Технологический прогресс расширяется возможности производства геотермальной электроэнергии, что делает ее экономически выгодной и безопасной альтернативой газу для промышленности и других энергоемких отраслей.

- Достижения в области бурения и разработки месторождений открывают возможности для использования геотермальной энергии в гораздо более обширных регионах Европы в то время, когда энергосистема нуждается в стабильных низкоуглеродных источниках энергии и снижении зависимости от ископаемого топлива. Геотермальная энергетика, которая раньше была доступна только в нескольких благоприятных регионах, теперь может масштабироваться.

- Около 43 ГВт дополнительных геотермальных мощностей в Европейском союзе могут быть введены в эксплуатацию при стоимости менее 100 €/МВт·ч, что сопоставимо с затратами на производство электроэнергии из угля и газа. Наибольший потенциал сосредоточен в Венгрии, за которой следуют Польша, Германия и Франция.

- Несмотря на то, что это лишь малая часть общего геотермального потенциала Европы, приведенная мощность на уровне ЕС может обеспечить выработку около 301 ТВт·ч электроэнергии в год, что свидетельствует о высоком коэффициенте использования геотермальной энергии. Это эквивалентно примерно 42% угольной и газовой генерации в ЕС в 2025 году.

- Геотермальные электростанции хорошо вписываются в меняющуюся энергетическую систему, обеспечивая стабильное энергоснабжение, возможность аккумулирования энергии, как в аккумуляторах, и потенциал для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию со стороны центров обработки данных. Согласно недавнему анализу, проведенному в США, геотермальная энергия может экономически эффективно обеспечить до 64% ожидаемого роста спроса на электроэнергию для центров обработки данных в США к началу 2030-х годов.

ЕС рискует утратить лидерство в области геотермальной энергетики без более четкой политической расстановки приоритетов. К 2050 году геотермальная энергия может обеспечить до 15% прироста спроса на электроэнергию во всем мире. Однако ее внедрение в странах ЕС идет медленно и неравномерно, что свидетельствует об отсутствии согласованной политики на уровне ЕС и повышает риск того, что в будущем геотермальная энергия будет развиваться за пределами Европы.

Оценить потенциал

«Геотермальный потенциал Европы гораздо выше, чем принято считать. Геотермальная энергетика нового поколения укрепляет энергетический сектор Европы и способствует производству чистой, безопасной и надежной электроэнергии на большей части континента. Дальнейшие инвестиции в инновации и благоприятная политика могут превратить этот ресурс в один из основных столпов экологически чистой энергосистемы ЕС», - считает ‍менеджер по геотермальным инновациям Superhot Rock Дженна Хилл.

Советник по вопросам политики компании Ember Татьяна Миндекова подчеркнула, что современная геотермальная энергетика выводит энергетический переход на новый уровень, открывая доступ к экологически чистым источникам энергии, которые долгое время считались недостижимыми и слишком дорогими.

«Но сегодня геотермальная электроэнергия может быть дешевле газа. Кроме того, она чище и снижает зависимость Европы от импорта ископаемого топлива. Вопрос для Европы заключается не в том, существует ли этот ресурс, а в том, будет ли технологический прогресс сопровождаться мерами, которые позволят масштабировать производство и снизить риски на ранних этапах, - уверена она.

Технологический прогресс меняет представление о геотермальном потенциале

Технологии позволяют использовать геотермальную энергию для получения масштабируемой и экологически чистой энергии на большей части территории Европы. И не только в вулканических регионах. В Европейском союзе можно было бы развивать геотермальную энергетику мощностью около 43 ГВт при затратах менее 100 €/МВт·ч, что делает геотермальную энергию вполне конкурентоспособным источником стабильной низкоуглеродной электроэнергии. Однако большая часть этих технологических достижений осталась практически незамеченной, и геотермальная энергия по-прежнему считается недоступной на большей части территории Европы.

Рост подходящих территорий

Долгое время считалось, что геотермальная энергетика возможна только в вулканических регионах, таких как Исландия или Индонезия. Традиционная геотермальная энергетика опиралась на подземные горные породы, которые были горячими и проницаемыми, что позволяло воде, уже находящейся на глубине, циркулировать и переносить тепло. Из-за этих редких условий масштабное внедрение геотермальной энергетики было возможно лишь в ограниченном числе регионов мира. В результате геотермальная энергия осталась нишевым источником для мировой генерации электроэнергии (99 ТВт·ч, или менее 0,5 % в 2024 году), несмотря на её регулируемость и низкий уровень выбросов.

