Томский политехнический университет запустил первую российскую «холодную» геотермальную станцию

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. Фото: Томский политехнический университет.

Станция работает с водой рекордно низкой температуры для геотермальной энергетики — от 60 градусов Цельсия. Этого удалось добиться за счет использования органического цикла Ренкина и ряда инженерных решений в конструкции, сообщили в ТПУ.

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.

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.

В цикле Ренкина главную роль играет 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.

Фото: Томский политехнический университет.

Экономические расчеты показали, что сейчас стоимость киловатта электроэнергии при работе станции в опытном режиме — на уровне от 7 до 15 рублей за выработанный кВт электрической энергии. В режиме регулярной работы стоимость будет не больше 5 рублей. Фактическая стоимость одного кВт*ч на северных территориях может варьироваться в диапазоне 40 – 1 500 рублей, в некоторых случаях цена достигает 2 200 рублей.

Задача следующих шести месяцев доказать на практике, что станция может эффективно, без сбоев, работать в автономном режиме с дистанционным управлением. Параллельно будет прорабатываться вариант включиться в электрическую и тепловую сеть нескольких объектов поселка. Рядом со станцией есть подходящий объект. Это самый главный вызов всех альтернативных источников энергии: как их интегрировать в существующую энергосистему. Для этого они должны давать стабильную и бесперебойную энергию. По оценкам ученых, можно будет тестово подключаться в электрическую сеть двух-трех объектов гостиничного комплекса, расположенного вдоль границ полигона ТПУ.

Затем задача на 2026 год — станция мощностью в два раза больше опытного образца, на 50 киловатт, рассказал и.о. ректора ТПУ Леонид Сухих.

«Рассчитываем ее испытать на Камчатке. И уже в 2027 году создать станцию на 250 киловатт. При такой мощности станция уже сможет принести реальный социальный и экономический эффект и для жителей отдаленных районов, и для индустрии — как альтернатива использованию дизельных генераторов на промыслах. С поддержкой региональной власти и наших индустриальных партнеров у нас это получится».

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.