CC BY
7УДК 620.92.001.8 EDN: OFXZMV
Научное обеспечение геотермальной электро- и теплогенерации
Бутузов Виталий Анатольевич [0000-0003-2347-97i5]i.3,
Брянцева Елена Витальевна[шю-0Ш8-9526-Ш62]2-4
:ФГБОУ Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, г.
Краснодар, Россия 2ООО «Энерготехнологии-Сервис», Краснодар, Россия
E-mail: 3ets@nextmail. ru, 4ekoenergy@mail. ru
Аннотация. В 2021 году геотермальная электрогенерация России имела установленную мощность 74 МВт с выработкой энергии 280 ГВтч/год, геотермальная теплогенерация составила 110 МВт и 428 ГВтч/год соответственно. В статье указано количество геотермальных месторождений и эксплуатируемых скважин, описаны структура и принципы эксплуатации. Рассмотрены основные результаты развития советской геотермальной энергетики. Представлены результаты исследований российских научных организаций по глубинной и поверхностной геотермии. Показана перспективность исследований по разработке и сооружению скважин со сверхкритическими параметрами флюидов у подножия вулканов на Камчатке. Представлены направления и наиболее важные результаты исследований отечественной научной школы геотермальной электрогенерации. Отмечены результаты работ российских научно-исследовательских организаций в области геотермальной теплогенерации в Краснодарском крае, Чечне и Дагестане.
Ключевые слова: возобновляемая энергетика (ВЭ), ВЭС, СЭС, МГЭС, ГеоЭС, БиоЭС, ВИЭ, аукционы, «зеленые» тарифы, геотермальное месторождение, глубинная и поверхностная геотермия, ГеоЭС, геотермальные системы теплоснабжения (ГСТ), паровой и бинарный циклы, термораспределительные станции (ТРС), геотермальные центральные тепловые пункты.
1 Введение
Геотермальная энергетика России в 2021 году имела установленную мощность ГеоЭС 74 МВт, теплогенерации 110 МВт, выработку электрической энергии 280 ГВтч/год, тепловой энергии 428 ГВтч/год. В стране эксплуатировались три пароводяных геотермальных месторождения с 95 скважинами, из которых в 2021г. было добыто 13 млн.т/год пароводяной смеси (ПВС). На 33 гидрогеотермальных месторождениях с 101 скважиной было добыто 25,7 млн.м3/год. Состояние российской геотермальной энергетики в 2019 г. описано в статье [1]. Геотермальная энергетика как объект научных исследований имеет междисциплинарный характер и включает вопросы геологии и геофизики, технологий бурения, разработки и эксплуатации месторождений, технологий и оборудования электрогенерации и теплоснабжения. В зависимости от температуры теплоносителя из недр Земли различают глубинную и поверхностную геотермию (глубина менее 400 м). В формировании ресурсов поверхностной геотермии решающее значение имеет воздействие солнечной радиации на поверхность Земли. Глубинная геотермия в зависимости от вида пород разделяется на петрогеотер-мальную (тепло «сухих» пород) и геотермальную (паро-водонасыщенные породы). Отечественная геотермия достигла значительного развития в 1980-2000 годы [2]. Научные исследования в этой области знаний тогда возглавляла Академия наук СССР, а в работе под её руководством участвовало более 50 организаций. Разведкой, бурением, эксплуатацией геотермальных месторождений занимался Мингазпром СССР, в составе которого научно-производственное объединение (НПО) «Союзгеотерм» выполняло весь комплекс геотермальных исследований. Максимальная добыча геотермальной воды в СССР была достигнута в 1985г. - 60 млн.мЗ/год. Установленная мощность ГеоЭС в 1999 г. составляла 24 МВт, а теплогенерации - 308 МВт.
Геотермальная наука в СССР имела четыре основные научные школы: московскую (Геологический институт АН СССР, Объединенный институт физики Земли, Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского); ленинградскую (Ленинградский горный институт); киевскую и дагестанскую (НПО «Союзгео-терм»).
В 1996-2012 годы наиболее значимых результатов достигла научная школа геотермальной энергетики д.т.н., проф. О.А.Поварова. Созданная в НИУ «МЭИ» на основе экспериментальной базы опытной ТЭЦ эта школа в творческом содружестве с Калужским турбинным заводом обеспечила разработку и изготовление геотермальных паровых турбин мирового уровня и сооружение на их основе новых российских ГеоЭС.
