) Объем резервуара, км3 Тепловая энергия в резервуаре, TO18 J Прогнозная максимальная электр. мощность, МВтэ
1 Кошелевское 314 220 37.5±11.2 22,27±6,7 215 ± 64
1а Нижнее- Кошелевское 104 220(240) 17,5±5,2 10,4+3,11 100 ±30
2 Паужетское 104 Насыщ. пар и вода 200(220) 45±13,5 25,8+7,73 186±56
3 Ходуткинское 122 Вода 88 °С 200 30±9 16,2±4,8 117±35
4 Мутновское 546 220 80+24 47,5±14,2 460±138
4а Северо- Мутновское 129 220(301) 30±9 17,82+5,3 172+52
5 Больше-Банное 79 200(171) 15+4,5 8,1 ±2,43 58±17
6 Карымское 146 200 37,5± 11,2 20,25±6,1 146±44
10 Апапельское 17 200
11 Киреунское 24.5 200 17,5±5,2 9,45+2,83 68±20
Табл. 3. Высокотемпературные гидротермальные ресурсы Камчатки (Sugrobov, 1995).
научно-техническим журнал
ы
2 (17) 2005
В.И. Кононов, Б Г. Поляк, М Д. Хуторской Гндрогеотермальные ресурсы России
Рис. I. С вязь плотности теплового потока из недр Земли с возрастом тектоно-магматичес-кой активности в континентальной коре. 1 - согласно Б.Г. Поляку и Я.Б. Смирнову (1968), 2-по даннымР.И. Кутаса и др. (1976), 3 —по данным В. Черма-ка (Cemiak, 1976). термических условиях под воздействием магматических (ву лканических) процессов. К первым относятся преимущественно пластовые подземные воды крупных артезианских бассейнов и межшрных впадин, ко вторым - по-рово-пластовые, трещинно-пластовые и трещинно-жильные гидротермальные системы вулкано-тектонических депрессий (кальдер, грабенов), ву лканических склонов и отдельных зон трещиноватости в ву лканических массивах.
В зависимости от температуры, давления и состава термальных флюидов применяются различные технологические схемы их использования. Выработка электроэнергии осу ществляется одноконтурными ГеоЭС, использующими флюиды с Т свыше 180 °С. Бинарные станции могут употреблять для этой цели воды с меньшей температурой. Однако в нашей стране такие низкопотенциальные гидротермальные ресурсы применяются, главным обраюм, для так называемого "прямого” использования акку му лированного в них тепла, а
именно (в зависимости от Т), для теплоснабжения жилых и промышленных помещений, теплично-парниковых хозяйств, в животновод-Рис. 2. Стве' РазвеДении
Трехмерная ИРота 80 so ^ рыб, ДЛЯ сушки модель распределения температур в зерна, чая, ВОДО-
Западно-Арктическом регионе. рослей в неко-
торых производствах (например, для мойки шерсти, изготовления бумаги), извлечения химических компонентов, повышения нефтеотдачи пластов и, наконец, в бальнеологии - для ванн и бассейнов.
К настоящему времени в России разведано 66 месторождений термальных вод и парогидротерм. Ровно половина из них находится в эксплуатации, поставляя потребителям примерно 1,5 млн Гкал тепла в год, что эквивалентно годовому замещению почти 300 тыс. тонн условного топлива (Вартанян и др., 1999).
На Кавказе и в Предкавказье термальные воды образуют многослойные артезианские бассейны в осадках мезозоя и кайнозоя. Минерализация и температура вод широко варьируют - в краевых прогибах на глубине 1 -2 км от 0,5 до 65 г/кг и от 70 до 100 °С, а на Скифской плите на гл. до 4 -5 км от 1 до 200 г/кг и от 50 до 170 °С.
В Дагестане общая величина разведанных запасов термальных вод составляет 278 тыс. м7сутки при фонтанной эксплу атации, а при обратной закачке отработанных вод - 400 тыс. м3/сутки с тепловым потенциа-
Рис. 3. Геотермальные провинции мира. Мировые геотермальные ресурсы, доступные для использования, оценены в 137трлн. ТУТ. Это в 10 раз больше разведанных запасов всех видов ископаемого топлива. Но 75-90 % этих ресурсов аккумулированы в сухих породах (Survey..., 1980).
