Как работает замкнутый геотермальный контур Китая на глубине 2,5 километра

Китайский проект China Huaneng в Чжэнчжоу — это прежде всего демонстрационная установка для отопления, а не геотермальная электростанция. Она начала работу 19 мая 2026 года и циркулирует углекислый газ по герметичному контуру в скважине глубиной около 2500 метров. CO₂ забирает тепло у окружающих горных пород, а на поверхности передаёт его отдельному водяному контуру системы централизованного отопления. 613

Главная особенность проекта — возможность получать геотермальное тепло без откачки грунтовых вод. Однако его результаты пока следует воспринимать как важный этап эксплуатации, а не как доказательство того, что замкнутая геотермальная энергетика уже способна повсеместно и дёшево производить электроэнергию круглосуточно.

Как устроена система в Чжэнчжоу

Скважина использует коаксиальную схему замкнутого контура. По одному каналу относительно холодный CO₂ под давлением направляется вниз, а по другому нагретый теплоноситель возвращается на поверхность. На глубине тепло проходит от пород через конструкцию скважины к циркулирующему углекислому газу. Наверху CO₂ отдаёт энергию воде, которая затем используется для отопления зданий. Сам рабочий флюид остаётся внутри герметичной системы и не смешивается с подземными водами и породами. 6713

Это отличает установку от традиционных гидротермальных геотермальных станций. В таких системах из естественного подземного резервуара откачивают горячую воду, а затем обычно возвращают её в пласт. Замкнутый контур может использовать тепло самих горных пород даже там, где недостаточно естественного движения подземной воды для обычной геотермальной системы.

Зачем использовать CO₂ вместо воды

В проекте сверхкритический CO₂ служит теплоносителем. При подходящих значениях давления и температуры он сочетает подвижность, характерную для газа, с высокой плотностью, свойственной жидкости. Согласно заявленному инженерному обоснованию, это позволяет уменьшить сопротивление потоку в глубокой скважине и эффективно переносить тепло. 613

Нагрев также может создавать термосифонный эффект. Поднимаясь и нагреваясь, CO₂ становится менее плотным, чем более холодный нисходящий поток. Разница плотностей способна поддерживать циркуляцию и снижать работу насосов, хотя не отменяет необходимости в наземном оборудовании и сама по себе не гарантирует низкую стоимость эксплуатации.

У замкнутой схемы есть несколько потенциальных преимуществ:

• не требуется добывать и закачивать обратно грунтовые воды;
• рабочий флюид изолирован от окружающих пород;
• можно избежать части проблем с отложениями и обращением с минеральными примесями, характерных для добычи горячего рассола;
• геотермальное отопление потенциально можно распространить на территории, где есть горячие породы, но нет хорошо проницаемого естественного резервуара. 613

Но это преимущества самой конструкции, а не гарантия коммерческого успеха. Тепло всё равно должно достаточно быстро проходить через породы и стенки скважины, чтобы обеспечивать нужную мощность.

Какие результаты заявлены в Чжэнчжоу

В открытых сообщениях говорится, что CO₂ поступает в систему примерно при 8 °C, а возвращается примерно при 22 °C. По сравнению с водным способом извлечения тепла проект, как сообщается, примерно на 20% повышает мощность теплосъёма и примерно на 10% снижает удельное энергопотребление отопления. Установка рассчитана на зимнее централизованное отопление более 18 000 м² жилой площади. 3613

Эти показатели описывают полезное применение для отопления, но не подтверждают наличие электрической генерации. Температура возвращаемого потока и заявленная мощность относятся к отопительной задаче, а представленные источники не показывают, что проект вырабатывает электричество.

Есть и терминологическая оговорка. Выражение «сверхкритический CO₂» описывает рабочую среду и её состояние при определённых давлениях и температурах внутри системы. Публичные сводки не дают полного профиля давления и температуры на всех участках подземного контура. Один из вторичных материалов приводит другие значения входной и выходной температуры, поэтому часто цитируемый диапазон от 8 до 22 °C корректнее считать заявленным эксплуатационным показателем, а не исчерпывающим термодинамическим описанием установки. 34

Может ли технология дать круглосуточную электроэнергию

Геотермальное тепло доступно постоянно — в отличие от ветра и солнечного излучения, зависящих от погоды и времени суток. Теоретически замкнутый контур, достигший достаточно горячих пород и обеспечивающий большой поток теплоносителя, может работать как стабильный источник тепла, а при более высоких температурах — и электроэнергии.

Проект в Чжэнчжоу пока этого не демонстрирует. Для выработки электричества нужны существенно больший полезный тепловой поток и температуры, подходящие для энергетического цикла. Нынешняя установка предназначена для отопления жилых зданий, поэтому утверждения о том, что она уже доказала возможность круглосуточной геотермальной генерации, выходили бы за пределы имеющихся данных.