Журнал «Окружающая среда и энерговедение» (ОСЭ) №2(2023) 2 История изысканий в геотермальной энергетике
Рынок возобновляемой энергетики России формировался с 2007 года внесением изменений в закон №35-ФЗ от 26.03.2003 г. «Об электроэнергетике». В основе оптового рынка - реализация планов «ДПМ - ВИЭ». Распоряжением Правительства РФ №1446-Р от 21.06.2021 г. утвержден новый план «ДПМ - ВИЭ - 2.0» до 2035 г. со строительством ветровой, солнечной, малой гидроэнергетики суммарной установленной мощностью до 12 ГВт. Постановлением
Правительства РФ № 2486 от 25.12.2021г. уточнены требования к квалифицированным объектам, по корректировке размеров неустойки, в определение цены мощности электрогенерации ВИЭ. Распоряжением Правительства РФ №2765-Р от 01.10.2021 г. о федеральном проекте «Чистая энергетика» предусмотрены ежегодные конкурсы проектов ВИЭ и создание отечественной системы сертификации электроэнергии на ВИЭ, а Распоряжением Правительства №3052-Р от 29.10.2021 г. по декарбонизации предусмотрено развитие технологий генерации энергии на ВИЭ. Расширение использования солнечной электрогенерации на объектах транспортной инфраструктуры регламентирует Распоряжение Правительства РФ №3363-Р от 27.11.2021 г. Розничный рынок электроэнергии ВЭ организован в соответствии с Постановлением Правительства №1298 от 29.08.2020 г. Отбор проектов производится согласно схем и программ развития электроэнергетики регионов (СИПР) при плановой стоимости 1 МВт.ч. В 2021 г. Минэнерго РФ велась работа по модернизации неэффективных электростанций в 23 регионах страны с установкой ВЭ общей установленной мощностью 791 МВт. В 2021г. Постановлением Правительства РФ №299 от 02.03.2021г. уточнен механизм реализации закона №471-ФЗ от 27.12.2019 г. об установке объектов микрогенерации у частных и юридических лиц с возможностью продажи излишков электроэнергии в электросети. Распоряжением Правительства РФ от 24.03.2022 №594-Р Минэнерго РФ поручено с 1.03.2023г. предоставлять правительству следующую информацию по электрогенерации на основе ВИЭ: анализ цен на оптовом и розничном рынках; ввод в эксплуатацию новых электростанций; установленные мощности генераций, отобранных на конкурсных торгах.
Первые системные научно-технические разработки в области геотермальной энергетики в России были начаты в 1954 году по решению Президиума Академии наук СССР о создании в г. Петропавловске-Камчатском лаборатории по исследованию геотермальных ресурсов. По инициативе и под руководством академика АН СССР М.А. Лаврентьева в 1955 г. было выполнено первое системное изучение гидротермальных ресурсов. В России на основе проведенного экспедиционного обследования геотермальных источников Камчатки и многолетних исследований советских ученых были разработаны атласы и карты геотермальных ресурсов страны. В работе [3] представлены ресурсы геотермальных водяных, а в [4] они дополнены петрогеотермальными ресурсами.
В настоящее время, исследования в области петрогеотермальных ресурсов ведутся группой ученых под руководством д.т.н., проф. Э.И. Богуславского. Он является известным российским специалистом по ресурсам поверхностной геотермии (до 400 м). В его монографии [5] представлены карты «нейтрального» слоя территории России, распределения температур горных пород на глубинах до 200 метров, результаты исследований конвективного теплообмена в проницаемых водонасыщенных горных породах и при обтекании ствола геотермальной скважины подземными водами. Исследования в области поверхностной геотермии выполняют специалисты под руководством д.т.н. Г.П. Васильева. Ими изучен теплообмен в горных породах с учетом фазового перехода грунтовых вод, а также разработаны теоретические основы этих процессов, результаты которых изложены в монографии [6]; получены результаты моделирования теплообмена в горных породах средней полосы России, представленные в статье [7].
Ведущей научной организацией страны по глубинной геотермии, в том числе по изучению парогидротермальных месторождений является Институт вулканологии и сейсмологии (ИВиС) РАН в г. Петропавловск-Камчатский. Результаты его оценки запасов пароводяных и водяных геотермальных ресурсов Камчатки представлены в статье [8]. ИВиС выполняет исследования по изучению технических возможностей и технико-экономической целесообразности бурения и использования геотермальных скважин со сверхкритическими параметрами у подножья Камчатских вулканов [9]. На международных научных конференциях, организованных ИВиС, регулярно принимают участие до 130 ученых, в том числе ведущих из зарубежных стран.