лом, эквивалентным годовому замещению 600 тыс. тонн условного топлива. Основные разведанные ресурсы термальных вод с температурой 40-107°С и минерализацией 1,5-27 г/л находятся в северном Дагестане. За 40 лет здесь открыто 12 крупных месторождений термальных вод, пробурено и подготовлено к эксплуатации 130 скважин (Рис. 10). Однако сегодня известные запасы термальных вод используются только на 15 % (Алиев и др., 2002), главным образом, для теплоснабжения, полностью обогревая города Избербаш, Терекли-Мектеб, Червлёны Буруны, Тару-мовку и частично - Махачкалу, Кизляр и Кайякент. Площадь отапливаемых помещений составляет здесь 280 тыс. м2. Вблизи Махачкалы расположены также большие тепличные комплексы, отапливаемые термальными водами, кое-где эти воды обогревают фермы. Использу ются они также на нескольких курортах (Алиев и др., 2002).
Весьма перспективны для прямого использования термальные воды Западно-Сибирской плиты. Они образуют огромный артезианский бассейн в чехле плиты, занимающий около 3 млн. км2. На глубинах до 3 км ресурсы вод с температурой от 35 до 75°С и минерализацией от 1 до 25 г/кг оценены ВСЕГИНГЕО в 180 м3/с. Извлечение высокоминерализованных термальных вод и рассолов требует после снятия теплового потенциала их обратной закачки, чтобы они не загрязняли окружающую среду. Но использование только 5% их запасов позволит извлечь около 834 млн Гкал/год, что сэкономит 119 млн. тонн у словного топлива (Атлас ...,1983; Маврицкий. 1971). Сейчас эти ресурсы почти не используются. Термальные воды обогревают лишь немногие здания в городах Тюмени и Омске и в нескольких небольших посёлках. Кроме того, кое-где они используются для рыборазведения, извлечения иода и брома, а также нагрева нефтеносных пластов с целью увеличения их нефтеотдачи.
Рис. 4. Долина Гейзеров на Камчатке.
'. 5. Месторождение Горячий пляж на о. Кунаишр. Запасы пароводяной смеси оценены по категориям В- 3 456 т/сут, С - 691 т/сут.
2(17)2005
■— научно-технический журнал
Г еоресурсы
В И Кононов, Б.Г. Поляк, М.Д. Хуторской Гидрогеотермальные ресурсы России
Рис. 6. Перспективные геотермальные провинции России. 1 — Северный Кавказ (альпийская провинция), 2 — Северный Кавказ (платформенная провинция), 3 - Западная Сибирь, 4 - Прибайкалье, 5 - Курило-Камчатский регион, 6 - Приморье, 7-8 - Охотско-Скотский вулканический пояс. 1-3- районы по видам использования гидротермальных ресурсов: 1 - пригодные для теплоснабжения зданий с помощью тепловых насосов; 2 — перспективные для "прямого” использования (теплоснабжения жилых и промышленных помещений, обогрева теплиц и почв, в животноводстве, для разведения рыб, сушки зерна, чая, водорослей, в индустриальных производствах, для извлечения химических компонентов, повышения нефтеотдачи пластов, оттаивания мёрзлых пород, в бальнеологии), а также для выработки тепла с помощью тепловых насосов и электроэнергии на бинарных ГеоЭС с применением низкокипящих веществ; 3 - районы современного вулканизма, наиболее перспективные для “Прямого ” использования, выработки тепла и электроэнергии на бинарных установках с применением промежуточных низкокипящих веществ, а также создания крупных ГеоЭС с пароводяным циклам на парогидротермальных месторождениях.
^Светлый КАЛИНИН!
