В условиях глобального перехода к устойчивым источникам энергии и отказа от ископаемого топлива, геотермальная энергетика становится одним из ключевых элементов мировой энергетической системы. Достижение нулевых выбросов к 2050 году, как того требует Парижское соглашение, делает возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, приоритетными направлениями развития. По данным The Energy Institute Statistical Review of World Energy, в 2023 году на их долю приходилось 8% мирового потребления энергии.
Геотермальная энергия обладает уникальным преимуществом: она обеспечивает непрерывное, надежное и безуглеродное производство электроэнергии, что делает ее незаменимым компонентом в переходе к устойчивой энергетике. Операторы геотермальных станций и энергетический сектор в целом должны учитывать всю цепочку поставок при поиске путей повышения эффективности, начиная с анализа технологий, лежащих в основе процесса.
Геотермальная энергия предлагает стабильное и предсказуемое энергоснабжение из подземных резервуаров воды, нагретой земной корой. Это позволяет геотермальным станциям работать в качестве базового источника энергии круглосуточно, обеспечивая постоянную подачу электроэнергии в сеть и снижая зависимость от резервных систем, работающих на ископаемом топливе. Пар из резервуаров, извлекаемый с помощью скважин, пробуренных на несколько километров вглубь земли, направляется на турбины, которые вращаются и производят электроэнергию. После прохождения через турбину пар охлаждается, конденсируется в воду и возвращается обратно в землю для поддержания уровня резервуаров.
Однако турбины являются лишь частью более широкой системы компонентов, работающих вместе для выработки электроэнергии. Два основных элемента – синхронные генераторы и асинхронные двигатели – помогают управлять движением. Для обеспечения непрерывной работы генераторы и двигатели должны надежно функционировать в экстремальных условиях. Это требует решений, повышающих долговечность и надежность: жаростойких материалов, коррозионностойких покрытий и систем управления приводом, защищающих генераторы и двигатели от высоких температур, коррозионно-активных минералов и газов, а также скачков нагрузки.
Производство геотермальной энергии требует оптимизированных решений. При правильном подходе и использовании соответствующих технологий геотермальная энергия может стать одним из самых эффективных источников энергии. Отвод тепла – процесс удаления избыточного тепла из системы – является важной частью процесса, хотя может приводить к потерям энергии и составлять до трети эксплуатационных расходов геотермальной станции.
Асинхронные двигатели являются ключевыми компонентами в оптимизации отвода тепла и обеспечении максимально эффективной работы геотермальных станций. Они приводят в действие вентиляторы градирен, которые рассеивают тепло от жидкостей после прохождения через турбины, чтобы затем их можно было вернуть в систему или безопасно утилизировать. Обеспечение бесперебойной и эффективной работы этих двигателей необходимо для поддержания стабильной производительности станции.
Асинхронные двигатели с регулируемой скоростью вращения также играют важную роль, поддерживая максимальную эффективность систем охлаждения. Это сводит к минимуму потери энергии и повышает общую производительность станции. Кроме того, они играют жизненно важную роль в циркуляции охлажденной воды по всей системе. Системы охлаждения – это область, где добавление частотно-регулируемых приводов (ЧРП) может принести наибольшую пользу. ЧРП позволяют точно управлять насосом/компрессором, регулируя скорость вращения двигателя в зависимости от условий нагрузки в режиме реального времени. Такая гибкость повышает энергоэффективность и снижает эксплуатационные расходы за счет снижения энергопотребления, а также минимизирует износ, продлевая срок службы критически важного оборудования.
Широкое внедрение геотермальной энергетики сдерживается высокими первоначальными затратами на строительство новых станций или расширение существующих мощностей. Приоритет эффективных технологий при проектировании геотермальных установок снижает долгосрочные затраты, уменьшая общую стоимость владения и эксплуатации. Более того, комбинированные комплекты двигателей и приводов не только более экономичны и эффективны в эксплуатации, но и намного проще в установке и обслуживании на протяжении всего срока службы.
Еще одной проблемой геотермальной энергетики является интеграция в сеть. Стабильность сети представляет собой меньшую проблему, чем в случае с другими возобновляемыми источниками энергии, но все же существует колебание выходной мощности. Этим можно управлять с помощью синхронных компенсаторов, которые напрямую подключены к частоте сети и могут обеспечить значительную инерцию, как сообщает Лука Риццо, менеджер по глобальной индустрии в ABB Large Motors and Generators.
Геотермальная энергия – это надежный, устойчивый источник энергии, играющий жизненно важную роль в глобальном энергетическом переходе. Однако для максимального использования ее потенциала требуются технологические усовершенствования и соответствующая инфраструктура. Синхронные генераторы и асинхронные двигатели являются ключом к повышению эффективности, управлению отводом тепла и обеспечению долгосрочной надежности. Инвестиции в оптимизированное оборудование и интеллектуальные системы управления позволят геотермальной энергии внести еще больший вклад в более чистое и экологичное энергетическое будущее.