Ещё серьёзнее выглядит экономическая сторона. Моделирование показывает, что замкнутые системы могут быть конкурентоспособными в производстве тепла, тогда как для конкурентной стоимости электроэнергии обычно требуется резко снизить расходы на бурение. Другое исследование показало, что даже смоделированная система с температурой резервуара 180 °C могла не окупить затраты за весь срок службы при наличии 30 горизонтальных ответвлений и расходе 75 кг/с.

Зачем разрабатывают глубокие U-образные скважины

Коаксиальная скважина имеет сравнительно небольшую площадь теплообмена. Более глубокая U-образная конструкция должна увеличить её: два вертикальных ствола соединяются длинным горизонтальным участком, проходящим через горячие породы. Чем длиннее подземный путь, тем больше площадь контакта с породой и потенциально выше объём передаваемого тепла.

Такая геометрия отвечает на ключевое ограничение одноствольных систем: для получения заметной мощности необходимы достаточная площадь контакта с породой, высокая температура и стабильный поток на протяжении многих лет. Одновременно она усложняет наклонно-направленное бурение, повышает риск при строительстве и увеличивает капитальные затраты.

Представленные источники не подтверждают точную глубину, характеристики, статус строительства или стоимость какого-либо конкретного более глубокого U-образного проекта в Китае. Поэтому такую схему правильнее считать направлением развития, а не уже доказанным коммерческим решением.

Главные инженерные и экономические барьеры

Проблема заключается не только в поиске горячих пород. Необходимо создать долговечный подземный теплообменник с высокой отдачей и построить его так, чтобы полученное тепло или электричество смогли окупить затраты.

К основным препятствиям относятся:

• стоимость глубокого бурения и строительства наклонных или многоствольных участков;
• необходимость создать большую площадь подземного теплообмена;
• сохранение герметичности скважины при высоких температурах и давлениях;
• борьба с коррозией, тепловыми потерями и особенностями поведения CO₂;
• предотвращение преждевременного смешивания холодного нисходящего и горячего восходящего потоков;
• разработка буровых установок, долот, глубинных инструментов и материалов для тяжёлых условий глубоких пород.

В обзоре Nature стоимость одного многоствольного комплекса в некоторых условиях оценивается примерно в 50–100 млн долларов. При этом рентабельность зависит не только от мощности, но и от наличия местного спроса. Авторы также отмечают фундаментальное ограничение: замкнутые системы в значительной степени полагаются на теплопроводность окружающих пород, которая медленнее конвективного переноса в естественном геотермальном резервуаре.

Именно поэтому централизованное отопление может стать более ранней коммерческой нишей, чем производство электроэнергии. Установке достаточно продавать умеренно нагретое тепло расположенным поблизости зданиям, тогда как электростанции нужны более горячий ресурс, больший поток и дополнительное дорогое оборудование для преобразования энергии.

Что показывает проект Eavor в Германии

Проект Eavor в Геретсриде, Бавария, даёт важное сравнение. 4 декабря 2025 года он начал поставлять электроэнергию в немецкую сеть из герметичной многоствольной геотермальной системы замкнутого типа — это был первый заявленный коммерческий проект такого рода, достигший этой стадии.

Полная проектная мощность установки оценивается примерно в 8,2 МВт электрической и 64 МВт тепловой энергии. Её контуры используют протяжённые подземные скважины и не зависят от естественного продуктивного резервуара горячей воды. Однако по состоянию на март 2026 года работал первый из четырёх запланированных контуров. Поэтому Геретсрид демонстрирует важную техническую осуществимость, но его окончательный масштаб и экономика остаются открытыми вопросами. 17

Вместе проекты в Чжэнчжоу и Геретсриде показывают два этапа развития одной идеи. Китайская установка демонстрирует герметичную циркуляцию CO₂ для получения полезного тепла. Немецкая — возможность вывести многоствольный замкнутый контур на электрическую сеть. Ни один из проектов пока не доказывает, что глубокая геотермальная энергетика замкнутого типа будет дешёвой, универсально применимой или готовой заменить традиционную генерацию.

Вывод

Проект в Чжэнчжоу лучше всего описывается формулой «получать тепло, не добывая воду». Скважина глубиной 2500 метров, герметичный контур с CO₂, заявленный прирост мощности теплосъёма примерно на 20% и отопление более 18 000 м² показывают, почему технология привлекает внимание. 613

В перспективе она может сделать геотермальное тепло доступным в большем числе регионов, отделив извлечение энергии от наличия естественного потока подземных вод. Но путь к круглосуточной выработке электроэнергии требует решения более сложных задач: создания глубоких и протяжённых теплообменников, надёжного высокотемпературного бурения, сохранения тепловой производительности на долгом горизонте и существенного снижения капитальных затрат.

Пока имеющиеся данные говорят о перспективной технологии на этапе проверки в реальных условиях, а не о уже доказанном коммерческом прорыве.