Традиции дагестанской научной геотермальной школы с 1980 г. продолжает Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики (ИПГиВЭ) ОИВТ РАН в г. Махачкале. В его составе 130 кандидатов и докторов наук, работающих в областях геологии, геофизики, технологий бурения и разработки месторождений, электро и теплогенерации, извлечения редких химических реагентов. Руководителем ИПГиВЭ является д.т.н., проф. А.Б. Алхасов, в монографиях [10, 11] и сборнике [12], которого представлены основные наиболее значимые результаты многолетних исследований института.
Институт геологии РАН представляет московскую научную школу в области глубинной геотермии. В работах д.г.- м.н. М.Д. Хуторского с соавторами [13,14] выполнены оценки на 2010 год геотермальных ресурсов России, определены современные тенденции и перспективы развития геотермии в нашей стране [15]. В московском Геологическом музее им. В.И. Вернадского под руководством д.т.н. С.В. Черкасова также ведут научные исследования по использованию геотермальных ресурсов в теплоснабжении. Так, при его активном участии была разработана и в 2015 году реализована геологическая модель Ханкальского геотермального месторождения и создана автономная система геотермального теплоснабжения в Чеченской Республике [16, 17].
Исследованиями пароводяных и геотермальных скважин в Дальневосточном научном центре РАН руководит д.т.н. А.Н.Шулюпин [18, 19].
Советская научная школа геотермальной электроэнергетики в лице Института технической теплофизики в Новосибирске (под руководством д.т.н.
С.С.Кутателадзе) и Новосибирского филиала института «Теплоэлектропроект» (во главе с к.т.н. Б.М.Выморковым) разработала и обеспечилав 1966 году сооружение первой в СССР Паужетской ГеоЭСпрямого цикла на Камчатке, которая состояла из двух энергоблоков мощностью по 2,5 МВт каждый с турбинами МК-2,5-1,8 Калужского турбинного завода [20]. После строительства второй очереди в 1982 г. установленная мощность Паужетской ГеоЭС достигла 11,0 МВт.
По проекту Новосибирского отделения ГИПРОНИИ СО АН СССР в 1967 г. была сооружена Паратунская экспериментальная бинарная геотермальная электростанция мощностью 600 кВт [1]. Впервые была реализована технология преобразования низкотемпературного тепла в электроэнергию с использованием органического цикла Ренкина. В дальнейшем бинарные энерготехнологии на низ-кокипящих рабочих телах получили широкое распространение за рубежом для утилизации тепла геотермальных ресурсов и сбросного теплоносителя промышленных предприятий. К сожалению, после этого в нашей стране, обладающей огромными запасами углеводородного топлива, технологии геотермальной электрогенерации долгое время оставались невостребованными.
Новый этап развития российской геотермальной электроэнергетики начался в 1989 году, когда в рамках реализации ГНТП Миннауки РФ «Экологически чистая энергетика» под руководством д.т.н. проф. МЭИ Поварова О.А. были возобновлены научно-технические исследования и разработки по созданию отечественного геотермального энергетического оборудования. В течении 10-15 лет совместными усилиями АО «Наука», ООО «Геотерм-ЭМ», научно-исследовательского и учебного центра геотермальной энергетики (НУЦ Гео) Московского энергетического института, Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конст-рукторского института атомного и энергетического машиностроения (ВНИИАМ) и других научных организаций был выполнен комплекс фундаментальных исследований в области геотермальной энергетики, включая:
- разработку ряда лабораторных и натурных экспериментальных стендов, установок и приборов;
- проведение физико-химических исследований геотермального теплоносителя, течения многофазных и многокомпонентных сред, процессов и закономерностей эрозионно-коррозионного воздействия на металл геотермального энергетического оборудования;
- разработку технологии и уникального оборудования для геотермальных электростанций, работающих на пароводяном теплоносителе.
В результате сформировалась российская научная школа д.т.н. Поварова О.А., были разработаны и созданы новые российские ГеоЭС на Камчатке и Курильских островах, за что в 2003 г. Поварову О.А. и коллективу ученых и специалистов была присуждена Госпремия РФ по науке и технике.
Силами ученых и инженеров АО «КТЗ», АО «Наука», НУЦ Гео МЭИ, ООО «Геотерм-ЭМ», ВНИИАМ, ЭНИН и других российских организаций было разработано уникальное оборудование для Верхне-Мутновской ГеоЭС мощностью 12,0 МВт (пущена на Камчатке в эксплуатацию в 1999 году), включая турбоагрегаты мощностью по 4,0 МВт с системой внутриканальной сепарации и регули-
рующей расход пара поворотной заслонкой типа «баттерфляй»; уникальные сепараторы, расширители и паросборники горизонтального типа с новым принципом гравитационного осаждения жидких частиц; воздухоохлаждаемые конденсаторы поверхностного типа. Этот опыт был использован при разработке и создании оборудования флагмана российской геотермальной электроэнергетики -Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт с двумя энергоблоками по 25 МВт каждый.
