Экономически конкурентоспособная геотермальная энергия готова к масштабированию по всей Европе
Достижения в области бурения и разработки пластов позволяют разблокировать геотермальную электроэнергию в гораздо более широких частях Европы, в то время как энергосистема нуждается в надежном, низкоуглеродном электроснабжении и снижении зависимости от ископаемого топлива. Когда-то геотермальная энергия ограничивалась несколькими благоприятными местами, а теперь имеет возможность масштабироваться.
Код
Вокруг 43 ГВт увеличенной геотермальной мощности в Европейском Союзе сегодня можно было бы развивать по цене ниже 100 €/МВтч, сравнимо с угольной и газовой электроэнергией. Наибольший потенциал сосредоточен в Венгрии, за ней следуют Польша, Германия и Франция.
Представляя лишь часть всего геотермального потенциала Европы, определенное развертывание на уровне ЕС может обеспечить около 301 ТВтч электроэнергии в год, отражающий высокий коэффициент мощности геотермальной энергии. Это эквивалентно примерно 42% угольной и газовой генерации в ЕС в 2025 году.
Код
Геотермальные электростанции хорошо подходят для меняющейся энергетической системы, предлагая надежное питание, возможности хранения данных, подобные батареям, и потенциал для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию со стороны центров обработки данных. Недавний анализ США показывает, что геотермальная энергия может экономически эффективно обеспечить до 64% ожидаемого увеличения спроса на электроэнергию в центрах обработки данных к началу 2030-х годов.
ЕС рискует потерять свое геотермальное лидерство без более сильного политического приоритета. В глобальном масштабе геотермальная энергия может обеспечить до 15% роста спроса на электроэнергию к 2050 году. Тем не менее, развертывание сил по всему ЕС остается медленным и неравномерным, что отражает отсутствие последовательной политической основы на уровне ЕС и увеличивает риск того, что будущее расширение масштабов будет смещено за пределы Европы.
Технологический прогресс переписывает геотермальный потенциал Технологии позволяют геотермальной энергии обеспечивать масштабируемую и чистую энергию на большей части территории Европы. Не только в вулканических регионах. По всему Европейскому Союзу можно было бы развивать около 43 ГВт расширенных геотермальных мощностей по цене ниже 100 €/МВтч, что сделало бы геотермальную энергию надежно доступным в качестве конкурентоспособного источника твердой, низкоуглеродной электроэнергии. Тем не менее, большая часть этого технологического прогресса осталась практически незамеченной, а геотермальная энергия по-прежнему широко рассматривается как недоступная на большей части территории Европы.
Подходящие территории для производства геотермальной энергии продолжают расширяться Производство геотермальной энергии долгое время считалось жизнеспособным только в вулканических регионах, таких как Исландия или Индонезия. Традиционная геотермальная энергия опиралась на подземные скальные образования, которые были горячими и естественно проницаемыми, что позволяло воде, уже присутствующей на глубине, циркулировать и переносить тепло. Эти редкие условия ограничили крупномасштабное развертывание ограниченным числом регионов мира. В результате геотермальная энергия осталась а нишевый участник к мировому производству электроэнергии (99ТВтч или менее 0,5% в 2024 г.), несмотря на его диспетчеризуемый характер и низкий профиль выбросов.
Код
За последнее десятилетие прогресс в геотермальных технологиях –, часто называемых ‘геотермальными ’ следующего поколения, устранил необходимость в естественной проницаемости, что означает наличие открытых пор в породе, которые позволяют жидкостям течь. Новые подходы теперь могут искусственно создавать или улучшать эти пути потока. В сочетании с более экономичным глубоким бурением и достижениями в области систем преобразования энергии, которые позволяют производить электроэнергию при более низких температурах, значительно расширяя диапазон геологических условий, подходящих для производства геотермальной энергии. В результате ожидается, что геотермальное развертывание быстро ускорится: почти к 2030 году 1,5 ГВт новой мощности ожидается, что он будет выходить в сеть каждый год по всему миру, что в три раза превышает уровень, добавленный в 2024 году. На глобальном уровне, геотермальный может обеспечить до 15% роста спроса на электроэнергию к 2050 году.
