Фото: Редкие земли

Одной из центральных тем форума «Российская энергетическая неделя» в этом году стало обсуждение направлений развития энергосистем будущего. Этой теме были посвящены сразу несколько панельных дискуссий. Ведущие мировые эксперты высказывали самые разные мнения о том, что станет главным источником энергии в мире, и какими будут основные тренды в энергетике.

 Важнейшие из них — цифровизация энергетического сектора, переход к безуглеродным топливным системам и новые способы применения энергии, были названы на форуме тремя факторами устойчивого развития энергетики. В качестве основных путей достижения этих целевых факторов были обозначены: создание новых технологий хранения и передачи энергии, снижение цены на энергию, получаемую из ВИЭ, внедрение систем искусственного интеллекта и машинного обучения энергетических систем, применение технологии блокчейн в цепочках поставки электроэнергии, а также разработка принципиально новых способов получения и преобразования энергии. Говорили и об угрозах, таких как зависимость энергетики от политических факторов, угроза киберпреступности, энергетическая бедность ряда регионов мира.

 Традиционно в рамках Российской энергетической недели проходила церемония вручения Международной энергетической премии «Глобальная энергия». В этом году ее лауреатами стали академик РАН Сергей Алексеенко (Россия) и профессор Мартин Грин (Австралия).  Для нас было особенно интересно узнать, какой видят энергетику будущего лауреаты престижной премии.

Сергей Алексеенко, академик РАН, заведующий лабораторией проблем тепломассопереноса Института теплофизики СО РАН, считает, что в ближайшее время человечество не сможет отказаться от органического топлива, и главной является задача повышения эффективности его использования. Академик Алексеенко отметил необходимость развития экологически чистых и эффективных технологий переработки органического топлива (парогазовые установки, глубокая переработка угля).

«Более дальняя перспектива — это возобновляемые источники энергии. Но заниматься ими надо уже сегодня, иначе мы отстанем навсегда. Здесь я вижу такие важные направления, как солнечная энергетика и геотермальная энергетика. Но еще более перспективным представляется постепенный переход на петротермальную энергетику, использующую тепло глубинных пород. Идею извлечения глубинного тепла предложил еще Циолковский в 1897 году. Но только сегодня появилась возможность это реализовать».

«Еще один важный компонент, который надо развивать, и мы этим тоже занимаемся, это хранение энергии, потому что все возобновляемые источники, кроме геотермальных, — временного действия. По всем этим направлениям мы работаем, у нас уже есть немало существенных достижений».

Мартин Грин, профессор Университета Нового Южного Уэльса, директор Австралийского центра передовых фотогальванических технологий, убежден, что в результате снижения стоимости на содержание и обслуживание солнечных панелей в течение следующих десятилетий энергия солнца будет доминировать в мировом энергобалансе. К тому же отказ от традиционных источников энергии, таких как уголь и газ, будет способствовать достижению целей Парижского соглашения по климату.

«Дальнейшее развитие энергетики связано с возобновляемыми источниками. Мною и моими коллегами созданы технологии, позволяющие существенно снизить стоимость солнечных батарей и кардинально повысить эффективность их работы за счет улучшения кремниевых топливных элементов. <…> Недавние расчеты по цене отражают более высокую роль солнечной энергии в будущем. Промышленность в последние годы наблюдает десятикратное снижение стоимости поставки этой энергии пользователям. Мы будем поставлять 1ТВт солнечной энергии к середине следующего десятилетия. Уменьшение стоимости генерации солнечной энергии делает ее наиболее подходящей для пиковых электростанций и магистрального снабжения».

После церемонии вручения премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко ответил на вопросы журнала «Редкие земли».

 РЗ: Сергей Владимирович, насколько велики запасы такого возобновляемого источника энергии, как петротермальное тепло?

 Сергей Алексеенко: Я считаю, что геотермальная энергетика — это одно из важнейших направлений энергетики будущего. Но, к сожалению, про это почти никто не знает. Все думают, что геотермальная энергия — это энергия горячей воды, которой, на самом деле, совсем немного. Но есть глубинное тепло сухих пород на глубинах от 3 до 10 километров. Это технически доступные глубины. И это неисчерпаемый источник тепла. По оценкам, которые сделаны, например, для США, технически доступного тепла хватит на 50 тысяч лет. То есть петротермальной энергии хватит навсегда, чтобы полностью обеспечить человечество энергией.

 РЗ: Петротермальную энергию можно получать где угодно, или есть такие места на Земле, где она концентрируется?

 Сергей Алексеенко: Поток глубинного тепла на поверхности составляет примерно 100 милливатт на квадратный метр. Для сравнения, от Солнца на ту же площадь приходит 1 киловатт. Но глубинный поток непрерывный. И, конечно, есть места, где он выше. Есть геотермические карты, где это видно. В этом плане США сильно повезло. Все западные штаты находятся в зоне горячих глубинных пород. На глубинах 10 километров температура достигает 350 ^оС. В России тоже, кроме всем известной Камчатки, есть такие зоны — на Кавказе, вся Западная Сибирь «горячая», то есть геотермальное тепло подходит близко к поверхности.

 РЗ: Как быстро мы сможем начать использовать петротермальное тепло?

 Сергей Алексеенко: Начать надо, конечно, с использования потенциала гидрогеотермальной энергии. И постепенно осваивать петротермальные источники, делать опытные станции.

 РЗ: Но транспортирующим агентом петротермальной энергии все равно будет вода?

Сергей Алексеенко: Для доставки на поверхность Земли, да. Хотя, могут быть и другие варианты теплообменников, например, с использованием СО2. Но вода, я думаю, будет выгоднее всего. К тому же, если температура будет не очень высокая, нужно  будет использовать новые методы преобразования энергии. Речь идет о так называемых бинарных циклах. По первому контуру будет идти вода, а по второму, например, фреон, температура кипения которого очень низкая. И тогда специальные фреоновые турбины будут генерировать электричество. Наш Институт теплофизики в 1970 году был первым в мире, кто реализовал такой цикл на Камчатке. К сожалению, потом эту тему закрыли, и сейчас в России нет ни одной установки с бинарным циклом, в то время как в мире их уже около 2000. Половина из этих установок используются для геотермальной энергетики, а половина — для энергосбережения. С помощью бинарных циклов можно забирать тепло даже от теплой воды, которая сливается в канализацию. Или это можно с помощью теплового насоса нагревать ее до температур теплоснабжения, решая таким образом сразу несколько проблем. 

Текст и фото: Владислав Стрекопытов