Ученые научной школы геотермальной электроэнергетики, созданной Пова-ровым О.А. (д.т.н. Томаров Г.В., к.т.н. Никольский А.И., к.т.н. Семенов В.Н., к.т.н. Шипков А.А. и другие специалисты, объединившиеся с 2007 г. в научно -технической компании ООО «Геотерм-М»), продолжили исследования в области геотермальных бинарных технологий с низкокипящим рабочим телом. Ими была разработана и рассчитаны параметры технологической схемы бинарного энерго-блокамощностью 2,5 МВт для Паужетской ГеоЭС [20].
При поддержке Министерства образования и науки РФ ООО «Геотерм-М» (директор - д.т.н. Г.В.Томаров) выполнило комплекс научных исследований в области оптимизации технологии и выбора низкокипящего органического рабочего тела геотермальных бинарных энергоустановок [21]. Получены результаты исследований по повышению эффективности использования тепла геотермального теплоносителя различного температурного уровня (70, 120 и 180 оС) на основе применения мультикаскадных геотермальных энергокомплексов [22, 23], а также путем использования водородно-кислородных парогенераторов для перегрева пара вторичного вскипания [24].Кроме того, наряду с осуществлением научно-технического сопровождения ГеоЭС на Камчатке, разработаны технические предложения и технико-экономические обоснования по модернизации действующих Верхне-Мутновской ГеоЭС и Мутновской ГеоЭС путем их расширения паровыми турбинами на паре вторичного вскипания и бинарными энергоблоками на основе утилизации сбросного геотермального теплоносителя без бурения дополнительных скважин [25]. Эти разработки должны лечь в основу дальнейшего развития отечественных технологий геотермальной электрогенерации.
В советское время ведущей научной школой геотермального теплоснабжения была дагестанская. В восьмидесятых годах прошлого века в НПО «Союз-геотерм» коллектив ученых и инженеров во главе с к.т.н. М.М. Алиевым создал геотермальные системы, в том числе с реинжекцией отработанного теплоносителя, использованием геотермальной воды двух разных геологических пластов, тепловыми насосами [1]. Результатом работы украинской научной школы под руководством д.т.н. Ю.П. Морозова было сооружение нескольких геотермальных систем теплоснабжения (ГСТ), в Крыму, в том числе с использованием от-сепарированного из геотермальной воды метана для электрогенерации и пикового догрева теплоносителя [2].
В постсоветское время дагестанскую научную геотермальную школу возглавил и продолжает более 40 лет ею руководить д.т.н., проф. А.Б.Алхасов в Институте проблем геотермии и возобновляемой энергетики (ИПГиВЭ) ОИВТ РАН. В монографиях [10,11] д.т.н. А.Б. Алхасовым изложены результаты многолетних геотермальных исследований, в том числе по теплогенерации. В 2021
году по добыче геотермальной воды, установленной мощности ГСТ и реализации тепловой энергии Дагестан занимал второе место в РФ после Камчатки. Перспективы развития дагестанских ГСТ представлены в статьях [26, 27], а результаты разработок ГСТ ИПГиВЭ отмечены в сборнике докладов [12]. Р.М.Алиевым исследуются вопросы технологии геотермального бурения [28]. Подготовка бакалавров по геотермальной энергетике ведется в Дагестанском госуниверситете, а ученых в аспирантуре ИПГиВЭ.
Научной геотермальной школой д.т.н., проф. О.А.Поварова с 2008 года развивалось и геотермальное теплоснабжение [20]. Для поселка Розового Краснодарского края д.т.н. Г.В. Томаровым совместно с д.т.н. В.А.Бутузовым (ООО «Энер-готехнологии-Сервис») в 2012 году была разработана и реализована I очередь ГСТ расчетной тепловой мощностью 5 МВт [29], особенностью которой является строительство геотермального насосного модуля для стабилизации гидравлического режима работы скважины, геотермального центрального теплового пункта с гелиоустановкой для замещения скважины в межотопительный период [30]. Для пяти городов и населенных пунктов Краснодарского края были разработаны схемы перспективного геотермального теплоснабжения [20].