ПЕТРОПАВЛОВСК-КАМЧАТСКИЙ Верхне-Мутноеская ^ ГеоЭС 'аужетская' ? Мутновская .ГеоЭС ■ ГеоЭС
о. Итуруп Купашир
В Прибайкалье имеется много термальных источников. Сейчас их воды применяются лишь для обогрева некоторых курортов и отдельных строений, а также в плавательных бассейнах. Использование их весьма перспективно, особенно вдоль Байкало-Амурской магистрали.
В Приморье и Охотско-Чукотском вулканическом поясе также имеются выходы термальных вод. Наибольший интерес вызывают термы Чукотки, одну из групп которых можно видеть на рис. 7. В таблице 1 приведены основные параметры этих терм по данным их обследования летом 2002 г. экспедицией Российской Академии нау к.
Наиболее перспективны для практического использования гидротермальные ресурсы Курило-Камчатского региона. На Камчатском полуострове, помимо 11 крупных высокотемпературных
Рис.8. Гидрогеотермальные месторождения Камчатки (Sugrobov, 1995). 1
- гидрогеотермальные провинции (I - Северная, 11
- Восточная, III - Срединная, IV- Южная, Г - Западная), 2-4 - низкотемпературные месторождения (2 - эксплуатирующиеся, 3 -разведанные, 4-перспективные), 5-7- высокотемпературные месторождения (5 - эксплуатирующиеся, 6 -разведанные, 7-перспективные для разведки).
вулкана, опасное для ГеоЭС, маловероятно.
Тихий
океан
, ' .,9 < 1 гАэт Петропавловск-\ * Камчатский 1 П3 /
I'll' и 5
> *у • 2 □ Е
® 3 □ 7
• 4 • 0
Рис. 7. Сенявинские горячие источники на Восточной Чукотке.
парогидротермальных систем, насчитывается около 150 групп низкопотенциальных источников маломинерализованных (1 - рис д Мутновская геотермальная 5 г/кг) вод. в основном Cl-Na СО- электростанция (KIBmJ. става. На рис. 8 показано положение наиболее перспективных для разведки и использования гидротермальных систем Камчатки, в том числе эксплу атирующихся и рекомендуемых для первоочередных поисково-разведочных работ. Состояние изу ченности низкопотенциальных систем показано в табл. 2. По расчётам Института вулканологии ДВО РАН (Sugrobov, 1995), толью за счет использования этих ресурсов можно обеспечить потребление в виде тепла 1345 МВтт, по крайней мерс, в течение 100 лет.
Главные высокопотенциальные (парогидротермальные) системы Камчатки - Мутновское. Паужетское. Кошелевс-кое. Большебанное и Киреу некое месторождения. Основные работы сегодня развернулись на склоне Мутновского вулкана (Рис. 9). Здесь находится гидротермальная система, которую используют две ГеоЭС (Povarov, 2000). Вулканическая активность Мутновского вулкана в последние годы возрастает, но её излишки сбрасываются через рядом расположенный часто выбрасывающий газы и извергающий лаву ву лкан Горелый. Поэтому извержение Мутновского
Состояние разведанности высокопотенциальных гидротермальных ресу рсов Курило-Камчатского региона характеризуется таблицей 3. Выявленные на полуострове гидротермальные ресурсы (без учёта ресурсов Кроноцкого заповедника) могли бы, по расчётам Институ та вулканологии (Sugrobov, 1995), обеспечить генерацию электроэнергии в количестве до 1130 МВт, в течении 100 лет. В настоящее время на Камчатке на природном паре действуют три ГеоЭС с установленной мощностью 12 МВт и 50 МВтэ на Мутновс-ком месторождении и 11 МВтэ на Паужетском (Sugrobov, 1995; Поваров и др., 1994).
Рис. 10. Крупнейшие гидро-геотермальные месторождения Дагестана (Гаджиев и др., 1980). 1-4 — отложения (1- четвертичные, 2 — неогеновые, 3 — меловые, 4 — юрские); 5 -перспективные площади; б - гидротермальные месторождения. Термо-аномалии: 1-Бажиган, 2-Те-рекли-Мектеб, З-Тарумовка,
4- Кизляр, 5-Истису, б-Ма-хачкала, 7-Талги, 8-Заунзан-баш, 9-Избербаш, 10-Салга-бак, 11-Каякент, 12-Бери-кей, 13-Белиджи, 14 Чош-мензин, 15-Гильяр, 16-Аджи-наур, 17-Рычалсу, 18-Ахты,
19-Хнов, 20-Хзанор.