Геотермальная энергия нового поколения уже может обеспечить конкурентоспособную по стоимости электроэнергию в масштабах Европы
Последние достижения в области геотермальных систем означают, что геотермальная электроэнергия теперь может производиться по ценам, сопоставимым с угольной и газовой генерацией, даже за пределами традиционно высокотемпературных зон. Сосредоточение внимания на проектах с оценочными затратами ниже 100 €/МВтч – в соответствии с ценами (краткосрочные предельные издержки), установленными угольной и газовой генерацией на европейских энергетических рынках – и с учетом поведения пласта, производительности станции и глубины бурения, техноэкономический потенциал геотермальной энергетики в континентальной Европе достигает около 50 ГВт.
При этом пороге наибольшая доля приходится на Венгрию - около 28 ГВт, за ней следуют Турция с почти 6 ГВт и Польша, Германия и Франция с примерно 4 ГВт каждая.
Только для стран-членов ЕС это соответствует примерно 43 ГВт развертываемых геотермальных мощностей, способных вырабатывать примерно 301,3 ТВтч электроэнергии в год при высоком коэффициенте мощности геотермальной. Это эквивалентно примерно 42% всей выработки электроэнергии на угле и газе в ЕС в 2025 году.
При таких уровнях затрат геотермальная энергия будет конкурентоспособной по сравнению с ценами, устанавливаемыми угольной и газовой генерацией на европейских рынках электроэнергии, где краткосрочные предельные издержки колеблются от 90 до 150 €/МВтч в 2025 году. Геотермальные энергетические мощности можно развивать не только по низким ценам, но и как технология без затрат на топливо, она приносит дополнительную выгоду, поскольку изолирована от волатильности цен на топливо и подвержена растущим затратам на выбросы углерода, укрепляя свою роль как стабильного источника твердого топлива. низкоуглеродная электроэнергия с течением времени.
Новые способы использования и хранения энергии Потенциал геотермальной энергии для производства электроэнергии расширяется за счет изменений в конструкции геотермальных проектов. Термин "геотермальная энергия следующего поколения" включает в себя несколько усовершенствований конструкции геотермальных систем. К ним относятся доступ к подземному теплу без использования естественных тепловых путей, использование искусственных теплоносителей или создание замкнутых систем. Чаще всего применяется тип технологии следующего поколения - усовершенствованная (усовершенствованные) геотермальная (усовершенствованные) система (УГС). EGS может создавать резервуары в глубоких горячих породах, где естественная вода или проницаемость низкие или отсутствуют, открывая потенциал за пределами традиционных горячих точек.
В проектах EGS скважины бурятся в горячей породе, и создается или повышается проницаемость, позволяющая рабочей жидкости циркулировать и отбирать тепло. Нагретая жидкость выводится на поверхность через эти искусственные трещины для выработки электроэнергии. Опыт недавних проектов показывает, что сейсмические риски, возникающие в результате такого бурения, можно контролировать посредством мониторинга и оперативного контроля.
Геотермальные резервуары могут эксплуатироваться гибко для косвенного поглощения излишков ветровой или солнечной электроэнергии, в первую очередь за счет увеличения накачки и закачки, а затем высвобождения накопленной тепловой энергии и энергии давления для выработки дополнительной энергии. Изменяя скорость закачки и добычи, операторы могут “взимать плату за резервуар, а затем ” сброс “для увеличения добычи в периоды высокой стоимости. Моделирование показывает это тепло можно хранить несколько дней с эффективностью, сравнимой с литий-ионными батареями. Поскольку эта возможность встроена в ту же инфраструктуру, которая используется для производства электроэнергии, она добавляет гибкость при низких дополнительных затратах.
Кроме того, геотермальные операции могут генерировать ценность, выходящую за рамки электроэнергии, за счет извлечения критически важных полезных ископаемых из добытых рассолов. Концентрации лития в геотермальных рассолах уровни обычно варьируются в пределах, которые могут быть коммерчески жизнеспособными с использованием новых методов прямой экстракции лития. Эти методы восстанавливаются до 95% лития содержится в рассоле по сравнению с примерно 60% при добыче твердых пород, при этом используется гораздо меньше воды и почти не образуются выбросы углекислого газа.
