По данным China Huaneng Group, в Чжэнчжоу, провинция Хэнань в центральном Китае, официально начал работу первый в Китае проект геотермального отопления с использованием технологии сверхкритического диоксида углерода (CO2). Это прорыв в усилиях страны по повышению эффективности использования геотермальной энергии.
Ирина Медведева
В Чжэнчжоу, провинция Хэнань в центральном Китае, начал работу первый в Китае проект геотермального отопления с использованием технологии сверхкритического диоксида углерода. /CMG Источник: news.cgtn.com
Проект предусматривает извлечение подземного тепла путем циркуляции сверхкритического CO2 через геотермальные скважины, достигающие глубины около 2500 метров.
После запуска системы сверхкритический углекислый газ по трубопроводам закачивается глубоко под землю, где он поглощает геотермальное тепло, а затем возвращается на поверхность для передачи энергии в системы отопления жилых домов.
В чем уникальность проекта
Китайский проект в Чжэнчжоу знаменует собой не просто технологическую новинку, а смену парадигмы в подходе к возобновляемой энергетике. Использование сверхкритического CO₂ в качестве теплоносителя решает сразу две ключевые проблемы традиционной геотермальной энергетики.
Во-первых, это проблема водного дефицита: в засушливых регионах или районах с ограниченными водными ресурсами использование воды в геотермальных системах было либо дорогим, либо вовсе невозможным.
Во-вторых, сверхкритический CO₂ обладает уникальными термодинамическими свойствами — его низкая вязкость и высокая плотность при температурах выше 31 °C и давлении выше 73 атмосфер позволяют ему циркулировать с меньшими энергетическими затратами, чем вода. Это делает систему не только более эффективной, но и более стабильной в долгосрочной эксплуатации.
В отличие от традиционных геотермальных проектов, в которых в качестве теплоносителя обычно используется вода, в новой системе применяется сверхкритический углекислый газ. Он обладает более высокой плотностью и меньшим сопротивлением потоку, что повышает эффективность извлечения тепла примерно на 20 % и снижает потребление энергии на отопление примерно на 10 %.
Экологичность решения
Проект также разработан с учетом минимизации воздействия на окружающую среду. Система не расходует грунтовые воды, предотвращает загрязнение подземных геологических формаций и снижает негативное воздействие на окружающую среду.
С экологической точки зрения проект предлагает элегантное решение проблемы «углеродного следа» самого отопления. Вместо того чтобы выбрасывать CO₂ в атмосферу, как это происходит при сжигании угля или газа, система использует его как рабочий агент в замкнутом цикле. Углекислый газ, закачанный глубоко под землю, не только поглощает тепло, но и остается изолированным от биосферы на весь срок эксплуатации скважины.
Если учесть, что проект ежегодно предотвращает выброс 750 тонн CO₂ и заменяет 288 тонн угля, то к 2030 году накопленный экологический эффект может составить десятки тысяч тонн сохраненной атмосферы. Такой подход идеально вписывается в стратегию Китая по достижению углеродной нейтральности к 2060 году.
Экономическая целесообразность проекта
Экономическая привлекательность технологии тоже очевидна. Как утверждает news.cgtn.com, снижение энергопотребления на отопление на 10% при увеличении эффективности извлечения тепла на 20% означает, что срок окупаемости такого проекта может быть существенно ниже, чем у традиционных геотермальных станций.
Кроме того, система не требует постоянной подпитки водой и очистки скважин от накипи, что сокращает эксплуатационные расходы.
Для Китая, где около 70% территории имеет геотермальный потенциал, но большая его часть находится в зонах с дефицитом воды, эта технология открывает новые перспективы для массового внедрения чистого отопления в городах и поселках.
Ожидается, что после ввода в эксплуатацию объект обеспечит зимнее отопление более чем 18 000 квадратных метров жилых помещений. Предполагается, что он заменит около 288 тонн обычного угля в год и сократит выбросы CO2 примерно на 750 тонн в год.
В перспективе 2026–2030 годов можно ожидать масштабирования этой модели. Уже сейчас инженеры Huaneng Group рассматривают возможность применения сверхкритического CO₂ не только для отопления, но и для выработки электроэнергии по бинарному циклу.
Если такие системы будут интегрированы с солнечными или ветровыми станциями в гибридные энергоузлы, то города смогут получать стабильное тепло и свет независимо от погоды. Чжэнчжоуский проект — это не просто эксперимент, а прототип энергосистемы будущего, где утилизация CO₂ становится не обузой, а источником прибыли и экологической выгоды.
Ранее мы писали, что к концу 2025 года энергетическая политика Китая кардинально меняет глобальный экономический ландшафт: ее стратегическая перспектива — не «Сила Сибири», а энергетика солнца и атома. Общая мощность генерирующих установок в Китае достигла отметки в 3,75 тераватт, что значительно превосходит показатели США (в три раза) и России (в шесть раз). Ключевое отличие состоит в том, что Китай обеспечивает себя электроэнергией за счёт собственных, национальных и технологически контролируемых источников, а не за счёт импорта топлива.
Справка:
Сверхкритический диоксид углерода (СО₂) — это состояние диоксида углерода, при котором его температура и давление превышают критические значения. В этом состоянии вещество приобретает уникальные свойства, находящиеся на полпути между газом и жидкостью: оно расширяется и заполняет контейнер подобно газу, но при этом имеет плотность, схожую с плотностью жидкости. Критические параметры для СО₂:
• критическая температура — около 31,1 °C;
• критическое давление — около 7,38 МПа.
В критической точке газовая и жидкая фазы сливаются и становятся неразличимыми. Свойства вещества (плотность, вязкость, диэлектрические параметры, растворяющая способность и др.) плавно изменяются при изменении давления и/или температуры, что позволяет влиять на ход химических или физических процессов.
Сверхкритический СО₂ характеризуется большой сжимаемостью и способен поглощать избыток тепла в экзотермических процессах.
Некоторые свойства сверхкритического СО₂: негорючесть; нетоксичность; относительная инертность в химических процессах; низкая вязкость (в 10–100 раз ниже, чем у жидкостей) и высокий коэффициент диффузии (в 100 раз выше, чем у жидкостей), что обеспечивает интенсивный массообмен.