Замкнений геотермальний контур Китаю на глибині 2,5 км: опалення вже працює, електрика ще потребує доказів

Китайський проєкт у Чженчжоу — це демонстраційна система геотермального опалення, а не електростанція. Вона запрацювала 19 травня 2026 року: вуглекислий газ циркулює в герметичній свердловині завглибшки близько 2500 метрів, забирає тепло навколишніх порід і передає його окремому водяному контуру для зимового опалення будинків. 613

Головна особливість технології — тепло видобувають без відкачування підземних вод. Але нинішні результати варто сприймати як важливу ранню експлуатаційну віху, а не як доказ того, що замкнена геотермальна енергетика вже здатна виробляти дешеву електроенергію цілодобово.

Як працює система в Чженчжоу

Свердловина має коаксіальну конструкцію із замкненим контуром. Відносно холодний CO₂ під тиском спускається одним каналом, а нагрітий флюїд повертається на поверхню іншим. На глибині тепло переходить від навколишньої породи через конструкцію свердловини до циркулюючого CO₂. На поверхні газ віддає це тепло воді, яка використовується в системі централізованого опалення. Сам CO₂ залишається всередині герметичного контуру й не змішується з породами чи підземними водами. 6713

Це відрізняє систему від традиційних гідротермальних геотермальних станцій. Вони відкачують природно гарячу воду з проникного підземного резервуара, а потім зазвичай повертають її назад через нагнітальні свердловини. Замкнений контур натомість може використовувати тепло порід навіть там, де руху підземних вод недостатньо для відкритої геотермальної системи.

Навіщо використовувати CO₂, а не воду?

Робочим середовищем у китайському проєкті є надкритичний CO₂. За відповідних значень температури й тиску він поєднує рухливість, характерну для газу, з густиною, ближчою до рідини. Саме це, за описом розробників, може забезпечувати малий гідравлічний опір і ефективне перенесення тепла в глибокій свердловині. 613

CO₂ також може підтримувати термосифонний ефект. Під час нагрівання під час підйому його густина зменшується порівняно з холоднішим потоком, що спускається. Така різниця густини здатна частково приводити циркуляцію в рух і зменшувати роботу насосів. Однак це не скасовує потреби в наземному обладнанні й не гарантує низьких експлуатаційних витрат.

Потенційні переваги замкненої схеми:

• не потрібно відкачувати та закачувати назад підземні води;
• робочий флюїд ізольований від навколишньої формації;
• можна уникнути частини проблем із відкладеннями солей і поводженням із гарячим геотермальним розсолом;
• геотермальне опалення потенційно можна розгорнути в регіонах, де є гарячі породи, але немає достатньо проникного природного резервуара. 613

Втім, це переваги всієї концепції, а не гарантія комерційного успіху конкретної установки. Тепло все одно має достатньо швидко проходити через породу та стінки свердловини, щоб система могла підтримувати потрібну потужність.

Які результати заявляє Китай

За публічними повідомленнями, CO₂ надходить у систему приблизно за температури 8 °C, а повертається за 22 °C. Порівняно з водним способом вилучення тепла проєкт, як повідомляється, збільшує потужність тепловидобування приблизно на 20%, а питомі енерговитрати на опалення зменшує приблизно на 10%. Система розрахована на зимове централізоване опалення понад 18 000 м² житлової площі. 3613

Це корисний результат для опалення, але він не свідчить про виробництво електроенергії. Заявлена температура зворотного потоку та масштаб об’єкта відповідають теплопостачанню, а не доведеній роботі геотермального енергоблока.

Є й термінологічна обережність. «Надкритичний CO₂» описує робоче середовище та його стан за певних тиску й температури всередині системи. Водночас доступні публічні огляди не дають повного профілю тиску й температури в кожній точці підземного контуру. Один із вторинних матеріалів наводить інші значення температури на вході та виході, тому показник 8–22 °C слід сприймати як опублікований експлуатаційний результат, а не як повний термодинамічний опис системи. 34

Чи може така технологія забезпечити цілодобову електроенергію?

Геотермальне тепло доступне постійно — на відміну від вітру та сонця, виробіток яких залежить від погоди й тривалості світлового дня. Теоретично замкнений контур, прокладений у достатньо гарячих породах і здатний забезпечити великий потік флюїду, може постачати стабільне тепло, а за вищих температур — і електроенергію.

Але проєкт у Чженчжоу цього поки не доводить. Для виробництва електрики потрібні значно більший корисний тепловий потік і температури, придатні для роботи енергетичного циклу. Нинішнє призначення китайської системи — опалення житла, тому твердження, що вона вже підтвердила можливість цілодобової геотермальної генерації, виходило б за межі наявних доказів.

