Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Геотермальная энергетика

В США общая мощность ГеоТЭС более 3 ГВт, в РФ — порядка 80 МВт. Карта расположения ГеоТЭС на Дальнем Востоке (стр. 3)

По данным института вулканологии Дальневосточного Отделения Российской Академии наук, геотермальные ресурсы Камчатки оцениваются в 5000 МВт. Российский потенциал реализован только в размере немногим более 80 МВт установленной мощности и около 450 млн. кВт·ч годовой выработки (по данным на 2009 г.):

1_GEOES mutnovskaya-iznutri3

Машзал Мутновская ГеоЭС

Мутновское месторождение: Верхне-Мутновская ГеоЭС установленной мощностью 12 МВт·э (2011 г.) и выработкой 69,5 млн. кВт·ч/год (2010 г.);

Мутновская ГеоЭС (рис. справа) установленной мощностью 50 МВт·э (2011 г.) и выработкой 360,5 млн кВт·ч/год (2010 г.) (ведётся строительство, увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн. кВт·ч);

Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального — Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2011 г.) и выработкой 43,1 млн кВт·ч (на 2010 год проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт·э);

Месторождение на острове Итуруп (Курилы): Океанская ГеоТЭС установленной мощностью 2,5 МВт·э на основе двух энергомодулей «Туман-2А» мощностью 1,8 МВт каждый (2009 г.). Существует проект мощностью 34,5 МВт и годовой выработкой 107 млн кВт·ч;

2_Mendeleevskaya geoTES

Менделеевская ГеоТЭС

Кунаширское месторождение (Курилы): Менделеевская ГеоТЭС (рис. слева) мощностью 3,6 МВт·э на основе двух энергомодулей «Туман-2А» мощностью 1,8 МВт каждый (на 2009 г., в сентябре 2014 г. предполагалось до конца года увеличить мощность до 5 МВт).

Материалы по ГеоЭС Камчатки и Курильских островов см. в презентационных материалах ЗАО “Геотерм-ЭМ” за 2012  и 2013 г.
В Ставропольском крае на Каясулинском месторождении начато и приостановлено строительство дорогостоящей опытной Ставропольской ГеоТЭС мощностью 3 МВт.

Тепловые схемы ГеоТЭС выполняют одноконтурными и двухконтурными, в том числе бинарными с низкокипящим теплоносителем, см. статью «Использование геотермальной энергии для выработки тепловой и электрической энергии» и «ПТУ ГеоЭС бинарного цикла для геотермальных месторождений камчатского края» .

В основном, применяется цикл Ренкина и цикл Калины, использующие процесс расширения пара в паровой турбине, как на ГеоТЭС «Хетлишейди» и «Хусавик» (Исландия), а также в ГеоТЭС в Тайвани.

Используются турбины как противодавленческого, так и конденсационного типа. Конденсатор обычно смешивающего типа, оборотная вода охлаждается в градирне.

Описание тепловых схем и применяемого оборудования производства ОАО “Калужский турбинный завод” приведено также в статье ОАО “ЭНИН” — разработчика этих схем.

НПФ “Турбокон” предлагаются к применению схемы с расширением насыщенной жидкости в турбине типа сегнерово колесо.

Значительные достижения в развитии циклов и оборудования имеются в геотермальной энергетике США. Еще в 1978 г. был опубликован Отчет Ливерморской Национальной Лаборатории им. Э. Лоуренса (Калифорния, лаборатория Министерства энергетики США, входит в состав Калифорнийского Университета), в котором именно для геотермальной энергетики были разработаны турбины, работающие на вскипающей жидкости:

  • Total-Flow Impulse Turbine с эффективностью 70% и безлопаточные турбины с одним Сегнеровым колесом (RORT – Radial Outflow Reaction Turbine) и двумя Сегнеровыми колесами внутренним и внешним (по аналогии с турбиной Воробьева) – Velocity-Pump Reaction Turbine (VPRT) с эффективностью до 70%.(см. прилагаемые отчет и патент)

Разными исследователями США и Великобритании предложены циклы, использующие расширитель, работающий на вскипающей жидкости (Organic Flash Cycle, Trilateral Flash Cycle). Проведены испытания пилотных установок фирмой Energent при использовании цикла Калины с радиальной турбиной Эйлера и цикла Variable Phase Cycle с осевой одноступенчатой турбиной Variable Phase Turbine, которая достаточно давно применяется в системах криогеники или кондиционирования, работающей на вскипающей жидкости (см. материалы ниже).

1. Geothermal_Resources_Council_2009_Paper

2. Geothermal_Resources_Council_2009_Presentation

3. Geothermal_Resources_Council_2011_Paper

4. Geothermal_Resources_Council_2011_Presentation

5. Mach-2-Kevin_Kaupert

Следует подчеркнуть, что часто оборудование, работающее в одной отрасли, оказывается востребованным в другой отрасли. Например, детандеры, применяемые фирмой Ebara для получения сжиженного природного газа, могут быть использованы и в геотермальной электроэнергетике в бинарных циклах (см. материалы ниже).

1. Years of Field Experience in LNG Expander Technology

2. Cryogenic industries

3. Two-Phase-Expanders-in-a-Nitrogen-Rejection-Unit

4. Two-Phase-LNG-Expanders

5. Upward-Flow-Expanders