■— научно-технический журнал
Георесурсы 207)2005
В.И. Кононов, Б.Г. Поляк, М.Д. Хуторской Гндрогеотермальные ресурсы России
Тип1’ Максимальное использование Мощ- Среднегодовое использование
Район Дебит Темпераг fPa(°C) ность21 Средний Энергия3' Фактор
(кг/сек) на входе | на выходе (МВт) дебит, кг/сек ТДж/год нагрузки4'
КУРИЛО-КАМЧАТСКИЙ РЕГИОН
Камчатка ТБП 532 85 30 122 372 2 701 0.7
Курилы (Кунашир) Т 20
СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ
Скифская плита
Краснодарский край ИСЖТБП 370 80 30 77 222 1465 0.6
Ставропольский край СТП 60 100 30 18 36 335 0.6
Адыгея ст 49 80 30 10 25 162 0.5
1 Предгорные прогибы
Кабардино-Балкария п 70 70 30 2 6 33 0.5
Дагестан ИТБП 339 80 30 71 203 1 340 0.5
Карачаево-Черкесия Г 25 65 30 4 13 58 0.5
Северная Осетия Г 21 60 30 3 10 41 0.5
ВСЕГО >1 466 327 >888 >6135
Табл. 4. Прямое использование геотермальных ресурсов в регионах России на 31.12.2002. 11И — индустриальные процессы; С — сушка продуктов сельского хозяйства (зерна, овощей, фруктов); Ж - животноводство и рыборазведение; Т-теплоснабжение; Б — бальнеолечебницы, бассейны; П— парниково-тепличные хозяйства; Г — горячее водоснабжение; 2)М, мощность (МВт) = Макс, дебит (кг/с) [Т на входе —Т на выходе (°С)]х 0.004184; 3>Е, используемая энергия (ТДж/год=10п Дж/ год) = Средний дебит (кг/с)[Тна вх. - Т на вых. (°С)]х 0.1319;41Ф, фактор нагрузки = Среднегодовая Е (ГДж/год) х 0.03171/М (МВт).
На Курильских островах в разной стадии разведки и освоения находятся месторождения Горячий пляж (о. Куна-шир), Океанское (о. Итуруп) и Парамуширское. На островах Кунашир и Итуруп уже работают две небольшие Гео-ЭС мощностью 2,6 МВтэ и 6 МВт. Кроме того, на о-ве Куна-шир за счёт геотермального тепла для предполагаемой теплофикации г. Южно-Курильска успешно осуществляется нагрев холодных вод на двухконтурной установке мощностью 20 МВт, Несмотря на такое обилие геотермальных ресурсов, потребность Камчатки и Курил в тепловой и электрической энергии остаётся крайне острой.
Подводя итоги обзору прямого использования геотермальных ресурсов в России, можно констатировать, что сегодня оно развито, главным образом, в Курило-Камчатском регионе, в Дагестане и Краснодарском крае (табл.4), в основном для теплоснабжения теплиц (табл. 5). Помимо этих районов, освоение термальных вод должно, в первую очередь, охватить наиболее перспективные участки Западной Сибири. Прибайкалья. Чукотки, Приморья, Сахалина.
Кроме того, растет экономическая целесообразность теплоэнергетического использования наиболее широко распространённых низкопотенциальных геотермальных ресурсов, сосредоточенных в месторождениях минерализованных вод с температурой 30-80°С (иногда даже до 100°С) на глубине 1-2 км. Такими ресу рсами обладает центральная часть Средне-Русского бассейна (Московская синеклиза), включающая 8 областей: Вологодскую, Ивановскую, Костромскую, Московскую, Нижегородскую,
Табл. 5. Общая интенсивность прямого использования геотермальных ресурсов России. (Обозначения - см. табл. 4).
