Все энергетические производства являются причиной каких-либо изменений в окружающей среде и требуют некоторых типов инженерной и строительной деятельности, которая оказывает влияние на природные процессы. Хотя и считается, что геотермальная энергия является относительно чистым источником энергии, но её разработка будет приводить к нарушениям, как растительности, почвенного покрова и верхних горизонтов геологических разрезов, так и изменений состава окружающей атмосферы выбросами термальной воды, водяного пара и гидротермальных (токсичных) газов, таких как СО₂, Н₂S, CH₄ и других.

В течение длительного времени воздействие геотермальной эксплуатации на окружающую среду изучалось и оценивались в сравнении с влиянием других форм энергии. Первая оценка воздействия на экологию (Environmental Impact Assessment (EIA)) была произведена в США в 1970 году. Вскоре многие страны провели свои собственные исследования, обычно ссылаясь на доклад Всемирной Комиссии по окружающей среде и Развитию 1987 года и результаты Конференции ООН по окружающей среде и развитию 1992 года.

Рис. 1. Эмиссия парникового газа разными типами источников энергии во время генерации электричества. Эмиссии выражены в виде эквивалентов СО₂ (Hunt, 2001; Armannsson et al., 2001). Крафла характеризуется наибольшими выделениями СО₂ из исландских геотермальных полей.

Главные проблемы окружающей среды, вовлекаемой в геотермальные разработки

- Повреждения поверхности - Физическое влияние извлечения гидротем -Шум - Тепловое воздействие - Химическое загрязнение

- Биологические последствия - Обеспечение охраны естественных сред

Нарушение поверхности может происходить во время проведения буровых работ. Оно будет обычно исчезать, как только бурение закончится, буровые вышки удалятся, запруды дренируются и ландшафт восстановится. Нарушения поверхности, обусловленные выемкой грунтов, строительством сооружений и новых дорог, будут сопровождать новую деятельность, но вовлекаемый в этот процесс участок относительно небольшой. Буровые площадки обычно измеряются 200-2400м² и могут обеспечиваться минимальными размерами в результате направленного бурения нескольких скважин из одного места. Такое ограниченное по площади место, обычно используемое при буровых работах, не нуждается в длинных трубопроводах. Отопление помещений является исключением из этого правила, так как трубопроводы в этом случае могут быть очень протяженными.

Оползни часто происходят в некоторых местах и могут ограничивать выбор мест для строительства. Поскольку геотермальные поля часто связаны с вулканическими породами, такими как пемзы, то почвы и верхние части разрезов геотермальных полей часто изменены гидротермальными процессами и могут ещё больше измениться с течением времени. В связи с этим оползневая характеристика местности должна подвергаться тщательному мониторингу. Имеется несколько примеров оползневых происшествий, которые были непосредственно связаны со строительством геотермальных станций (Goff and Goff, 1997).

Ланшафт требует внимание, так как геотермальные поля часто располагаются в местах исключительной красоты и важны для туризма и могут также представлять исторический интерес. Однако, имеется много примеров благотворного влияния использования для туризма в качестве дополнительной привлекательности. Одной из достопримечательностей является Голубая Лагуна (Blue Lagoon) на высокотемпературном поле Свартсенги, которая, в настоящее время, является наиболее известной достопримечательностью Исландии, но, фактически, является сточным прудом, который случайно стал существенно больше, чем первоначально предусматривался. Сегодня цена размышления, дать ли разрешение на слив воды, таким образом, естественно, не может составлять предметом рассмотрения.

Извлечение гидротерм может обусловить изменение поверхностных проявлений, способствуя исчезновению горячих источников или гейзеров, или превращению их в фумаролы. Места активности такого типа могут даже переместиться на другие участки системы.

Физические последствия, обусловленные извлечением гидротерм, сопровождают использование геотермальных ресурсов. Извлечение гидротерм может быть причиной оползней, понижением уровня подземных вод и даже провоцировать землетрясения.

Опускания происходит, когда извлечение гидротерм превышает естественный приток воды. Имеются свидетельства этого процесса почти во всех районах, где используются гидротермы, хотя величина опускания может сильно варьировать. На Вайракей в Новой Зеландии максимальное опускание составляет 15 м(400мм/год), тогда как в Свартсенги в Исландии общее опускание составило менее 28см (10мм/год, рис. 2). В Ладерелло в Италии опускание составило где-то по середине этих значений (250мм/год) (Hunt, 2001; Allis, 2000; Eysteinsson, 2000; Aust and Sustrac, 1992).

