Scienty

Фото: img.freepik.com

В Китае начала функционировать первая в мире коммерческая электростанция, использующая сверхкритический диоксид углерода (sCO2) вместо водяного пара. Электростанция под названием «Чаотан-1», размещенная на сталелитейном предприятии в городе Люпаньшуй, провинции Гуйчжоу, подключена к электросетям и успешно работает. Это достижение знаменует собой важный шаг, отходящий от столетнего использования паровых турбин для производства электроэнергии.

С появлением паровой машины, положившей начало промышленной революции, водяной пар на протяжении длительного времени служил ключевым веществом для преобразования тепла в механическую энергию. Тем не менее, существенная доля энергии в подобных системах расходуется на фазовый переход воды в пар, что сопряжено со значительными энергетическими затратами. В поисках повышения эффективности энергетических установок, исследователи обнаружили альтернативу в сверхкритическом диоксиде углерода.

Сверхкритическое состояние диоксида углерода характеризуется температурой приблизительно 31 °C и давлением 7,37 МПа. В таком состоянии вещество демонстрирует смешанные характеристики жидкости и газа: оно заполняет пространство, как газ, но при этом обладает высокой плотностью, свойственной жидкости. Благодаря этому, оно является весьма эффективным рабочим веществом для турбин, поскольку обеспечивает меньшее сопротивление по сравнению с паром и в то же время обладает значительной движущей силой. Также для перехода CO2 в сверхкритическое состояние требуется меньше энергии, чем для превращения воды в пар.

«Чаотан-1» включает в себя два блока, каждый из которых обладает мощностью 15 мегаватт, и предназначена для использования остаточного тепла, образующегося в процессе производства стали. Согласно сообщениям китайских СМИ, разработанная технология позволяет повысить чистую выработку электроэнергии на 50% по сравнению с обычными паровыми установками, а общая эффективность генерации возрастает более чем на 85%. Электростанция имеет более простую конструкцию, содержит меньшее количество компонентов и характеризуется удобством в эксплуатации и обслуживании.

Проект подтверждает не только возможность практического применения технологии sCO2, но и указывает на перспективу её использования для производства энергии из средних и малых источников тепла. Несмотря на то, что аналогичные разработки ведутся и в других государствах, в частности в США, именно Китай первым запустил её в коммерческую эксплуатацию. Достижение «Чаотана-1» может предвещать начало новой эпохи в энергетике, в которой диоксид углерода станет важным компонентом, способным заменить водяной пар.