ГСТ с реинжекцией отработанного геотермального теплоносителя расчетной мощностью 7,5 МВт в 2015 году была разработана и построена на Ханкальском месторождении Чеченской Республики научным коллективом под руководством д.т.н. М.Ш.Минцаева, ныне ректора Грозненского нефтяного университета им. Акад. М.Д. Миллионщикова [31]. Особенностями этого комплексного проекта являлось моделирование геотермального месторождения [16, 32], дуплетное бурение двух скважин, в том числе наклонной для реинжекции, организация насосной и термосифонной циркуляции, геотермальная система отопления теплиц [33]. Результаты анализа современного опыта создания российских ГСТ приведены в статьях [29, 30].
3 Выводы
1. Геотермальная энергетика является одним из развивающихся сегментов ВЭ России, имеющим более чем столетнюю историю. Современная разведанная ресурсная база страны позволяет в разы увеличить мощности ГеоЭС и ГТС. В России работает несколько научных школ по изучению геотермальных ресурсов. Ведущими из них являются ИВиС ДВО РАН и ИПГиВЭ ОИВТ РАН. Моделирование разработки геотермальных месторождений реализовано при сооружении Ханкальской ГСТ.
2. Ученые научной школы геотермальной электроэнергетики, созданной д.т.н., профессором Поваровым О.А. в период разработки и сооружения российских геотермальных электростанций с 1996 по 2002 годы (Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС), объединившиеся позднее в ООО «Геотерм-М» (директор - д.т.н., профессор Г.В.Томаров), продолжают выполнять исследования и разработки по совершенствованию действующих отечественных ГеоЭС и перспективных геотермальных энергоблоков с органическим циклом Ренкина.
3. В области геотермальной теплогенерации ведут исследования в основном д.т.н. В.А.Бутузов (ООО «Энерготехнологии-Сервис»), д.т.н. А.Б.Алхасов (ИП-ГиВЭ). Разработки поверхностных ГСТ выполняет д.т.н. Г.П.Васильев.
Литература
1. Геотермальная энергетика России: ресурсная база, электроэнергетика, теплоснабжение (обзор) / В.А. Бутузов, Г.В. Томаров, А.Б. Алхасов, Р.М. Алиев, Г.Б. Бадавов // Теплоэнергетика, 2022. № 1. С.3-17.
2. Бутузов В.А. Российская геотермальная энергетика: анализ столетнего развития научных и инженерных концепций // Окружающая среда и энерговедение, 2019. № 3. С.4-21.
3. Маврицкий Б.Ф. Прогнозные запасы термальных вод СССР и возможные объемы геотермального теплоснабжения / Б.А. Локшин, А.В. Вольфенфельд. -М.: Наука, 1973. С.87-97.
4. Атлас карт ресурсов термальных вод СССР. -М.: Министерство геологии СССР; ВСЕГИНГЕО, 1984. 15 л.
5. Богуславский Э.И. Освоение тепловой энергии недр: монография. -М.: Спутник, 2018. 448 с.
6. Васильев Г.П. Теплоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. -М.: ИД «Граница», 2006, 173 с.
7. Васильев Г. П. Геотермальное теплоснабжение в Московском регионе / Г.П. Васильев, В.Д. Горнов и др. // Теплоэнергетика, 2008. № 1. С.85-96.
8. Кирюхин А.В. Геотермальные ресурсы Камчатки и ближайшие перспективы их освоения / А.В. Кирюхин, В.М. Сугробов // Вулканология и сейсмология, 2019. № 6. С.50-65.
9. Федоров С.А. Возможности использования тепла магматического очага Авачин-ского вулкана и окружающих его пород для тепло- и электроснабжения / С.А. Федоров, В.М. Сугробов, И.С. Уткин, Л.И. Уткина // Вулканология и сейсмология, 2009, № 1. С.32-46.
10. Алхасов А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии. -М.: Физ-матлит. 2008.
11. Алхасов А.Б. Освоение низкопотенциального геотермального тепла. -М.: Физматлит. 2017.
12. Алхасов А.Б. Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики - филиал объединенного института высоких температур РАН. Материалы XII Школы молодых ученых им. Э.Э. Шпильрайна «Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов». Материалы VI Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы». Выпуск 8. -Махачкала: Издательство «АЛЕФ». 2020. 530 с.
13. Кононов В.И. Геотермальные ресурсы России / В.И.Кононов, Б.Г.Поляк, М.Я. Хуторской // Георесурсы, 2005. № 2. С.29-33.
14. Гнатусь Н.А. Тепло «сухих» горных пород - неисчерпаемый источник энергии / Н.А. Гнатусь, М.Д. Хуторской // Литология и полезные ископаемые. 2010. № 6. С.662-670.
