От Камчатки до Сибири: как новая технология ТПУ расширит карту геотермальной энергетики
Ученые ТПУ представили экспериментальный образец геотермальной тепловой электростанции (ГеоЭС) мощностью до 25 киловатт, которая способна работать при температурах от 47°C. Это открывает путь к энергоснабжению удаленных регионов и снижению зависимости от дизельных генераторов.
В отличие от четырех действующих ГеоЭС России, расположенных на Камчатке и Курильских островах, установка ТПУ относится к бинарному типу. В ней вместо воды или пара используется озонобезопасный фреон, циркулирующий в замкнутой системе. Это исключает прямые выбросы в атмосферу и расширяет географию применения технологии.
«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°C 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°C», — рассказал руководитель проекта Станислав Янковский.
Ученые университета провели масштабный анализ, составив карту регионов с высоким геотермальным потенциалом, включая Камчатку, Сахалин, Северный Кавказ, Западную Сибирь и саму Томскую область. Анализ выявил перспективность Томской области, где сочетаются умеренные температуры недр (на глубине 1–4 километров) и высокая стоимость энергии от дизельных генераторов.
«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», — отмечает участник проекта Глеб Шишаев.
Опытная станция, смонтированная в кампусе ТПУ, состоит из модулей подогревателя, испарителя, конденсатора, винтового детандера и генератора. Принцип работы основан на передаче тепла от геотермального флюида хладагенту, который, закипая, приводит в движение детандер, вырабатывающий электроэнергию. Отработанный хладагент конденсируется и возвращается в цикл, а остаточное тепло может направляться на отопление.
По словам руководителя проекта Станислава Янковского, ключевым преимуществом стало использование винтового детандера вместо традиционной турбины — это повысило эффективность при малых мощностях и снизило эксплуатационные затраты.
Первые испытания подтвердили, что станция выходит на положительный КПД при температуре источника от 60°C, генерируя электроэнергию стабильных параметров. Ученые отмечают, что технология особенно актуальна для удаленных районов, зависимых от дизельной генерации.
Следующим этапом станут натурные испытания на реальной скважине и масштабирование мощности установки.
