Первая российская «холодная» геотермальная станция

Геотермальную тепловую станцию мощностью 25 киловатт, разработанную учеными Томского политехнического университета, запустили в режиме опытной эксплуатации в рабочем поселке Белый Яр Верхнекетского района на севере Томской области. Станция экологичная и работает с водой рекордно низкой температуры для геотермальной энергетики — от 60 градусов Цельсия. Это первая российская станция подобного «холодного» типа. Она подходит для автономного электро- и теплоснабжения в отдаленных районах с холодным климатом. Режим опытной эксплуатации продлится не менее полугода. Станцию проверят на бесперебойность, безопасность и автономность работы. Проект реализован при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети».

Станция представляет собой один основной бокс (сама станция ГеоЭС) и два вспомогательных (центр управления и мониторинга и система очистки отработавшего геотермального флюида). При ее разработке использовались, преимущественно, отечественные комплектующие. Она создавалась для автономной работы с дистанционным режимом управления. Для этого разработан полный пакет запатентованного программного обеспечения.

Главная особенность станции в том, что она работает на скважинах с низкой температурой. Этого удалось добиться за счет использования органического цикла Ренкина и ряда инженерных решений в конструкции.

Дело в том, что традиционно геотермальные тепловые станции работают на паре от кипящей воды. Так, в России действуют четыре подобные станции — на Камчатке и Курильских островах. Именно пар приводит в движение турбины, вырабатывающие электрическую энергию. Но нужен не просто пар, а «сухой пар». Чтобы его получить, нужна или вода температурой выше 150 градусов Цельсия, или дополнительные решения для осушения пара, или же применение цикла Ренкина.

«Для Камчатки, в силу изолированности энергосистемы, очень остра проблема высокой стоимости электроснабжения, обеспечения качества жизни населения в отдаленных районах. И такие станции дают нам надежду, вызывают огромное любопытство и интерес. Геотермальная энергетика для Камчатки – это базовая энергетика, у нас почти 30 % приходится именно на возобновляемые источники. Мы намерены довести эту долю до 50 %. И рады, что с сегодняшнего дня Томская область также будет ассоциироваться с геотермальной энергетикой, и очень рассчитываем на совместное сотрудничество, будем ждать новый образец для эксплуатации», – подчеркнула советник губернатора Камчатского края Александра Лебедева.

В цикле Ренкина главную роль играет уже не вода, а хладагент, кипящий при более низких температурах. Например, подходит фреон. Вода нагревает жидкий фреон, уже при температуре от 47 градусов, он закипает и переходит в газообразное состояние. Под давлением газ подается на винтовой детандер или турбину. Затем фреон конденсируется и в жидком состоянии возвращается в цикл.

Станция ТПУ принципиально работает на фреоне марки R245fa. Несмотря на то, что существуют более дешевые марки и другие виды газа, именно этот фреон считается самым изученным для геотермальных станций с циклом Ренкина и безопасным для окружающей среды.

Наиболее перспективным направлением применения подобных станций политехники видят экологичную и эффективную альтернативу дизельным электростанциям для удаленных промыслов нефтяной отрасли. В России насчитывает порядка 40 000 обводненных горячих скважин, которые потенциально подходят под подобные станции при их масштабировании до 1 МВт.

Кроме того, воду из скважины, которая поступает в станцию, в перспективе можно использовать для отопления зданий и даже для питья — после ее очистки.

Источник: Пресс-служба ТПУ