Инженеры Томского политеха собрали опытный образец геотермальной тепловой электростанции (ГеоЭС) мощностью до 25 киловатт. Разработка, в отличие от существующих в России аналогов, использует органический цикл Ренкина, что позволяет ей работать при более низких температурах.
Как уточняют в пресс-службе ТПУ, 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.
— 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 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, — говорит руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Станислав Янковский.
В своем исследовании ученые ТПУ проанализировали имеющиеся данные о геотермальной отрасли России и других стран и собрали карту наиболее перспективных для развития подобных технологий регионов страны. В их число вошли Камчатка, Сахалин, Курилы, Северный Кавказ, Западная Сибирь. Анализ подтвердил, что Томская область также 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, — говорит участник проекта, инженер Центра Хериот-Ватт ТПУ Глеб Шишаев.
Опытный экспериментальный образец ГеоЭС установлен на территории кампуса Томского политеха. Он 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 использовались, преимущественно, отечественные комплектующие.
— ГеоЭС работает следующим образом: флюид геотермального источника под давлением поднимается из скважины, через теплообменник передает тепло хладагенту. Хладагент, закипая, передает энергию винтовому детандеру, на валу которого установлен генератор. И генератор вырабатывает электроэнергию. При этом отработанный хладагент будет конденсироваться и запускаться на следующий цикл. Кроме того, тепло от флюида можно будет параллельно использовать для отопления потребителей, — добавляет Станислав Янковский.
В перспективе, технология может помочь решить сразу две задачи — по электро- и теплоснабжению. А благодаря технологии замкнутого цикла минимизируются выбросы в окружающую среду.
С помощью опытного экспериментального образца ученые могут полностью смоделировать процесс, изучить все необходимые параметры. Уже выявлена минимальная температура геотермального источника, при которой КПД станции будет положительным и будет вырабатываться электроэнергия нужных параметров. Это не менее 60 градусов Цельсия.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».