15. Хуторской М.Д. Возобновляемая и нетрадиционная энергетика - мировые и отечественные тенденции развития / М.Д. Хуторской, В.Ю. Каримов, В.А.Косьянов. Учебное пособие. 2021. -М.: ФГБОУ ВО «МГРИ», 2021
16. Черкасов С.В. Методологические основы создания и эксплуатации природно-техно-генных систем геотермальной энергетики: Автореф. дисс. докт. техн. наук по спец. 25.00.10. -М.: ФГБУН «ГГМ им. В.И.Вернадского», 2021. 44с.
17. Программа для термодинамического моделирования резервуара теплоэнергетических вод GEOTHERM / Н.А. Ваганова, М.Ю. Филимонов, С.В. Черкасов, М.Ш. Мин-цаев. Правообл.: ФГБУН «ГГМ им. В.И. Вернадского», ФГБОУ ВО «ГГНТУ им. акад. М.Д.Миллионщикова». Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RUS 2014616264. Дата рег.: 10.02.2014.
18. Шулюпин А.В. Современные тенденции в освоении геотермальных ресурсов / А.В. Шулюпин, Н.Н. Варламова // Георесурсы, 2020. Т.22. № 24. С.113-122.
19. Шулюпин А.В. Способы обеспечения устойчивой работы пароводяных скважин // Георесурсы, 2019. Т. № 1. С.99-106.
20. Геотермальная энергетика: справочно-методическое издание / Г.В. Томаров, А.И. Никольский, В.Н. Семенов, А.А. Шипков; под ред. П.П. Безруких. -М.: Интехэнерго-Издат; Теплоэнергетик, 2015. 301 с.
21. Томаров Г.В. Выбор оптимального рабочего тела для бинарных установок на предельно низкотемпературном теплоносителе / Г.В. Томаров, А.А. Шипков, Е.В. Сорокина // Теплоэнергетика, 2016. № 12. С.59-67.
22. Томаров Г.В., Шипков А.А. Мультикаскадные геотермальные бинарные энергокомплексы: утилизация среднетемпературного теплоносителя (120°С) // Теплоэнергетика, 2022. №5. С.49-57.
23. Томаров Г.В. Мультикаскадные геотермальные бинарные энергокомплексы: утилизация высокотемпературного теплоносителя (180 °С) / Г.В. Томаров, А.А. Шипков // Теплоэнергетика, 2022. № 4. С.31-40.
24. Томаров Г.В. Геотермальная комбинированная бинарная электростанция с системой перегрева пара вторичного вскипания: выбор оптимальных рабочих тел / Г.В. Томаров, А.А. Шипков // Теплоэнергетика, 2019. № 11. С.63-71.
25. Томаров Г.В. Геотермальные энерготехнологии России // Вестник МЭИ. 2020. №4. С.29-41.
26. Алхасов А.Б. Перспективы освоения высокотемпературных высокоминерализованных ресурсов Тарумовского геотермального месторождения / А.Б. Алхасов, Д.А. Ал-хасова, А.Ш. Рамазанов, М.А. Каспарова // Теплоэнергетика, 2016. № 6. С.25-30.
27. Алхасов А.Б Комплексное использование низкопотенциальных термальных вод Юга России для тепло- водоснабжения и решения экологических проблем / А.Б. Алхасов, Д.А. Алхасова // Теплоэнергетика, 2019. № 5. С.82-88.
28. Алиев Р.М. Технико-экономические особенности строительства геотермальных скважин / Р.М. Алиев, Г.Б. Бадавов, А.М. Байрамов / Geoenergy. Чечня. Материалы международной конференции. 2015. С.14-22.
29. Бутузов В.А. Геотермальное теплоснабжение в России / В.А. Бутузов, Р.А. Амерха-нов, О.В. Григораш // Теплоэнергетика, 2020. № 3. С.3-14.
30. Бутузов В.А. Геотермия Кубани, Ставрополья, Адыгеи и Карачаево-Черкессии // Энергия, 2021. № 3. С.48-59.
31. Минцаев М.Ш. Технико-экономическое обоснование использования геотермальных ресурсов для отопления тепличных комплексов / М.Ш. Минцаев, Т.В. Якубов, М.А. Барзаева // Вестник газовой науки: научн.-техн. сб., 2021. № 4(49) С.176-183.
32. Минцаев М.Ш. Разработка ГИС-модуля для комплексного мониторинга геологической среды Ханкальского месторождения Чеченской Республики / М.Ш. Минцаев, Э.В. Эльсункаева // Мониторинг. Наука и технологии, 2021. №3(49). С.51 -56.
