Компания Net Power на своей инновационной электростанции успешно испытала новую камеру сгорания. Как и традиционные ТЭС, она работает на сжигаемом природном газе, но турбину вращает не пар, а жидкий углекислый газ. Отработанный CO2 не выбрасывается в атмосферу, а собирается для дальнейшего использования.
Напомним, что обычная тепловая электростанция использует энергию сжигаемого топлива, чтобы превращать воду в пар и потоком горячего пара приводить турбину во вращение. Это неэффективно. Во-первых, на испарение воды уходит много энергии. Во-вторых, в атмосферу попадает углекислый газ, который приводит к парниковому эффекту. Чтобы избежать этого, приходится сооружать системы, улавливающие CO2. Из-за этих дополнительных затрат потенциальная мощность предприятия снижается примерно на 20%. В-третьих, при сжигании топлива в воздухе образуются оксиды азота. Они далеко не безобидны: соединяясь с водой дождевых облаков, эти вещества порождают кислотные осадки.
Новая технология решает все эти проблемы разом. Турбину приводит в движение не водяной пар, а горячий сжиженный CO2 под высоким давлением. С энергетической точки зрения это намного эффективнее, чем испарять воду. Кроме того, это позволяет не тратиться на дополнительную систему утилизации углекислого газа, образующегося в камере сгорания. Он просто поступает в общий трубопровод и используется для той же цели: вращает турбину. Наконец, топливо сгорает не в атмосферном воздухе, а в чистом кислороде, который подаётся в камеру сгорания. Это решает проблему с оксидами азота: нет азота, нет и оксидов.
На выделение кислорода из воздуха, конечно, уходят дополнительные средства. Использовать для сжигания топлива воздух несомненно дешевле. Но, как поясняется на сайте компании, эти затраты компенсируются экономией, источники которой названы выше. К тому же в процессе выделения в качестве побочного продукта образуется жидкий азот и аргон, и их можно реализовывать.
Как уточняет издание TechXplore, рабочий цикл состоит из нескольких этапов. Сначала трубопровод, или, как говорят специалисты, контур теплоносителя, заполняется жидким CO2. Затем специальное устройство разделяет атмосферный воздух на составляющие и поставляет в камеру сгорания кислород. После этого зажигается топливо. Жидкий углекислый газ нагревается через стенку трубы. В этот же контур позднее поступает и углекислый газ, образовавшийся при горении. Горячая жидкость вращает турбину. Отработав своё, она используется для нагрева следующей порции холодного СО2, чтобы выработанное тепло не пропало даром (окончательно "до кондиции" эту новую порцию доводит тепло от новой партии сгорающего топлива). Охладившийся теплоноситель вновь сжимается, и всё начинается сначала.
Разумеется, в каждом цикле образуется некоторое количество "лишнего" СО2. Это тот самый углекислый газ, который возник при сгорании топлива. Его количество составляет примерно 4% от общего объёма теплоносителя. На каждом "обороте" эти проценты отбираются, благо CO2 без дополнительных усилий и затрат собран, сжижен и, так сказать, готов к употреблению. Полученное вещество можно продавать: ему найдётся применение во многих областях промышленности.
Испытания продолжались последние несколько недель и проводились на 25-мегаваттной опытной установке, строительство которой началось в 2016-м и закончилось в 2018 году. На это сооружение компания потратила 140 миллионов долларов США.
Впереди ещё несколько тестов. Если они пройдут удачно, уже до конца года электростанция даст свой первый ток. К 2021 году планируется ввести в эксплуатацию установку мощностью уже 300 мегаватт.
Представители компании надеются, что себестоимость предприятия будет не выше, чем у традиционной ТЭС, то есть все экологические выгоды фактически достанутся даром. Ожидается, что в отличие от многих "зелёных" производств, этот тип электрогенерации будет существовать благодаря самоокупаемости, а не государственным субсидиям.
"Мы не любим полагаться на политику, – проясняет позицию компании её исполнительный директор Билл Браун (Bill Brown), чьи слова приводит журнал Nature. – Нам нравится полагаться на науку".
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что загрязнение воздуха углекислым газом может оставить человечество без риса. Между тем не так давно экологи зафиксировали рекордную концентрацию этого вещества в атмосфере Земли. Рассказывали мы и о предложениях по переработке CO2 в топливо и спирты.
