В Томском политехе собрали опытный образец инновационной геотермальной электростанции
Инженеры Томского политехнического университета (ТПУ) разработали опытный образец геотермальной тепловой электростанции (ГеоЭС) мощностью до 25 киловатт и провели первые испытания установки. В отличие от существующих в России геотермальных станций в ГеоЭС ТПУ используется органический цикл Ренкина, позволяющий ей работать при более низких температурах. В перспективе подобные установки могут использоваться и для электро-, и для теплоснабжения. Проект реализуется при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».
Геотермальная энергетика является относительно новым направлением в России. В настоящее время на Камчатке и Курильских островах уже действуют четыре ГеоЭС. Все они используют пар, тогда как подход, предложенный в ТПУ, предполагает создание ГеоЭС бинарного типа, на основе органического цикла Ренкина. Промышленно эксплуатируемых подобных станций на сегодняшний момент в России нет. Цикл Ренкина — это термодинамический цикл преобразования тепла в работу с помощью рабочего тела. В качестве рабочих тел могут выступать, в зависимости от параметров источника тепла, углеводороды, силиконовые масла, хладагенты.
«В нашей разработке в качестве рабочего тела выступает хладагент – озонобезопасный газ R245fa из группы фреонов. Причем, так как наша ГеоЭС работает по технологии замкнутого или бинарного цикла, используется хладагент, кипящий при более низких температурах, от 47 и более градусов Цельсия. Это позволяет потенциально расширить географию регионов, где можно будет использовать ГеоЭС. Существующие же ГеоЭС могут функционировать только при температуре выше 100 градусов Цельсия», — рассказал руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра им. И.Н. Бутакова Станислав Янковский.
Ученые ТПУ проанализировали имеющиеся данные о геотермальной отрасли России и других стран и собрали карту наиболее перспективных для развития подобных технологий регионов страны. В их число вошли Камчатка, Сахалин, Курилы, Северный Кавказ, Западная Сибирь. Причем анализ подтвердил, что Томская область перспективна для развития геотермальной энергетики.
«При построении карты геотермального потенциала учитывались геологические критерии и потребность Томской области в более дешевой электроэнергии. Мы проанализировали плотность геотермальных ресурсов, температуру на глубине от одного до четырех километров, интенсивность теплового потока, плотность населения, стоимость энергии, вырабатываемой дизельными электростанциями», — отметил участник проекта, инженер Центра Хериот-Ватт ТПУ Глеб Шишаев.
На основе выполненного анализа с применением цифровой модели ученые разработали алгоритмы подбора необходимого надземного оборудования и методику многовариантного подбора оптимального хладагента под температуру термальной воды.
В перспективе технология может помочь решить сразу две задачи — по электро- и теплоснабжению. Еще одно преимущество — благодаря технологии замкнутого цикла минимизируются выбросы в окружающую среду. Опытный экспериментальный образец ГеоЭС уже установлен на территории кампуса Томского политеха. Проведены первые натурные запуски с использованием реальной физической модели геотермальной скважины.