Падение затрат, более глубокие скважины Геотермальная электроэнергия уже конкурентоспособна по стоимости с ископаемым топливом в Европе. Выровненная стоимость электроэнергии (LCOE) геотермальной энергии – стоимость производства одной единицы электроэнергии, исходя из затрат на строительство и эксплуатацию электростанции в течение ее срока службы –, уже низкая, около 60 долларов США/МВтч, что ставит его ниже уровня производства ископаемого топлива (~ 100 долларов США/МВтч в Европе). Это отражает высокие коэффициенты мощности геотермальной энергии и тот факт, что существующие проекты в основном разрабатывались в благоприятных геологических условиях с использованием традиционных конструкций со средней глубиной скважины от 1 до 3 км.
Бурение и разработка резервуаров остаются доминирующими движущими силами капитальных затрат, что делает инвестиционный риск на ранней стадии центральным барьером для более глубоких и сложных проектов. Однако за последнее десятилетие появились методы бурения и проектирования пластов, адаптированные к нефтегазовому сектору снизила затраты на скважину примерно на 40%, обеспечивая экономически жизнеспособный доступ к более горячим и глубоким ресурсам. По мере масштабирования этих возможностей они расширяют долю геотермальных ресурсов, которые могут разрабатываться по конкурентоспособной цене.
Потенциал геотермальной электроэнергии увеличивается по мере того, как бурение достигает более глубоких и высокотемпературных ресурсов, но глубина, на которой возникают подходящие температуры, значительно различается в разных странах. В Европейском Союзе оценки, ограниченные ресурсами, доступными на глубинах до 2000 м —, где достаточно высокие температуры доступны только в подмножестве мест —, дают относительно ограниченный уровень технического потенциала (139 ГВт). Поскольку доступ распространяется на более глубокие и горячие ресурсы, геотермальные условия становятся более широко доступными по всему ЕС. Расширение диапазона глубин до 5000 м увеличивает предполагаемый потенциал более чем в 50 раз, в то время как доступ к ресурсам до 7000 м приводит к увеличению примерно в 180 раз.
В ЕС, проекты благодаря этому новые доступные ресурсы уже находятся в стадии строительства и достигают глубины более 4000 м. Тем более, что есть существующие проекты это уже достигло глубины, близкой к 5000 м, демонстрируя, что коммерческое использование геотермальных ресурсов на этих глубинах уже достижимо с помощью сегодняшних технологий.
Превращение раннего лидерства Европы в долгосрочное преимущество Европа сформировала раннюю историю геотермальной энергетики, но ее лидерство меняется, поскольку другие регионы превращают эти идеи в коммерческий успех. Европе необходимо согласовать свой технический опыт с политическим и инвестиционным импульсом, чтобы возглавить следующий этап развертывания.
Геотермальная основа и развертывание Европы Европа сыграла центральную роль в развитии геотермальной энергетики. Первая в мире геотермальная электроэнергия была произведена в Италии в 1904 году, а по состоянию на 2024 год - в Европе 147 геотермальных электростанций в эксплуатации. Из них 21 производит электроэнергию уже более 25 лет, что подчеркивает долгосрочную ценность геотермальных инвестиций. В 2024 году эти растения произведено около 20 ТВтч электроэнергии чуть более 3,5 ГВт установленной мощности (примерно одна пятая мировой геотермальной мощности).
Геотермальная генерация в Европе остается высококонцентрированной. Большая часть его продукции поступила из Турции, Италии и Исландии, на долю которых вместе приходится почти вся геотермальная генерация в регионе. Помимо этих устоявшихся рынков, активность распространяется: несколько стран уже производят геотермальную электроэнергию, в том числе Хорватия, Франция, Германия, Венгрия, Австрия и Португалия, а новые мощности находятся в стадии разработки в Бельгии, Словакии и Греции. По всей Европе около 50 геотермальных электростанций в настоящее время находятся в стадии разработки, от ранних исследований до подключения к сети, при этом Германия лидирует в активных проектах.
