Геотермальный энергетический комплекс на Камчатке

Участник конкурса "Зеленый проект - 2015/16"

Номинация: "Архитектура чрезвычайных ситуаций", раздел: "Проект"

Автор: Буханцов Николай, руководители - Кулиш С.В., Липатов В.В., Попов О.В.

МАрхИ, выпускник 2005 года

Дата проектирования: 2015

Камчатка - стратегически важный регион с огромным потенциалом. Развитие края сдерживается высокими тарифами на электроэнергию. Причина таких тарифов – зависимость местных электростанций от поставляемого с континента углеводородного топлива.

Будущее экономики и социальной сферы Камчатки связано с использованием собственных геотермальных источников энергии. На Камчатке уже функционируют геотермальные электростанции по традиционным фонтанным технологиям. Меня же привлекла новая геотермальная экологически чистая технология – HotDryRock, позволяющая использовать тепло подземных горных пород. В подземный тепловой котел по системе скважин нагнетается вода из артезианских источников, там она разогревается, в виде пароводяной смеси под давлением выходит на поверхность и используется для выработки электроэнергии. Технология безотходна, вода в системе совершает кругооборот.

И самое главное – в непосредственной близости от Петропавловска-Камчатского расположен Авачинский вулкан с магматическим очагом, позволяющим реализовать эту технологию и создать геотермальный энергетический комплекс. Однако возникает вопрос: можно ли на Камчатке с сейсмичностью в 9 баллов, на действующем вулкане осуществить проект, предполагающий сложные подземные работы. Оказалось, да, можно. Сейсмологи утверждают, что расположение на вулкане полностью исключает попадание в гипоцентры землетрясений, опасных для подземной части геотермальной системы. Что касается вулканической активности, то она была проанализирована и выбрано самое безопасное место.

Цель данной работы – создать промышленную архитектуру для экспериментальной технологии, которая будет функционировать в экстремальных условиях и к которой предъявляются повышенные экологические требования.

Сложность заключалась в том, что нужно было найти архитектуру в абсолютной инженерии. Образ проекта подсказала сама технология. Основа энергетического комплекса – система выходящих на поверхность геотермальных скважин, которые в сборе с обсадными трубами, усиленными ребрами жесткости, могут стать опорами-сваями для технологических платформ. Стальные опоры поднимаются на высоту от 6 до 25 метров над уровнем земли. Это связано с необходимостью технологического обслуживания скважин. Для обслуживания и перемещения грузов на комплексе установлены дистанционно управляемые краны.

Важную роль в архитектуре комплекса играют платформы, выполненные из деревянных конструкций. Платформы соединяются с опорами сборными подкосами. Благодаря шарнирному соединению обеспечивается защита от возможных сейсмических воздействий. Платформы выполняют роль коммуникационного слоя – внутри них размещаются коммуникации и происходит перемещение персонала между блоками. Блоки устанавливаются на платформе. Такое архитектурное решение позволяет увести с поверхности земли все виды производственной и бытовой деятельности, которые могли бы нанести вред сложившейся экосистеме. Важно подчеркнуть, что проект сделан с целью сохранить экологию. Безусловно, на начальных этапах бурения глубоких скважин мы вторгаемся в экосистему, но после завершения всех работ, сооружение точечно касается склона вулкана.

По функциональному назначению платформы разделяются на производственные, бытовые и техническо-вспомогательные. Производственная платформа комплектуется из блоков, образующих отдельную технологическую цепь. Технологическая цепь состоит из турбинного блока мощностью 50 МВт, сепараторного, насосного блоков и двух блоков с дополнительным техническим оборудованием. Всего установлено три технологические цепи общей мощность 150 МВт. Пройдя через блок с распределительными устройствами, электроэнергия по линиям электропередач доставляется потребителю. Общая площадь производственной части 3580 м². Оборудование связано между собой только за счет трубопроводов и кабелей. Это позволило уйти от линейной схемы расстановки объектов и компактно расположить их внутри сферы. А сфера – не что иное, как воздухоопорная конструкция – современная, легкая, экологически чистая, устойчивая к любым видам воздействий.

Две платформы комплекса выделены для организации быта персонала. Жилые и общественные блоки представляют собой деревянные сборные модульные конструкции. На предприятии установлен вахтовый метод работы со сменой через 2 недели. В жилых блоках размещается смена вахтового персонала из 90 человек. В состав общественной части входят пищеблок, хозяйственный, рекреационный и спортивный блоки. Чтобы сохранить стилистику комплекса, для бытовых блоков выбраны цилиндрическая и коническая формы. Общая площадь одного жилого блока 370м², общая общественная площадь 1020 м².

Комплекс ориентируется на самостоятельную переработку и очистку бытовых отходов. Геотермальная технология безотходна – после сепарации пара вода снова закачивается в подземный котёл. Сточные воды жилых и общественных блоков, а также сток ливневой канализации предполагается очищать в специальных канализационных насосных станциях, установленных на техническом уровне. В проекте предусматривается оборотная система, рассчитанная на повторное использование стоков.

В основе архитектуры проекта лежит принцип модульности: структурные единицы комплекса существуют независимо и в то же время связаны в одно целое. Модули можно перекомпоновывать и менять их места расположения в зависимости от размещения и производительности скважин. Удаленность от населенных пунктов осложняет строительный процесс, поэтому принцип модульности будет использован и на этапе строительства объекта. Модули будут компоноваться в Петропавловске-Камчатском, и доставляться на место только для сборки и монтажа.

Концепция проекта полностью исключает контакт человека с поверхностью земли в период эксплуатации объекта. Транспортное сообщение с окружающим миром планируется организовать с помощью летательных транспортных аппаратов. В настоящем это вертолеты, а в будущем – гибридные аппараты.

Комплекс будет функционировать в агрессивных условиях: высокая влажность, перепады температур, водные растворы электролитов – все это вызывает коррозию. Поэтому я по возможности избегаю металлических конструкций, использую деревянные термообработанные и полимерные материалы.

Таким образом, разработан архитектурный проект для современной технологии, функционирующей в экстремальных климатических и геофизических условиях. Геотермальный комплекс позволит решить острую для Камчатки и прилегающих районов энергетическую проблему. Принципы, заложенные в архитектуру, позволяют комплексу развиваться, то есть с увеличением количества скважин и расширением геотермальной системы будет расширяться генеральный план. Архитектура комплекса обеспечивает безопасное взаимодействие технологии с окружающей средой. 

4771738216a8445b144cca42e89ba0f3.jpg

10c3bd831ffa040630d7a80fdabe256a.jpg

c2b6bffc14053de1427e1109059b9c77.jpg

450500d8d1c79c013c55aaba1adbcf5c.jpg

bedad60177e64d98949a31217b132748.jpg

3bf0ea3eef33578ae74f13df35d6cca8.jpg

03dbd0d35dcb4d789c8b147d68c63f37.jpg

7f41cd5d8f73540319c4eb5b6ad1b0e1.jpg

14a7995cc92e616eade91c0049cca77d.jpg

Комментарии