В отличие от других российских геотермальных станций, которые работают на пару, в этой установке используется органический цикл Ренкина. Это позволяет станции работать при более низких температурах. В будущем такие станции смогут обеспечивать и электричеством, и теплом. Проект поддерживается программой Минобрнауки «Приоритет-2030».

Геотермальная энергетика в России только развивается. Сейчас в стране работают четыре ГеоЭС — на Камчатке и Курильских островах. Все они используют пар напрямую. А вот в Томском политехе предложили другой подход — бинарный цикл, где вместо пара используется хладагент. Таких станций в России пока нет.

Цикл Ренкина — это способ превратить тепло в энергию с помощью специального вещества, которое называется рабочим телом. В зависимости от температуры, это может быть газ, масло или хладагент.

В нашей станции используется хладагент R245fa — безопасный для озона газ из группы фреонов. Он кипит при температуре от 47 градусов, что позволяет использовать станцию в регионах с более низкими температурами. Обычные ГеоЭС работают только при температуре выше 100 градусов, — объясняет руководитель проекта Станислав Янковский.

Ученые изучили данные о геотермальной энергетике в России и мире и составили карту регионов, где такие технологии будут наиболее полезны. Среди них — Камчатка, Сахалин, Курилы, Северный Кавказ и Западная Сибирь. Томская область тоже оказалась перспективной.

Мы учитывали геологические особенности и потребность региона в дешевой энергии. Анализировали температуру на глубине, плотность населения и стоимость энергии от дизельных генераторов, — говорит инженер Глеб Шишаев.

На основе этого анализа ученые разработали алгоритмы для подбора оборудования и хладагента. Пробный образец станции уже установлен в кампусе Томского политеха. Первые испытания прошли успешно.

Станция состоит из нескольких блоков: нагревателя, испарителя, конденсатора, винтового двигателя и генератора. Ее можно управлять дистанционно. Большинство деталей — российского производства.

Вот как это работает: горячая вода из скважины нагревает хладагент, который превращается в газ и вращает винтовой двигатель. Двигатель вырабатывает электричество. Отработанный хладагент охлаждается и снова используется. А тепло от воды можно использовать для отопления, — добавляет Янковский.

Эта технология может решить две задачи сразу: обеспечить электричеством и теплом. Еще один плюс — станция почти не загрязняет окружающую среду.

Наша станция уникальна тем, что в ней используется винтовой двигатель, а не турбина. Он эффективнее для небольших мощностей и дешевле в эксплуатации, — говорит Янковский.

Испытания подтвердили, что станция работает эффективно. Минимальная температура для ее работы — 60 градусов. Теперь ученые планируют увеличить мощность и провести испытания на реальной скважине.

Ранее мы писали о планах застройщиков использовать геотермальную энергию для отопления жилья.

Фото: работы на ГеоЭС ТПУ. Источник: Томский Политех.