За последнее десятилетие прогресс в области геотермальных технологий, которые часто называют «геотермальными технологиями нового поколения», позволил отказаться от использования естественной проницаемости горных пород, то есть наличия в них открытых пор, через которые могут проходить жидкости. Новые подходы позволяют создавать или усиливать такие пути прохождения жидкости искусственным путем.

В сочетании с более экономичным глубоким бурением и усовершенствованными системами преобразования энергии, которые позволяют вырабатывать электричество при более низких температурах, это значительно расширяет спектр геологических условий, подходящих для геотермальной энергетики. В результате ожидается стремительный рост использования геотермальной энергии: к 2030 году во всем мире ежегодно будет вводиться в эксплуатацию почти 1,5 ГВт новых мощностей, что в три раза больше, чем в 2024 году. К 2050 году геотермальная энергия может обеспечить до 15% роста спроса на электроэнергию в мире.

За последнее десятилетие прогресс в области геотермальных технологий, которые часто называют «геотермальными технологиями нового поколения», позволил отказаться от использования естественной проницаемости горных пород, то есть наличия в них открытых пор, через которые могут проходить жидкости. Новые подходы позволяют создавать или усиливать такие пути прохождения жидкости искусственным путем.

Новые способы использования и накопления энергии

Потенциал геотермальной энергии для выработки электроэнергии расширяется за счет изменений в дизайне геотермальных проектов. Термин «геотермальная энергия следующего поколения» охватывает несколько конструктивных усовершенствований геотермальных систем. К ним относятся доступ к подземному теплу без использования естественных тепловых путей, использование искусственных теплоносителей или создание систем с замкнутым контуром.

Наиболее часто применяемым типом технологии следующего поколения является Усовершенствованная геотермальная система (ы) (EGS). EGS может создавать резервуары в глубоких слоях горячих пород, где естественная вода или проницаемость низкая или отсутствует, раскрывая потенциал, выходящий за рамки традиционных «горячих точек».

В проектах EGS в горячих породах бурят скважины и создают или повышают их проницаемость, чтобы обеспечить циркуляцию рабочей жидкости и извлечение тепла. Нагретая жидкость поднимается на поверхность через эти искусственные трещины для выработки электроэнергии. Опыт реализации недавних проектов показывает, что сейсмическими рисками, возникающими в результате такого бурения, можно управлять с помощью мониторинга и оперативного контроля.

Геотермальные резервуары можно использовать для гибкого аккумулирования избыточной энергии ветра или солнца, в первую очередь за счет увеличения объемов закачки и отбора, а затем высвобождения накопленной тепловой энергии и энергии давления для выработки дополнительной электроэнергии. Регулируя объемы закачки и отбора, операторы могут «заряжать» резервуар, а затем «разряжать» его, чтобы увеличить выработку в периоды пиковой нагрузки.

Моделирование показывает, что тепло можно хранить в течение нескольких дней с эффективностью, сравнимой с литий-ионными аккумуляторами. Поскольку эта возможность встроена в ту же инфраструктуру, которая используется для производства электроэнергии, она обеспечивает гибкость при низких дополнительных затратах.

Кроме того, геотермальная энергетика может приносить не только электроэнергию, но и ценные минералы, извлекаемые из добываемых рассолов. Концентрация лития в геотермальных рассолах обычно находится на уровне, который может быть коммерчески выгодным при использовании новых методов прямой экстракции лития. Эти методы позволяют извлечь до 95 % лития, содержащегося в рассоле, по сравнению с примерно 60 % при добыче из твердых пород, при этом используется гораздо меньше воды и практически не происходит выбросов углекислого газа.

Снижение затрат, бурение более глубоких скважин

Геотермальная энергия уже сравнялась по стоимости с ископаемым топливом в Европе. Удельная стоимость электроэнергии (УСКЭ) при использовании геотермальной энергии — стоимость производства одной единицы электроэнергии с учетом затрат на строительство и эксплуатацию электростанции в течение всего срока службы — уже сейчас невелика и составляет около 60 долларов США / МВт·ч, что ниже стоимости большинства электростанций, работающих на ископаемом топливе (~ 100 долларов США / МВт·ч в Европе). Это объясняется высоким коэффициентом использования геотермальной энергии и тем фактом, что существующие проекты в основном разрабатывались в благоприятных геологических условиях с использованием традиционных конструкций, при этом средняя глубина скважин составляла от 1 до 3 км.

