Данная работа посвящена описанию комплекса научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию экологических геотермальных тепловых и электрических станций и направлена на продвижение научно-технологических результатов в реальный сектор экономики.

В последние годы резко обострилась ситуация с энергообеспечением Дальнего Востока и северных территорий России (особенно на Камчатке), где энергетика ориентирована на чрезвычайно дорогое сегодня привозное органическое топливо (в основном мазут). В ряде таких регионов, как, например, на Камчатке стоимость электроэнергии уже превысила мировой уровень, а перебои в поставках топлива стали причиной регулярных отключений подачи электричества и тепла.

В то же время большинство дальневосточных и северных территорий обладают геотермальными запасами, особенно в большом количестве низкопотенциальными, достаточными для полного обеспечения теплом и электроэнергией населенных пунктов этих регионов на основе применения энергоустановок с низкокипящим рабочим телом, т.е. энергоустановок с бинарным циклом. На Камчатке, Курильских островах, в Сахалинской области ресурсы геотермального тепла в несколько раз перекрывают реальные энергопотребности.

Основное преимущество бинарных установок с низкокипящим рабочим телом (которые активно применяются в мировой практике) заключается в том, что они могут длительное время (30 - 50 лет) эффективно автономно работать в суровых климатических условиях севера, используя низкопотенциальное тепло горячих геотермальных вод с температурой от 7С до 200 ^ОС.

Сегодня наиболее перспективным путем устойчивого энергообеспечения удаленных регионов Дальнего Востока и северных территорий России является перевод традиционной энергетики "привозного топлива" на собственные, прежде всего, геотермальные источники энергии. Поэтому разработка и создание серийного производства отечественных бинарных или комбинированных (с бинарным циклом) геотермальных электрических станций является важнейшей народнохозяйственной задачей.

Начиная с 1989 года научно-учебный центр геотермальной энергетики (НУЦ Гео) МЭИ под руководством проф. ПовароваО.А., при поддержке Минпромнауки РФ, Минэнерго РФ и РАО "ЕЭС России", приступил к реализации программы развития геотермальной энергетики в России. В рамках выполнения заданий ФЦНТП - "Исследование и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения"(государственный заказчик - Минпромнауки России), выполнен комплекс научно-исследовательских и проектно-конструк-торских работ по созданию экологически чистых геотермальных тепловых и электрических станций. Работы выполнялись совместно с ведущими российскими организациями - ВНИИАМ, ИВТАН, ЭНИН, АО "КТЗ", АО "Наука", АО "Геотерм-М", ВНИИХолодмаш и другими.

Значительный научный задел, приобретенный в процессе реализации проектов, позволил создать и пустить в опытно-промышленную эксплуатацию блочно-модульную ГеоЭС мощностью 500 кВт на о. Итуруп и Верхне-Мутновскую ГеоЭС мощностью 12 МВт на Камчатке. В настоящее время ведется строительство первой очереди Мутновской ГеоЭС мощностью 50 МВт и создается комбинированная геотермальная электростанция с бинарным циклом в качестве 4-го блока Верхне-Мутновской ГеоЭС.

В прошлом, низкоэнтальпийные и вододоминирующие месторождения, или месторождения с низким давлением пара не могли быть экономически эффективно использованы для производства электрической энергии из-за недостатка надежного оборудования. В настоящее время накоплен значительный практический опыт эксплуатации бинарных электростанций и показано, что использование геотермальных источников при умеренных температурах для производства электроэнергии имеет существенные преимущества, включая следующие:

• От геотермальных жидкостей может быть отведено большее количество теплоты в бинарных циклах, чем это возможно при использовании турбин, работающих на паре;
• Использование геотермальных жидкостей при низких температурах в бинарных установках экономически более эффективно, чем для прямого использования пара;
• Использование в бинарном цикле жидкостей с высоким давлением пара позволяет производить более компактные турбины;
• Применение бинарной системы (где геотермальная жидкость независима от органической жидкости) позволяет использовать относительно агрессивные геотермальные жидкости;
• Технические риски для оборудования бинарной электростанции низки, все основные элементы системы разработаны, апробированы и коммерчески доступны.

Таким образом, создание опытно-промышленной комбинированной геотермальной станции с бинарным циклом может привлечь большое количество потенциальных заказчиков и получить широкое внедрение на Дальнем Востоке и северных районах России, а также за рубежом.

Содержание книги

Введение

1. Геотермальные ресурсы России

2. Опыт использования геотермальных источников в отечественной энергетике

3. Научные исследования и разработки в области геотермальной энергетики

4. Комбинированная геотермальная электростанция с бинарным циклом

5. Эффективность и экологическая чистота геотермальных энергетических проектов

Заключение