33. Минцаев М.Ш. Автоматизированная система управления Ханкальской геотермальной станцией с циркуляционной системой отбора глубинного тепла земли - образовательный аспект / М.Ш. Минцаев, З.Л. Хакимов, М.А.Лабазанов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: «Технические науки», 2022. №11 (213).С.31-37.
References
1. Geothermal energy in Russia: resource base, electric power industry, heat supply (review) / V.A. Butuzov, G.V. Tomarov, A.B. Alkhasov, R.M. Aliev, G.B. Badavov // Thermal power engineering, 2022. No. 1. P.3-17.
2. Butuzov V.A. Russian geothermal energy: an analysis of the centenary development of scientific and engineering concepts // Environment and Energy Science, 2019. No. 3. P.4-21.
3. Mavritsky B.F. Forecast reserves of thermal waters of the USSR and possible volumes of geothermal heat supply / B.A. Lokshin, A.V. Wolfenfeld. -M.: Nauka, 1973. S.87-97.
4. Atlas of maps of thermal water resources of the USSR. -M.: Ministry of Geology of the USSR; VSEGINGEO, 1984. 15 p.
5. Boguslavsky E.I. Mastering the thermal energy of the bowels: monograph. -M.: Sputnik, 2018. 448 p.
6. Vasiliev G.P. Heat supply of buildings and structures using low-potential thermal energy of the surface layers of the Earth. -M.: Publishing House "Border", 2006, 173 p.
7. Vasiliev G.P. Geothermal heat supply in the Moscow region / G.P. Vasiliev, V.D. Gornov and others // Thermal power engineering, 2008. No. 1. P. 85-96.
8. Kiryukhin A.V. Geothermal resources of Kamchatka and immediate prospects for their development / A.V. Kiryukhin, V.M. Sugrobov // Volcanology and seismology, 2019. No. 6. P.50-65.
9. Fedorov S.A. Possibilities of using the heat of the magma chamber of the Avachinsky volcano and its surrounding rocks for heat and power supply / S.A. Fedorov, V.M. Sugrobov, I.S. Utkin, L.I. Utkin // Volcanology and seismology, 2009, No. 1. P.32-46.
Alkhasov A.B. Geothermal energy: problems, resources, technologies. -M.: Fizmatlit. 2008.
10. Alkhasov A.B. Development of low-grade geothermal heat. -M.: Fizmatlit. 2017.
11. Alkhasov A.B. The Institute of Geothermal Problems and Renewable Energy is a branch of the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences. Proceedings of the XII School of Young Scientists. E.E. Shpilrain "Actual problems of development of renewable energy resources". Materials of the VI International Conference "Renewable Energy: Problems and Prospects". Issue 8. -Makhachkala: ALEF Publishing House. 2020. 530 p.
12. Kononov V.I. Geothermal resources of Russia / V.I. Kononov, B.G. Polyak, M.Ya. Khu-torskoy // Georesources, 2005. No. 2. P.29-33.
13. Gnatus N.A. The heat of "dry" rocks is an inexhaustible source of energy / N.A. Gnatus, M.D. Khutorskoy // Lithology and minerals. 2010. No. 6. P.662-670.
14. Khutorskoy M.D. Renewable and non-traditional energy - global and domestic development trends / M.D. Khutorskoy, V.Yu. Karimov, V.A. Kosyanov. Tutorial. 2021. -M.: FGBOU VO "MGRI", 2021
15. Cherkasov S.V. Methodological foundations for the creation and operation of natural-tech-nogenic systems of geothermal energy: Abstract of the thesis. diss. doc. tech. sciences on special 25.00.10. -M.: FGBUN "GGM im. V.I. Vernadsky", 2021. 44p.
16. Program for thermodynamic modeling of a reservoir of thermal power water GEOTHERM / N.A. Vaganova, M.Yu. Filimonov, S.V. Cherkasov, M.Sh. Mintsaev. Copyright: FGBUN "GGM im. IN AND. Vernadsky", FGBOU VO "GGNTU im. acad. M.D. Millionshchikov. Computer program registration certificate RUS 2014616264. Registration date: 10.02.2014.
17. Shulyupin A.V. Modern trends in the development of geothermal resources / A.V. Shulyupin, N.N. Varlamov // Georesources, 2020. V.22. No. 24. P.113-122.
18. Shulyupin A.V. Ways to ensure sustainable operation of steam-water wells // Georesources, 2019. V. No. 1. P. 99-106.
19. Geothermal energy: reference and methodical publication / G.V. Tomarov, A.I. Nikolsky, V.N. Semenov, A.A. Shipkov; ed. P.P. Armless. -M.: Intekhenergo-Izdat; Teploenergetik, 2015. 301 p.
