В поселке Белый Яр на севере Томской области начала работу первая в России геотермальная электростанция, способная вырабатывать энергию из низкотемпературных источников. Уникальная разработка ученых Томского политехнического университета использует воду с рекордно низкой для геотермальной энергетики температурой — от 60 °C.
Как отметил губернатор региона Владимир Мазур, эта экологичная станция предназначена для автономного электроснабжения удаленных поселков и промышленных площадок. Проект использует потенциал отработанных нефтяных скважин, которых в области много.
Станция представляет собой один основной бокс (сама станция ГеоЭС) и два вспомогательных (центр управления и мониторинга и система очистки отработавшего геотермального флюида). При ее разработке использовались преимущественно отечественные комплектующие. Станция создавалась для автономной работы с дистанционным режимом управления. Для этого разработан полный пакет запатентованного программного обеспечения.
Главная особенность станции в том, что она работает на скважинах с низкой температурой. Этого удалось добиться за счет использования органического цикла Ренкина и ряда инженерных решений в конструкции.
Дело в том, что традиционно геотермальные тепловые станции работают на паре от кипящей воды. В России действуют четыре подобные станции на Камчатке и Курильских островах. Именно пар приводит в движение турбины, вырабатывающие электрическую энергию. Но нужен не просто пар, а «сухой пар». Чтобы его получить, нужна или вода температурой выше 150 градусов Цельсия, или дополнительные решения для осушения пара, или же применение цикла Ренкина.
«Для Камчатки, в силу изолированности энергосистемы, очень остра проблема высокой стоимости электроснабжения, обеспечения качества жизни населения в отдаленных районах. И такие станции дают нам надежду, вызывают огромное любопытство и интерес. Геотермальная энергетика для Камчатки — это базовая энергетика, у нас почти 30% приходится именно на возобновляемые источники. Мы намерены довести эту долю до 50%. И рады, что с сегодняшнего дня Томская область также будет ассоциироваться с геотермальной энергетикой, и очень рассчитываем на совместное сотрудничество, будем ждать новый образец для эксплуатации», — подчеркнула советник губернатора Камчатского края Александра Лебедева.
Станция ТПУ принципиально работает на фреоне марки R245fa. Несмотря на то что существуют более дешевые марки и другие виды газа, именно этот фреон считается самым изученным для геотермальных станций с циклом Ренкина и безопасным для окружающей среды.
Когда работа над проектом начиналась, по мировым данным, минимальная температура воды, с которой работали другие исследователи с циклом Ренкина, была 115 градусов Цельсия. Сейчас, в 2025 году, есть данные о 90 градусах Цельсия. В ходе экспериментов опытный образец ТПУ работал при температуре от 60 градусов, а вода в белоярской скважине при повышении расхода может достичь 80 градусов. Этого удалось добиться за счет особенностей конструкции станции, а также использования не турбины, а винтовой пары — детандера для выработки энергии. Турбина — крайне прихотливая и чувствительная часть конструкции, а винтовая пара — это просто, надежно и гораздо дешевле.
Задача следующих шести месяцев — доказать на практике, что станция может эффективно, без сбоев, работать в автономном режиме с дистанционным управлением. Параллельно будет прорабатываться вариант включиться в электрическую и тепловую сеть нескольких объектов поселка. Рядом со станцией как раз находится подходящий объект. Самый главный вызов всех альтернативных источников энергии — интеграция в существующую энергосистему. Для этого они должны давать стабильную и бесперебойную энергию. По оценкам ученых, можно будет тестово подключаться в электрическую сеть двух-трех объектов гостиничного комплекса, расположенного вдоль границ полигона ТПУ.
«Затем задача на 2026 год — станция мощностью в два раза больше опытного образца, на 50 киловатт. Рассчитываем ее испытать на Камчатке. И уже в 2027 году создать станцию на 250 киловатт. При такой мощности станция уже сможет принести реальный социальный и экономический эффект и для жителей отдаленных районов, и для индустрии — как альтернатива использованию дизельных генераторов на промыслах. С поддержкой региональной власти и наших индустриальных партнеров у нас это получится», — резюмировал и. о. ректора ТПУ Леонид Сухих.
Экономические расчеты показали, что сейчас стоимость киловатта электроэнергии при работе станции в опытном режиме находится на уровне от 7 до 15 рублей за выработанный киловатт электрической энергии. В режиме регулярной работы стоимость будет не больше пяти рублей. Фактическая стоимость одного киловатт-часа на северных территориях может варьироваться в диапазоне 40–1500 рублей, в некоторых случаях цена достигает 2200 рублей.
Наиболее перспективным направлением применения подобных станций политехники видят экологичную и эффективную альтернативу дизельным электростанциям для удаленных промыслов нефтяной отрасли. В России насчитывает порядка 40 000 обводненных горячих скважин, которые потенциально подходят под подобные станции при их масштабировании до 1 МВт.
Кроме того, воду из скважины, которая поступает в станцию, в перспективе можно использовать для отопления зданий и даже для питья — после ее очистки. Пока очищенную воду из белоярской скважины планируется сливать на грунт. Но лабораторные исследования показали, что система фильтров в станции очищает воду до питьевых стандартов.
Ранее 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. За пределами России это Сальвадор, Гватемала, Южная Америка и другие.
Проект реализован при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