Економіка є ще серйознішим застереженням. Моделювання показує, що замкнені системи можуть забезпечувати конкурентну вартість тепла, але для конкурентної вартості електроенергії зазвичай потрібне суттєве здешевлення буріння. Окреме дослідження дійшло висновку, що змодельовані системи в резервуарі з температурою 180 °C могли не окупити витрати протягом усього життєвого циклу навіть за наявності 30 горизонтальних відгалужень і продуктивності 75 кг/с.

Чому розробляють глибші свердловини у формі U

Коаксіальна свердловина має порівняно обмежену площу теплообміну. Глибша U-подібна конструкція має збільшити її: дві вертикальні частини з’єднуються довгою горизонтальною ділянкою, прокладеною крізь гарячі породи. Довший підземний маршрут дає більше контакту з формацією і може підвищити обсяг тепла, який переходить до циркулюючого флюїду.

Така геометрія спрямована на ключове обмеження односвердловинних систем: для отримання корисної потужності потрібні достатня площа контакту з породою, висока температура та стабільний потік протягом тривалого часу. Водночас вона ускладнює похило-скероване буріння, підвищує ризики завершення свердловини та капітальні витрати.

Надані матеріали не підтверджують точну глибину, показники роботи, статус будівництва чи вартість конкретного глибшого китайського U-подібного проєкту. Тому його правильніше розглядати як напрям розвитку, а не як уже перевірене комерційне рішення.

Головні інженерні та економічні бар’єри

Проблема полягає не лише в пошуку гарячих порід. Потрібно створити довговічний підземний теплообмінник із високою віддачею — і зробити це за ціною, яку зможуть окупити тепло або електроенергія.

Серед основних перешкод:

• вартість глибокого буріння та похилих чи багатостовбурних ділянок;
• необхідність створити достатню площу підземного теплообміну;
• збереження цілісності свердловини та надійної герметизації за високих температур і тиску;
• контроль корозії, теплових втрат і поведінки CO₂;
• запобігання «тепловому короткому замиканню» між потоками, що спускаються та піднімаються;
• розроблення бурових установок, доліт, внутрішньосвердловинних інструментів і матеріалів для роботи в агресивному глибокому середовищі.

Огляд у Nature оцінює вартість одного багатостовбурного комплекту в окремих умовах приблизно у 50–100 млн доларів США та зазначає, що прибутковість залежить і від виробітку, і від місцевого попиту. Автори також вказують на фундаментальне обмеження: замкнені системи значною мірою покладаються на теплопровідність навколишніх порід, яка повільніша за конвекцію в природному геотермальному резервуарі з рухомою гарячою водою.

Це пояснює, чому централізоване опалення може стати першим комерційним ринком технології. У такому разі помірно гаряче тепло можна продавати безпосередньо прилеглим будівлям, не перетворюючи його спочатку на електроенергію. Електростанції ж потребують гарячішого ресурсу, більшого потоку та дорожчого обладнання для перетворення енергії.

Що показує проєкт Eavor у Німеччині

Проєкт Eavor у Геретсріді, Баварія, є важливим порівнянням. 4 грудня 2025 року він почав подавати електроенергію до німецької мережі із герметичної багатостовбурної геотермальної системи замкненого циклу — першого заявленого комерційного проєкту такого типу.

Повна проєктна потужність оцінюється приблизно у 8,2 МВт електроенергії та 64 МВт тепла. Контури використовують довгі підземні свердловини й не залежать від природно продуктивного резервуара гарячої води. Однак станом на березень 2026 року працював лише перший із чотирьох запланованих контурів. Тому Геретсрід демонструє важливу технічну здійсненність, але його повне розгортання та економіка залишаються відкритими питаннями. 17

Разом Чженчжоу та Геретсрід показують два етапи розвитку однієї ширшої ідеї. Китайський проєкт демонструє герметичну циркуляцію CO₂ для корисного геотермального опалення. Німецький — що багатостовбурний замкнений контур може подавати електроенергію в мережу. Жоден із них не доводить, що глибока замкнена геотермальна енергетика вже є дешевою, універсально придатною або готовою замінити традиційну генерацію.

Висновок

Проєкт у Чженчжоу найкраще описує китайська формула «取热不取水» — «добувати тепло, не забираючи воду». Свердловина завглибшки 2500 метрів, герметичний контур із CO₂, заявлене приблизно 20-відсоткове збільшення тепловидобування та опалення понад 18 000 м² показують, чому ця технологія привертає увагу. 613

У перспективі вона може розширити географію геотермальної енергетики, відокремивши вилучення тепла від наявності природного потоку підземних вод. Проте шлях до цілодобової електроенергії проходить через складніші завдання: створення глибших і масштабніших теплообмінників, надійне високотемпературне буріння, підтвердження довготривалої теплової продуктивності та суттєве зниження капітальних витрат. Нинішні дані дають підстави для обережного оптимізму, але не для висновку про вже доведений комерційний прорив.