Пилотные проекты EGS, запущенные во Франции, Германии и Швейцарии в 2000-х годах, продемонстрировали, что горячие непроницаемые породы могут быть преобразованы в продуктивные резервуары. Больше чем В настоящее время во всем мире реализовано 100 проектов EGSнаибольшая доля приходится на Европу (42), за ней следуют США (33), Азия (15) и Океания (12). Совсем недавно проекты EGS перешли от коммерческой демонстрации к полномасштабной разработке. Развиваются и передовые геотермальные системы, с европейскими первый проект с замкнутым контуром сейчас работает как электростанция, подключенная к сети в Германии.
Несмотря на этот прогресс, Европа рискует потерять позиции. Длительные процессы выдачи разрешений, непоследовательная национальная поддержка и отсутствие скоординированной стратегии ЕС и сопутствующей политики замедлили коммерческое внедрение. Напротив, проекты в США и Канада в настоящее время расширяются многие методы, впервые опробованные в Европе, при поддержке целевых политических стимулов и частных инвестиций. Задержка с развертыванием также рискует перенести эффект обучения, развитие цепочки поставок и снижение затрат на другие регионы, увеличивая будущие затраты на европейские проекты, даже если ресурсы доступны. Без более пристального внимания к финансированию в рыночном масштабе Европа может упустить экономические и промышленные выгоды от технологий, которые она помогла создать.
Встреча с скачком мощности ИИ Геотермальные электростанции могут сыграть решающую роль в удовлетворении быстрорастущего спроса на электроэнергию центров обработки данных, глобальное потребление которых может превысить двойной к началу 2030-х годов. По мере расширения мощности центров обработки данных геотермальная энергия предлагает стабильный, всегда доступный источник электроэнергии, который можно развивать параллельно с этими объектами. Его непрерывная производительность помогает сбалансировать более широкую энергосистему и надежно обслуживает энергоемкие операции центров обработки данных в долгосрочной перспективе.
Недавние исследования Проект Внутреннее пространство показывает, что если нынешние тенденции кластеризации сохранятся, геотермальная энергия может экономически удовлетворить до 64 процентов спроса на новые центры обработки данных в США к началу 2030-х годов и даже больше, когда разработки будут расположены вблизи оптимальных ресурсов.
В то же время ИИ меняет геотермальное развитие. Анализируя сейсмические и геологические данные, он помогает определить перспективные участки, оптимизировать бурение и улучшить производительность –, создавая петлю обратной связи, в которой каждая технология ускоряет другую.
Крупнейшие технологические компании больше не экспериментируют с геотермальной –, они ее развертывают. Анонсировано в 2021 году и сейчас полностью работоспособно Гугл партнерство с Fevro стало первым в мире усовершенствованным геотермальным проектом, построенным для центра обработки данных. Другие следуют этому примеру, с Мета подписание сделки на 150 мегаватт с Sage Geosystems в США. В Европе о подобном сотрудничестве объявлено не было.
От пилотных проектов к политике В Соединенных Штатах геотермальная энергия теперь прочно входит в набор инструментов чистой энергии. Федеральное законодательство, такое как Закон о снижении инфляции расширил налоговые льготы на инвестиции и производство, включив в них геотермальную электроэнергию, что стало более четким экономическим сигналом для разработчиков. Между тем, геотермальная энергия пользуется поддержкой обеих партий, поскольку она использует опыт бурения и подземных работ, связанный со знакомыми отраслями промышленности, и предлагает круглосуточную продукцию.
В Европе несколько государств-членов, в том числе Австрия, Хорватия, Франция, Венгрия, Ирландияи Польша, разработали национальные геотермальные дорожные карты, направленные на поддержку подземных инвестиций, демонстрационных скважин и внутренних цепочек поставок, в некоторых случаях подкрепленных специальным финансированием и целевыми показателями.
Лишь совсем недавно на уровне ЕС начал нарастать импульс. В 2024 году оба Совета ЕС и Парламент озвучил они поддержали ускорение геотермальной энергетики и предложили создать Европейский геотермальный альянс, который будет создан Комиссией. Поскольку геотермальная энергия тесно связана с приоритетами ЕС в области конкурентоспособности, энергетической безопасности и промышленной декарбонизации, предстоящий Европейский план действий по геотермальной энергии является столь необходимым и своевременным событием.