Новгородскую, Тверскую и Ярославскую. Перспективы использования термальных вод есть в Ленинградской и, особенно, в Калининградской областях. Эффективное их освоение возможно с помощью тепловых насосов и создания бинарных циркуляционных систем.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты NeNe 01-05-64521, 02-05-64016 и 03-05-64869). Авторы признательны О.А. Поварову за предоставленную возможность доложить эту работу на Международном геотермальном семинаре IGW- 2003.
Литература
Алиев Р.М., Паламарчук В.С., Бадавов Г.Б. Вопросы геотермального теплоснабжения территории Северного Дагестана. Геотермальная теплоэнергетика. Изд-во ИПГ ДНЦ РАН, Махачкала. 2002. 25-35.
Атлас ресурсов термальных вод СССР (под ред. Г.В. Куликова и Б.Ф. Маврицкого). М.: ВСЕГИНГЕО. 1983.
Вартанян Г.С, Комягина В.А., Плотникова Р.И, Соустова Т.Н, Шпак А.А. Использование и перспективы освоения минеральных, термальных и промышленных вод. М.: Геоинформмарк. 1999.
Карта теплового потока территории СССР и сопредельных районов м-ба 1:10 000 000. ГУГК СМ СССР. М.: 1980.
Карта глубинных температур территории СССР и сопредельных районов м-ба 1:10 000 000. ГУГК СМ СССР. М.: 1980.
Маврицкий Б.Ф. Термальные воды складчатых и платформенных областей СССР. М.: Наука, 1971.
Маврицкий Б.Ф, Шпак А.А, Отман Н.С., Антоненко Г.Ф., Гребенщикова Т.Б. Объяснительная записка к Атласу термальных вод. М.: ВСЕГИНГЕО. 1983.
Поваров О.А, Томаров Г.В, Кошкин Н А. Состояние и перспектива развития геотермальной энергетики в России. Теплоэнергетика, № 2. 1994. 15-22.
Поляк Б.Г, Смирнов Я.Б. Связь глубинного теплового потока с тектоническим строением континентов. Геотектоника, № 4. 1968. 3-19.
Хуторской М.Д, Подгорных Л.В, Грамберг И.С, Леонов Ю Г. Термотомография Западно-Арктического бассейна. Геотектоника, № 3. 2003. 79-96
Cermak V. Heat flow investigationin Czechoslovakia. Geoelectric and Geothermal Studies, KAPG Geophys. Monogr, A. Adam, ed, Budapest, Akad. Kiado. 1976. 414-424.
Huttrer G.W. The status of world geothermal power generation 1995-2000. Proc. of the World Geothermal Congress 2000, Hyushu -Tohoku, Japan. May 28 - June 10, vol. 1. 23-37.
Kutas R.I, Lubimova E.A, Smirnov Ya.B. Heat flow map of the European part of the USSR and its geological and geophysical interpretation. Geoelectric and Geothermal Studies, A. Adam, ed, Akad. Kiado, Budapest. 1976. 443-449.
Lund J.W. and Freeston D.H. World-wide direct uses of geothermal energy 2000. Proc. of the World Geothermal Congress, Japan. May 28 - June 10, 2000. vol.l. 1-21.
Povarov O.A. Geothermal power engineering in Russia today. Proc. of the World Geothermal Congress, Hyushu - Tohoku, Japan. May 28 - June 10, 2000. vol. 1. 207-212.
Survey of Energy Resources. lllh World Energy Conf. Munich, 1980.
Sugrobov V.M. Utilization of geothermal resources of Kamchatka, prognostic assessment and future development. The World Geothermal Congress, Florence, 1995. vol. 3. 1549-1554.
Виды Использования М (МВтт) -г-1 3> Е (ТДж/год) .4) Фн
Теплоснабжение но 2 185 0 63
Обогрев теплиц 160 3 279 0.65
Животноводство и рыборазведение 4 63 0.5
Сушка продуктов сельского хозяйства 4 69 0.55
Индустриальные Процессы 25 473 0.6
Плавательные бассейны, ванные заведения 4 63 0.5
итого 307 6 132
2(17) 2005
г— научно-технический журнал
Г еоресурсы
