Инженеры Томского политехнического университета разработали опытный образец геотермальной тепловой электростанции (ГеоЭС) мощностью до 25 киловатт и провели первые испытания установки.

В отличие от существующих в России геотермальных станций в ГеоЭС ТПУ используется органический цикл Ренкина, позволяющий ей работать при более низких температурах. В перспективе, подобные установки могут использоваться и для электро-, и для теплоснабжения. Проект реализуется при поддержке программы Минобрнауки РФ «Приоритет-2030».

Геотермальная энергетика является относительно новой отраслью промышленности России. В настоящее время в стране есть четыре действующих ГеоЭС – на Камчатке и Курильских островах. Все они напрямую используют пар. Тогда как подход, предложенный в ТПУ, предполагает создание ГеоЭС бинарного типа – на основе органического цикла Ренкина. Промышленно эксплуатируемых подобных станций, на сегодняшний момент, в РФ нет. 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.

На основе выполненного анализа с применением цифровой модели были разработаны алгоритмы подбора необходимого надземного оборудования, методика многовариантного подбора оптимального хладагента под температуру термальной воды.

Опытный экспериментальный образец ГеоЭС уже установлен на территории кампуса Томского политеха. Проведены первые натурные запуски с использованием реальной физической модели геотермальной скважины.

ГеоЭС 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.

В перспективе, технология может помочь решить сразу две задачи – по электро- и теплоснабжению. Еще одно преимущество – благодаря технологии замкнутого цикла минимизируются выбросы в окружающую среду.

Информация: tpu.ru