Понижение уровня подземных вод может привести к смешению гидротерм из водоносного высокотемпературного комплекса (резервуара) и притока коррозирующих терм. Это также может обусловить исчезновение источников и фумарол или привести к изменению поверхностных проявлений (Glover et al., 2000).

Рис. 2. Эмиссия. CO₂ и H₂S из геотермальных полей Исландии (Armannsson et al., 2001).

Понижение уровня подземных вод может также привести к образованию или быстрому увеличению «паровой шапки» и последующему кипению и дегазации поля. Такое развитее может способствовать взрывам, которые приводили в прошлом к гибели людей (Hunt, 2001; Goff and Goff, 1997). Влияние извлечения гидротерм, в значительной степени, можно преодолеть закачкой использованных гидротерм обратно в резервуар.

Природная сейсмичность может также измениться в результате извлечения гидротерм, как наблюдалось в Свартсенги (Brandsdottiret al., 2002). Реинжекция также может индуцировать микросейсмичность (Hunt, 2001).

Шум, производимый геотермальной эксплуатацией, создаётся, во-первых, в процессе буровых работ, которые имеют временный характер и редко превышают 90 децибелл. Он также производится при выпусках скважин, и может превышать 120 децибелл. Эти значения находятся в интервале болевого порога 2 – 4000 герц. Как только геотэс начинает работать шумовой поглотитель может поддерживать уровень шума ниже 65 децибелл – предел, принятый Геологической Службой США.

Тепловое воздействие и даже загрязнение, обычно, сопровождает эксплуатацию геотермальных полей. Тепловое влияние геотэс небольшое, так как значительное количество энергии представляет собой отходы. Использованная вода создаёт проблемы для окружающей среды. Избыточное выделение тепла в виде пара может повлиять на образование облаков и изменение погодных условий в локальной области, а отработанные термы, отведённые по трубам в ручьи реки, озёра или в грунтовые потоки могут серьёзно повлиять на биологию и экологическую систему. Охлаждающие пруды могут действовать успешно и могут даже быть прибыльными в окружающей среде, как, например, в случае Голубой Лагуны в Свартсенги.Но это, обычно, не рассматривается в качестве правильного решения, так как пруды имеют тенденцию к увеличению размеров, и могут привести к химическому загрязнению окружающей местности. Реинжекция (закачка) отработанных гидротерм сохраняет часть тепла из них. Многократное использование ресурсов также существенно уменьшает тепловые потери. Как показывает диаграмма Линдала, здесь есть возможность использовать теплоноситель с низкими температурами (Lindal, 1973). Такие многоцелевые станции были построены и даже продолжают работать в ряде районов. В холодных районах, подобных Исландии, электричество и горячая вода успешно производятся вместе и тепло используется для таяния снега и нагревания грунтов после их использования в отоплении домов. В теплых странах избыток тепла мог бы использоваться для кондиционирования воздуха посредством тепловых насосов.

Химическое загрязнение при геотермальном производстве является результатом выброса в атмосферу пара. Отработанные жидкие гидротермы также могут содержать растворенные химические вещества потенциально вредные для окружающей среды. Аэрозоль, который является проблемой, главным образом, в период опытных выпусков, может уничтожить растительность окружающей местности.

Основными химическими токсинами в жидкой фракции являются H₂S, As, B, Hg и другие тяжелые металлы, такие, как Pb, Cd, Fe, Zn и Mn. Литий (Li) и аммоний (NH₃), а также алюминий (Al), также могут находиться в губительных концентрациях. Некоторые геотермальные флюиды представлены рассолами, избыточные концентрация солей которых могут нанести прямые нарушения окружающей среды.

Сброс воды этого типа является рискованным предприятием, так как As и Hg, в частности, могут накапливаться в осадках и организмах. Высокие концентрации бора также будут представлять большую опасность, так как этот элемент очень вреден для большинства растений. Очистка стоков является правильной альтернативой, но редко рассматривается её экономическая целесообразность. Строительство водохранилищ уменьшает загрязнение, но наиболее эффективным методом борьбы с загрязнением воды является реинжекция отработанные гидротерм.