Однако преобразование стратегического признания в развертывание будет зависеть от того, как геотермальная энергия будет интегрирована в более широкие инструменты политики ЕС. По мере продвижения подготовки к следующей Многолетней финансовой программе и таких инициатив, как Закон об ускорителе промышленной декарбонизации, направленных на усиление сигналов разрешений и спроса на чистые решения, высокий авансовый риск геотермальной энергии, длительный срок службы активов и стоимость системы как источника твердого потенциала делают скоординированные действия ЕС особенно важно. На практике эффективность европейской геотермальной структуры будет зависеть от прогресса в трех областях на уровне ЕС:
Снижение инвестиционного риска и ускорение внедрения за счет внедрения общих инструментов снижения рисков и целевого финансирования ЕС проектов геотермальной электроэнергии в больших масштабах; Устранение нормативных и геологических узких мест посредством упрощения процессов выдачи разрешений и скоординированного доступа к данным о недрах;
Обеспечение полного признания ценности системы геотермальной энергии при проектировании рынка электроэнергии, энергетическом планировании и энергетическом и климатическом моделировании ЕС, что отражает ее роль как источника твердой, низкоуглеродной энергии.
Потенциалы технико-экономической геотермальной мощности информация о власти в ЕС агрегируется на основе данных, представленных в документе “Глобальный геотермальный электроэнергетический потенциал: техническая, экономическая и тепловая оценка возобновляемости” от Franzmann et al., чьи кривые затрат ограничены “подходом Грингартена” для моделирования пластов (более подробную информацию см. в оригинальной публикации).
Плотность поверхности неочищенной геотермальной энергии в Европе вычисляются на основе данных глобального объемного потенциала (GVP) Геокарта инструмент по Project Innerspace, в частности из модулей с температурой отсечки 150 °C (минимум для силовых приложений) и глубиной 2000 м, 5000 м и 7000 м.
Точки данных GVP, сообщаемые в географической сетке с разрешением широта-долгота 0,17×0,17 градуса, затем усредняются по поверхности каждой анализируемой страны для получения национальных значений энергии, выраженных в ПДж/км2.
Перевод на полезную электрическую энергию затем выполняется путем умножения общего количества электроэнергии в каждой стране на эксергетическую эффективность (~30%, исходя из температуры 150 °C для горячей породы и температуры 25 °C для окружающей среды) и использование (~20%, исходя из по консервативным диапазонам из ГЕОФИРЫ v2.0 инструмент моделирования) факторы. Эквиваленты мощности рассчитываются с учетом коэффициента нагрузки 80% и срока службы современной геотермальной электростанции 25 лет. Результаты этапов этого параграфа были использованы для проверки методологии посредством сравнительного анализа с агрегированными значениями из “Будущее геотермальной энергии” отчет МЭА.
Извлечение исходных данных GVP с помощью Project Innerspace было выполнено в ноябре 2025 года. С тех пор функции и доступность модулей в инструменте Geomap могли измениться.
Оценки производства электроэнергии в ЕС основаны на коэффициенте нагрузки 80%, соответствующем остальной методологии и репрезентативном для современных геотермальных электростанций. Хотя совокупные оценки генерации и мощности только на 2025 год дадут коэффициент загрузки около 65%, будущие технологические (улучшение эксплуатации электростанций) и рыночные (увеличение электрификации и доступности сетей) условия могут оправдать предположения об использовании геотермальной мощности на уровне или выше. этот уровень.
На протяжении всего отчета “Europe” относится к Европейскому Союзу плюс Исландия, Норвегия, Швейцария, Турция, Великобритания и страны Западных Балкан, что отражает географический охват оценок геологических ресурсов и существующего геотермального развертывания. Если анализ относится конкретно к Европейскому Союзу, об этом говорится прямо.
Авторы хотели бы поблагодарить нескольких коллег Эмбера за их ценный вклад и комментарии, в том числе Элизабет Кремону, Павла Чизака, Рейнальдо Дизона, Бурку Унала Курбана, Эли Терри и других.
Мы также хотели бы выразить нашу благодарность нашим партнерам Целевой группе по чистому воздуху и Европейскому совету по геотермальной энергии за предоставление внешнего обзора, а также ценных данных и идей.