Бурение и разработка месторождений по-прежнему являются основными статьями капитальных затрат, из-за чего инвестиционные риски на ранних этапах являются главным препятствием для реализации более глубоких и сложных проектов. Однако за последнее десятилетие технологии бурения и разработки месторождений, позаимствованные из нефтегазовой отрасли, снизили стоимость бурения примерно на 40%, обеспечив экономически выгодный доступ к более горячим и глубоким ресурсам. По мере развития этих технологий увеличивается доля геотермальных ресурсов, которые можно разрабатывать с конкурентоспособными затратами.

Потенциал геотермальной энергетики возрастает по мере того, как бурение позволяет добраться до более глубоких и высокотемпературных источников, но глубина залегания источников с подходящими температурами существенно различается в разных странах. В Европейском союзе оценка ресурсов, доступных на глубине до 2000 м, где достаточно высокие температуры наблюдаются лишь в некоторых местах, показывает относительно ограниченный технический потенциал (139 ГВт). По мере расширения доступа к более глубоким и горячим источникам геотермальные ресурсы становятся все более доступными на территории ЕС. Расширение диапазона глубин до 5000 м увеличивает предполагаемый потенциал более чем в 50 раз, а доступ к ресурсам на глубине до 7000 м — примерно в 180 раз.

В ЕС уже строятся проекты, использующие новые доступные ресурсы и достигающие глубины более 4000 м. Более того, есть существующие проекты, которые уже достигли глубины почти 5000 м, что доказывает, что коммерческое использование геотермальных ресурсов на таких глубинах уже возможно при современном уровне развития технологий.

Превращение раннего лидерства Европы в долгосрочное преимущество

Европа стояла у истоков развития геотермальной энергетики, но ее лидерство ослабевает по мере того, как другие регионы воплощают эти идеи в коммерческий успех. Европе необходимо объединить свой технический опыт с политикой и инвестициями, чтобы возглавить следующий этап внедрения геотермальной энергетики.

Первая в мире геотермальная электростанция была построена в Италии в 1904 году. По состоянию на 2024 год в Европе действовало 147 геотермальных электростанций. Из них 21 станция вырабатывает электроэнергию уже более 25 лет, что свидетельствует о долгосрочной окупаемости инвестиций в геотермальную энергетику. В 2024 году эти электростанции выработали около 20 ТВт·ч электроэнергии при установленной мощности чуть более 3,5 ГВт (примерно пятая часть мировой геотермальной мощности).

Геотермальная энергетика в Европе по-прежнему сосредоточена в нескольких странах. Большая часть геотермальной энергии вырабатывается в Турции, Италии и Исландии, на долю которых приходится почти вся геотермальная энергетика в регионе. За пределами этих традиционных рынков активность растет: геотермальную энергию уже производят в нескольких странах, включая Хорватию, Францию, Германию, Венгрию, Австрию и Португалию, а в Бельгии, Словакии и Греции строятся новые электростанции. В настоящее время в Европе около 50 геотермальных электростанций находятся на разных стадиях разработки — от разведки до подключения к сети. Лидирует по количеству активных проектов Германия.

Пилотные проекты EGS, запущенные во Франции, Германии и Швейцарии в 2000-х годах, показали, что горячие непроницаемые породы можно превратить в продуктивные пласты. На сегодняшний день по всему миру реализовано более 100 проектов EGS, при этом наибольшая доля приходится на Европу (42), за которой следуют США (33), Азия (15) и Океания (12). В последнее время проекты EGS перешли от стадии коммерческой демонстрации к полномасштабной реализации. Развиваются и усовершенствованные геотермальные системы. В Германии первый в Европе проект с замкнутым циклом уже работает как подключенная к сети электростанция.

Несмотря на достигнутый прогресс, Европа рискует сдать позиции. Длительные процессы получения разрешений, непоследовательная поддержка на национальном уровне, а также отсутствие скоординированной стратегии и сопутствующей политики ЕС замедлили внедрение коммерческих технологий. В то же время проекты в США и Канаде сейчас масштабируют многие методы, впервые опробованные в Европе, при поддержке целевых политических стимулов и частных инвестиций.

Задержка с внедрением также может привести к тому, что эффект от обучения, развитие цепочек поставок и снижение затрат сместятся в другие регионы, что увеличит будущие расходы европейских проектов, даже если ресурсы будут доступны. Если Европа не будет уделять больше внимания финансированию на уровне рыночных масштабов, она может упустить экономические и промышленные выгоды от технологий, в разработке которых она принимала участие.