Загрязнение воздуха может быть обусловлено разгрузкой геотермальных газов с паром. Наиболее вредными из них являются СО₂ и H₂S, хотя метан, ртуть, радон, аммоний и бор могут также создавать проблемы.

Углекислый газ, который обычно представлен в большем количестве в геотермальных флюидах, и метан, содержащийся в подчиненных концентрациях, требуют внимания, в связи с их ролью в качестве парниковых газов. На основании международной конвенции в Рио в 1990 году, промышленно развитые страны обязались уменьшить производство парниковых газов, несмотря на то, что источники энергии, такие как уголь и нефть являются главными производителями этих газов. По сравнению выделяемого СО₂ различными типами электростанций, геотэс обладают очевидным преимуществом (рис.1). Производство углекислого газа уже является промышленным сопутствующим продуктом на некоторых геотермальных электростанциях, таких, как, например Кизилдере в Турции, в связи с чем происходит уменьшение эмиссии. Это также свидетельствует о том, что СО₂ , выделяемое геотэс, не происходит в результате производства электричества, а является углекислым газом, который мог быть постепенно фильтроваться через земную кору (Armannssonet al., 2001). Исследование вулканических областей позволяют считать, что эксплуатация геотермальных полей не создаёт дополнительного притока СО₂ по сравнению с общим его потоком в этих регионах (Bertani, 2001).

Сероводород, вероятно, представляет больший интерес, так как он имеет неприятный запах и является токсичным в небольших концентрациях. При эксплуатации геотермальных полей отмечается, что концентрация H₂S увеличивается относительно быстрее, чем концентрация CO₂, возможно, из-за относительно большей реактивной способности H₂S. Это наблюдается по концентрациям H₂S и CO₂ , выделяемых, как геотермальными полями, находящимися в эксплуатации, так и с естественной разгрузкой в Исландии. Протесты и реакция населения на запах H₂S очень значительные и зависят от того, насколько высока поверхностная активность в данном районе. В некоторых странах удаление H₂S производится в обязательном порядке. Это требует, чтобы большая часть H₂S была окислена до SO₂, но , таким образом, усугубится проблема кислых дождей. Однако, судьба H₂S в атмосфере является основанием для диспутов. Некоторые свидетельства таких влияний были получены вблизи геотермальных станций, и было установлено, что H₂S не окисляется до SO₂ , в какой-либо степени. Наоборот, было показано, что значительная часть H₂S вымывается паром и осаждается в виде элементарной серы. Исследования в Исландии в этой работе уверенно свидетельствуют, что лишь небольшая доля H₂S окисляется до SO₂ при климатических условиях Исландии (Kristmannsdottir et al., 2000b). Как СО2, так и H2S относятся к тяжёлым газам и стремятся концентрироваться в выемках и низинах, так что тщательный мониторинг необходимо гарантировать, чтобы опасные условия не формировались локально. Геотермальные газы также оказывают влияние на биологию района (Webster and Timperley, 1995).

Поскольку многие геотермальные районы представляют собой уникальной красоты места, связанные с историей или туристическими аттракционами, необходимо предусматривать их охрану. Нарушение естественного состояния района может повлиять на такие явления природы, как гейзеры, горячие источники или озёра, террасы кремнистых отложений (гейзерита) и грязевые котлы. Это приведёт к нарушению их поведения или полному исчезновению, наряду с уникальной термофильной растительностью, такой как покровы algal, термофильными водорослями и бактериями (Glover et al., 2000; Kristjansson and Stetter, 1992; Skirnisdottir et al., 2000; Marteinsson et al., 2001).

Кроме воздействий на окружающую среду, которые имеют, в основном, физическую природу, здесь обсуждаются социальные и экономические последствия таких действий. Они могут рассматриваться . как с точки зрения положительных, так и с позиций негативных влияний, в соответствии с оригинальным политическим курсом, как в случае любого крупного инженерного проекта.

Обычно есть необходимость в большей публичности таких окончательных решений, как строительство геотермальных электростанций.

Белоусов и другие. Техногенное образование минералов на геотермальных месторождениях: экологические проблемы эксплуатации и перспективы моделирования промышленных руд.

Кристмандоттир, Арманнсонн. Экологические аспекты использования геотермальной энергии.