Эта ГеоЭС отличается от других станций в России тем, что использует для производства энергии не пар, а органический цикл Ренкина, за счет него она может работать при более низких температурах.
Опытный образец геотермальной тепловой электростанции мощностью до 25 киловатт построили инженеры Томского политехнического университета. Как рассказали в пресс-службе вуза, подобных станций в промышленной эксплуатации в России нет.
Четыре действующие ГеоЭС в стране — на Камчатке и Курильских островах — напрямую используют пар. А инженеры ТПУ предложили создать ГеоЭС бинарного типа — на основе органического цикла Ренкина.
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.
По словам руководителя проекта, доцента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Станислава Янковского, в разработке ТПУ в качестве рабочего тела использовали 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 Станислав Янковский.
Опытный экспериментальный образец ГеоЭС построили на территории кампуса Томского политеха. Ученые уже провели первые натурные запуски с использованием реальной физической модели геотермальной скважины. Станция состоит из нескольких модулей — блока подогревателя, испарителя, конденсатора, винтового детандера, генератора и оснащена необходимым измерительным оборудованием и системой управления. Она может управляться и контролироваться дистанционно. При разработке использовали преимущественно отечественные комплектующие.
Так выглядит станция внутри
Так выглядит станция внутри
Как работает ГеоЭС:
- Флюид геотермального источника под давлением поднимается из скважины, через теплообменник передает тепло хладагенту.
- Хладагент, закипая, передает энергию винтовому детандеру, на валу которого установлен генератор. Он вырабатывает электроэнергию.
- Отработанный хладагент конденсируется и запускается на следующий цикл.
По словам Янковского, тепло от флюида можно будет параллельно использовать для отопления потребителей.
Ученые ТПУ собрали карту регионов страны, наиболее перспективных для развития подобных технологий. В их число кроме Камчатки, Сахалина и Курил вошли также Северный Кавказ и Западная Сибирь. Ученые считают, что в частности и 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», — рассказал участник проекта, инженер Центра Хериот-Ватт ТПУ Глеб Шишаев.
На основе выполненного анализа с применением цифровой модели ученые предложили алгоритмы подбора необходимого надземного оборудования, методику многовариантного подбора оптимального хладагента под температуру термальной воды.
Фото: news.tpu.ru