Удовлетворение растущего спроса на электроэнергию для ИИ

Геотермальные электростанции могут сыграть решающую роль в удовлетворении быстро растущего спроса на электроэнергию для центров обработки данных, глобальное потребление которых к началу 2030-х годов может увеличиться более чем в два раза. По мере расширения мощностей центров обработки данных геотермальная энергия становится стабильным и всегда доступным источником электроэнергии, который можно использовать вместе с этими объектами. Непрерывная выработка энергии помогает сбалансировать энергосистему в целом и обеспечивает энергоемкие процессы в центрах обработки данных в долгосрочной перспективе.

Недавнее исследование, проведенное проектом InnerSpace, показало, что при сохранении текущих тенденций в области кластеризации к началу 2030-х годов геотермальная энергия может обеспечить до 64% потребностей новых центров обработки данных в США, а при размещении объектов рядом с оптимальными ресурсами — и больше.

В то же время искусственный интеллект меняет подход к разработке геотермальных ресурсов. Анализируя сейсмические и геологические данные, он помогает находить перспективные участки, оптимизировать бурение и повышать производительность, создавая цикл обратной связи, в котором каждая технология ускоряет развитие другой.
Крупные технологические компании больше не экспериментируют с геотермальной энергией, а активно внедряют ее. Партнерство Google с компанией Fevro, о котором было объявлено в 2021 году и которое уже полностью запущено, стало первым в мире усовершенствованным геотермальным проектом для центра обработки данных. Другие компании следуют этому примеру: Meta (признана в РФ экстремистской организацией и запрещена) заключила соглашение с Sage Geosystems в США на 150 мегаватт. В Европе о подобных партнерствах пока не сообщалось.

От пилотных проектов к государственной политике

В Соединенных Штатах геотермальная энергетика прочно вошла в число инструментов экологически чистой энергетики. Федеральное законодательство, в частности Закон о снижении инфляции, расширило налоговые льготы на инвестиции и производство, включив в них геотермальную электроэнергию, что стало более четким экономическим сигналом для разработчиков. Кроме того, геотермальная энергетика пользуется поддержкой обеих партий, поскольку она опирается на опыт бурения и разработки недр, связанный с привычными отраслями, и обеспечивает круглосуточную выработку энергии.

В Европе несколько государств-членов, в том числе Австрия, Хорватия, Франция, Венгрия, Ирландия и Польша, разработали национальные планы развития геотермальной энергетики, направленные на поддержку инвестиций в подземные разработки, демонстрационных скважин и внутренних цепочек поставок. В некоторых случаях эти планы подкреплены целевым финансированием и целевыми показателями.

Только недавно на уровне ЕС начали набирать обороты усилия в этом направлении. В 2024 году и Совет ЕС, и парламент высказались в поддержку развития геотермальной энергетики и предложили создать Европейский геотермальный альянс под руководством Еврокомиссии. Поскольку геотермальная энергетика полностью соответствует приоритетам ЕС в области конкурентоспособности, энергетической безопасности и декарбонизации промышленности, предстоящий Европейский план действий в области геотермальной энергетики является долгожданным и своевременным шагом.

Однако реализация стратегического признания в виде внедрения геотермальной энергетики будет зависеть от того, насколько геотермальная энергетика интегрирована в более широкие политические инструменты ЕС.

По мере подготовки к принятию следующей многолетней финансовой программы и реализации таких инициатив, как Закон об ускорении декарбонизации промышленности, направленных на упрощение выдачи разрешений и стимулирование спроса на экологически чистые решения, высокий первоначальный риск, связанный с геотермальной энергетикой, длительный срок службы активов и системная ценность геотермальной энергетики как источника стабильных мощностей делают особенно важными скоординированные действия на уровне ЕС.

На практике эффективность европейской геотермальной энергетики будет зависеть от прогресса в трех областях на уровне ЕС:

- Снижение инвестиционных рисков и ускорение внедрения за счет использования общих инструментов снижения рисков и целевого финансирования геотермальных электростанций со стороны ЕС;
- Устранение нормативных и геологических препятствий за счет упрощения процессов выдачи разрешений и обеспечения скоординированного доступа к данным о недрах;
- Обеспечение полного учета системной ценности геотермальной энергетики при формировании рынка электроэнергии, энергетическом планировании и моделировании энергетики и климата в ЕС, что отражает ее роль как надежного источника низкоуглеродной энергии.

По материалам Ember