Скважина в ад: Как устроена геотермальная станция в Исландии
Энергетика Исландии практически полностью построена на возобновляемых источниках. Здесь нет нефти и газа, но они тут особо и не нужны - разве только для заправки автомобилей и морских судов. Две трети энергии в Исландии вырабатывается гидроэлектростанциями. Оставшуюся часть «добивают» геотермальные электростанции. Но Исландия не была бы Исландией, если бы тут работали обычные, приповерхностные станции. Чтобы добыть тепло, здесь бурят 5-километровые скважины в самое пекло, добираясь до жидкой магмы. Этот проект называется IDDP, и сейчас я про него расскажу.
В 2000 году три исландских энергетических компании задались целью пробурить в горячей гидротермальной зоне острова самую глубокую на тот момент вулканическую скважину. Проект получил название Iceland Deep Drilling Project (IDDP) и его целью стало изучение возможностей получения энергии из сильно перегретой магмой водной жидкости. Глубина скважины должна была быть не менее 4-5 километров, где вода находится в сверхкритическом состоянии при температуре 400-600 С - ни жидкость, ни пар. Вода в таком состоянии «надкритического пара» даёт гораздо больше тепловой энергии, чем простой пар и жидкость вместе.
Глубокая скважина, успешно проникнувшая в место скопления такого пара, обладает энергоёмкость в 50 мегаватт, что в 10 раз больше обычной геотермальной скважины.
В ходе исследований стало понятно что:
а) такую скважину пробурить можно,
б) с жидкостью, разогретой до такой температуры работать можно,
в) стоить полноценная скважина будет около $14-16 млн.
Для бурения первой полноразмерной скважины выбрали поле Крафла (Krafla) в северо-восточной Исландии. Скважина получила название IDDP-1. Её глубина должна была составить 4,5 километра к осени 2009 года. Однако, что-то пошло не так. 25 июня буровые работы остановились на глубине двух километров. Оказалось, что установка попала в расплавленные породы и магма затекла внутрь ствола. Буровой раствор вступил в контакт с магмой, произведя паровой взрыв. Бур подняли и увидели, что его нижние 20 метров просто закупорены застывшим обсидиановым стеклом.
Но удача была на стороне буровиков. Им удалось использовать ту же скважину, чтобы начать бурить немного в другом направлении. Так удалось сделать работающую скважину глубиной 2080 метров. К июлю 2010 года она начала давать перегретый до 330 градусов пар и греет до сих пор. Над скважиной построили электростанцию, которая сегодня вырабатывает около 20 МВт электроэнергии. Это делает её самой мощной геотермальной станцией в мире.
По словам одного из руководителей проекта IDDP-1 - это лишь третий случай в истории, когда геотермальные скважины доходят до очагов с магмой. Последний раз такое событие произошло в 1977 году на скважине, которую пробурили неподалёку от этого же места. Та скважина KG-04 уже давно заглушена и представляет из себя огромный кратер с предупреждающей табличкой об опасности скапливающихся на дне газов.
Сейчас её, как и более свежую скважину KG-25, которая была пробурена в 90-х годах, используют для оценки параметров геотермального поля, на котором находится станция IDDP-1.
Как раз с места, где находятся эти две скважины, открывается панорамный вид (кликните для увеличения) на станцию.
Так как IDDP-1 не смогла дойти до проектной глубины в 5 км, было решено попытать счастья в другом месте. 25 января 2017 года было успешно завершено бурение новой скважины IDDP-2 на полуострове Рейкьянес, где вулкан последний раз извергался около 700 лет назад. Бурение было начато 11 августа 2016 года и заняло 176 дней. Буровикам удалось достичь отметки в 4659 метров, где температура воды уже была 427 градусов, а давление 340 бар! Пар такого давления и температуры способен генерировать примерно в десять раз больше энергии, чем приповерхностные геотермальные источники.
фото Nathan Hurst
Принцип действия геотермальной станции прост. Роль котла здесь выполняет магма, которая разогревает грунтовую воду до высоких температур. Под большим давлением перегретый пар поднимается по трубам скважины и подаётся на генератор, который преобразует тепловую энергию пара в электричество. Отработавший пар охлаждают и закачивают по другим трубам обратно под землю.
Почему нельзя просто сбросить эту воду в озеро или реку? Дело в том, что в термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (свинца, цинка, кадмия) и других веществ (бора, мышьяка, аммиака, фенолов). Сброс такой воды в открытый водём привёл бы к гибели всего живого в нём. К тому же, закачка отработанной воды в землю необходима еще и для того, чтобы давление в водоносном пласте не упало, и станция не перестала работать.
Но в Исландии есть такие станции, которые не закачивают воду под землю, а сбрасывают её в гигантский бассейн. К примеру, так делают на станции, которая отапливает столицу страны Рейкьявик.
В Исландии сегодня действуют пять геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт, которые производят 25 % всей электроэнергии в стране. На отопление помещений уходит почти половина производимой геотермальной энергии. 90% домов на острове обогреваются за счет горячих вод, поступающих из геотермальных источников. Горячая вода подается из скважин глубиной от 200 до 2000 метров прямо в трубы.
Кстати, в Рейкьявике дороги и тротуары никогда не покрываются льдом, поскольку подогреваются от проложенных под ними труб с горячей водой.
К сожалению, мощности геотермальной станции даже со сверхглубокой скважиной хватает не на большое количество человек и производств. Для небольшой по численности населения Исландии это единственно правильный способ извлекать энергию. Им не только хватает электроэнергии самим, но и остаётся на экспорт. Но для большой страны, конечно, это не универсальное решение. Хотя, если примерять это на Россию, мощности геотермальных станций на Камчатке должно было бы хватить на снабжение электричеством всего края.
Проект IDDP до сих пор считается очень перспективным, и его опыт пытаются применять в других странах, где есть подходящие гидротермальные зоны.
---
Автор фото и текста: Алексей Мараховец
Использование (полный перенос на другой ресурс, перепечатка) текста и фотографий статьи без согласия автора запрещено! Любые фотографии моего авторства из этой статьи можно купить - обращайтесь, контакты в верхнем посте.
*** Прочитайте и другие мои рассказы об Исландии:
1. 25 советов и лайфхаков для тех, кто собирается в Исландию
2. Еще один заброшенный Douglas DC-3 в Исландии
3. Исландский тюлень, когда работать лень
4. Как исландский корабль-призрак оказался на берегу
5. В тупичке у тупика
6. В тумане смерти