Найден способ в два раза эффективнее добывать геотермальную энергию

ПЕРМЬ, 1 июля. /ТАСС/. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли способ почти в два раза повысить эффективность водяного струйного насоса, который используется для добычи геотермальной энергии. Разработка позволяет сократить потери энергии при перекачке высокотемпературной геотермальной жидкости и упростить ее добычу, рассказали ТАСС в пресс-службе вуза.

"На смену ископаемому топливу (углю, нефти и газу) сегодня приходит возобновляемая энергетика. Активно развивается, например, геотермальная, которая использует тепло земных недр для получения электричества. Однако высокотемпературные скважины (более 250 градусов) могут эксплуатироваться только с помощью струйных насосов, КПД которых обычно не превышает 20-30%. Это затрудняет широкое использование таких ресурсов и снижает их экономическую привлекательность. Ученые Пермского политеха впервые нашли способ почти в два раза сократить потери энергии при добыче высокотемпературной геотермальной жидкости", - сообщили в ПНИПУ.

Как пояснили исследователи, чтобы поднять жидкость из геотермальных скважин, используются водяные струйные насосы, которые могут работать на больших глубинах и выдерживают высокие температуры. Но поскольку их КПД не превышает 20-30%, это ведет к удорожанию вырабатываемой электроэнергии и тепла, снижая экономическую привлекательность геотермальных проектов. Исследователи ПНИПУ нашли способ оптимизировать конструкцию водяного струйного насоса, что впервые позволило повысить его эффективность до 46,4%. То есть он будет тратить почти вдвое меньше энергии на перекачку воды по сравнению с серийными аналогами. Такая конструкция упростит добычу геотермальной энергии, сделает ее более эффективной и доступной.

Как создавался новый насос

Поскольку в насосе горячая вода из скважины засасывается сначала в камеру смешения под напором, жидкость сильно бьется о стенки, закручивается и создает завихрения. Из-за этого вода теряет скорость, много энергии уходит на то, чтобы поднять ее наверх. Поэтому особое внимание инженеры уделяют оптимизации камеры смешения.

"Мы подбирали разные варианты геометрии и установили условия, приближенные к реальной добыче: задавали давление на входе и на выходе конструкции, а также температуру горячей воды. В процессе моделирования наблюдали, как при этом меняется скорость жидкости внутри насоса. Это позволило понять, при каких параметрах возникает меньше всего завихрений воды и потерь энергии", - рассказал заведующий кафедрой "Физические и технологические проблемы нефтедобычи" ПНИПУ, доктор физико-математических наук Сергей Пещеренко.

В результате ученые нашли самое лучшее сочетание параметров, которое показало энергоэффективность 46,4%. При этом они выяснили, что сильнее всего на производительность влияет именно радиус камеры смешения, а длина и расстояние от сопла оказались менее значимыми. Свои расчеты исследователи подтвердили испытаниями на модельных образцах, и экспериментальные данные полностью совпали с результатами компьютерного моделирования.

Как пояснили в ПНИПУ, новая конструкция водяного струйного насоса открывает возможность для экономически эффективной добычи высокотемпературных геотермальных жидкостей с глубины более 1-2 км, где традиционное оборудование выходит из строя. Это позволит развивать перспективную геотермальную энергетику - возобновляемый источник с минимальным выбросом парниковых газов.