Геотермальные электростанции становятся рентабельными

В США заработала передовая геотермальная электростанция. Она поставляет энергию потребителям 24 часа в сутки и 365 дней в году, чего нельзя сказать о других альтернативных источниках – солнце и ветре.

Американская компания Raser Technologies открыла в городе Термо коммерческую геотермальную электростанцию Hatch Geothermal Power Plant. Выработанный ею ток идет в Калифорнию, а именно в Анахайм, где питает 9 тысяч домов. Отличительной особенностью новой станции является низкотемпературный источник геотермального тепла, который обычно считают непригодным для генерации энергии.

Поскольку скважины в таких установках уходят глубоко, чтобы прокачать воду через них, требуется создавать высокое давление, а в таком случае вода кипит уже не при 100 градусах по Цельсию, а заметно выше. Потому в геотермальных электростанциях традиционной конструкции необходимо, чтобы глубинный очаг выдавал не менее 180 градусов. Однако в недрах под Термо можно получить от 90 до 148 градусов Цельсия, а в среднем лишь 126 градусов.

Инженеры Raser обошли это препятствие, организовав бинарный (двухэтапный) цикл. В скважины тут закачивается рассол, который, с учетом естественных потерь в трубах, доставляет наверх температуру порядка 80 градусов Цельсия.

Рассол этот попадает в котлы, где при помощи теплообменников доводит до кипения некую органическую жидкость. Какую именно, авторы станции не сообщают, но специалисты поясняют, что это один из безвредных хладагентов, обычно применяемых в системах кондиционирования (типа соединения R-22). При атмосферном давлении он кипит при температуре минус 44, а при повышенном — требует плюс 73 градусов Цельсия, при которых работоспособна новая система.

Этот пар крутит турбину, соединенную с генератором. Потом органический состав попадает в конденсатор, где отдает атмосфере остатки тепла и снова переходит в жидкое состояние, чтобы опять попасть в котел-испаритель. А охлажденный рассол из котла снова закачивается в скважину. Цикл замыкается.

Новая станция включает в себя 50 модулей, каждый из которых состоит из такого котла, турбины и генератора, и имеет номинальную выходную мощность 0,25 мегаватта каждый. Пиковая мощность всей станции достигает 14 мегаватт, но 3-4 мегаватта уходит на ее собственные нужды, обеспечивая работу электрических насосов для перекачки рассола и рабочей жидкости.

Легко сосчитать, что для внешних потребителей остается 10-11 мегаватт. Точная цифра зависит от погоды – прохладный воздух помогает конденсировать пар и повышает отдачу станции, в жару же ее мощность чуть снижается.

Интересно, что на возведение всего комплекса стоимостью в 33 миллиона долларов потребовалось всего пять месяцев. При том, что на осуществление прежних родственных проектов уходило не менее трех лет. Секрет достаточно прост, все дело в том, что конструкция собирается из готовых модулей. Небольшие блоки станции поставлялись на площадку промышленными партнерами Raser. Так, ключевой элемент всей системы – миниатюрные паровые котлы, турбины и генераторы изготовила американская компания UTC, а точнее, ее подразделения UTC Power и Carrier. Последнее является одним из мировых лидеров в производстве кондиционеров различного типа и промышленных холодильных машин (чиллеров).

Вся красота замысла разработчиков станции в том, что описанный цикл (а это так называемый органический цикл Ранкина) является своего рода зеркальным отражением цикла работы промышленного чиллера, применяемого для централизованного охлаждения зданий. Только там, затратив энергию, получают разность температур, например, внутри офисов и на улице, а здесь, запустив цикл в обратную сторону, из разности температур получают энергию.

А поскольку Carrier выпускает чиллеры в массовом порядке, установки для новой станции оказались сравнительно дешевыми. Для их создания не потребовалось проводить фундаментальные научные изыскания. Они являются одной из модификаций серийных холодильных агрегатов с турбинными компрессорами.

И тут надо отметить, что сам по себе цикл Ранкина на органической жидкости, даже применительно к геотермальной электростанции, не является открытием. Заслуга Raser и UTC заключается в том, что они собрались довести эту технологию до действительно массового тиражирования по конкурентоспособным ценам, электричество с новой станции Анахайм покупает по цене 7,8 цента за киловатт-час.

Raser Technologies не ограничится одной этой электростанцией. По аналогичному проекту она уже в ближайшее время намерена возвести объекты в других местах в США, а позже и в других странах.