20. Tomarov G.V. Selection of the optimal working fluid for binary installations on an extremely low-temperature coolant / G.V. Tomarov, A.A. Shipkov, E.V. Sorokin // Thermal power engineering, 2016. No. 12. P.59-67.
21. Tomarov G.V., Shipkov A.A. Multicascade geothermal binary energy complexes: utilization of a medium-temperature heat carrier (120°C) // Teploenergetika, 2022. No. 5. pp.4957.
22. Tomarov G.V. Multicascade geothermal binary energy complexes: utilization of high-temperature coolant (180 °C) / G.V. Tomarov, A.A. Shipkov // Thermal Power Engineering, 2022. No. 4. P. 31-40.
23. Tomarov G.V. Geothermal combined binary power plant with a system of superheating of secondary boiling steam: the choice of optimal working bodies / G.V. Tomarov, A.A. Shipkov // Thermal power engineering, 2019. No. 11. P.63-71.
24. Tomarov G.V. Geothermal energy technologies of Russia // Vestnik MPEI. 2020. №4. S.29-41.
25. Alkhasov A.B. Prospects for the development of high-temperature highly mineralized resources of the Tarumovsky geothermal deposit / A.B. Alkhasov, D.A. Alkhasova, A.Sh. Ramazanov, M.A. Kasparova // Thermal power engineering, 2016. No. 6. P.25-30.
26. Alkhasov A.B. Integrated use of low-potential thermal waters of the South of Russia for heat and water supply and solving environmental problems / A.B. Alkhasov, D.A. Alkhasova // Thermal power engineering, 2019. No. 5. P.82-88.
27. Aliev R.M. Technical and economic features of the construction of geothermal wells / R.M. Aliev, G.B. Badavov, A.M. Bayramov / Geoenergy. Chechnya. Materials of the international conference. 2015. P.14-22.
28. Butuzov V.A. Geothermal heat supply in Russia / V.A. Butuzov, R.A. Amerkhanov, O.V. Grigorash // Thermal Power Engineering, 2020. No. 3. P.3-14.
29. Butuzov V.A. Geothermy of Kuban, Stavropol, Adygea and Karachay-Cherkessia // Energy, 2021. No. 3. P.48-59.
30. Mintsaev M.Sh. Feasibility study for the use of geothermal resources for heating greenhouse complexes / M.Sh. Mintsaev, T.V. Yakubov, M.A. Barzaeva // Vestnik gazovoy nauki: nauchn.-tekhn. Sb., 2021. No. 4(49) P.176-183.
31. Mintsaev M.Sh. Development of a GIS module for integrated monitoring of the geological environment of the Khankalskoye field of the Chechen Republic / M.Sh. Mintsaev, E.V. Elsunkaeva // Monitoring. Science and technology, 2021. No. 3 (49). pp.51-56.
32. Mintsaev M.Sh. Automated control system of the Khankala geothermal station with a circulating system for extracting the deep heat of the earth - an educational aspect /
33. M.Sh. Mintsaev, Z.L. Khakimov, M.A. Labazanov // News of higher educational institutions. North Caucasian region. Series: "Technical Sciences", 2022. No. 11 (213). P. 31-37.
Scientific Background of Geothermal Power and Heat
Generation
Vitaly Butuzov1,3, Elena Bryantseva2,4
'FGBOU Kuban' State Agrarian University named after I.T. Trubilin, Krasnodar, Russia 2000 Energotechnologies-Service ltd., Krasnodar, Russia
E-mail: 3ets@nextmail. ru, 4ekoenergy@mail. ru
Abstract. In 2021, geothermal power generation in Russia had an installed capacity of 74 MW with an energy output of 280 GWh/year, geothermal heat generation was 110 MW and 428 GWh/year, respectively. The article indicates the number of geothermal deposits and exploited wells, describes the structure and principles of operation. The main results of the development of Soviet geothermal energy are considered. The results of research by Russian scientific organizations on deep and surface geothermy are presented. The prospects of research on the development and construction of wells with supercritical fluid parameters at the foot of volcanoes in Kamchatka are shown. The directions and the most important research results of the national scientific school of geothermal power generation are presented. The results of the work of Russian research organizations in the field of geothermal heat generation in the Krasnodar Territory, Chechnya and Dagestan are noted.
Keywords: renewable energy, WPP, SPP, small-scaled hydro PP, Geothermal PP, BioPP, renewable energy sources, auctions, "green" tariffs, geothermal deposit, deep and surface geothermy, GeoES, geothermal heat supply systems, steam and binary cycles, thermal distribution stations, geothermal central heating points.
