Установки на сверхкритическом CO2 значительно эффективнее обычных паровых турбин

В американском Сан-Антонио завершено строительство экспериментального предприятия по выработке энергии за $155 млн. Участниками проекта являются Юго-западный исследовательский институт, GTI Energy, GE Vernova и Министерство энергетики США. Объект начнет работать в 2024 году и станет первым промышленным комплексом, где используются турбины на сверхкритическом CO2.

Углекислый газ становится сверхкритическим при температуре 31℃ и давлении 74 бар — он превращается в газ с плотностью жидкости. На эту плотность легко влиять незначительными изменениями температуры, что делает данное вещество удобным рабочим телом для турбины. Для сравнения, вода становится сверхкритической при 373℃ и 220 бар, поэтому гораздо выгоднее заменить водяной пар на CO2.

Согласно расчетам, турбины такого типа получат прирост КПД на 10 % в сравнении с паровыми. При этом их можно сделать крошечными, в десятки раз меньше паровых. Такая турбина раскручивается очень быстро и требует минимального подогрева рабочего вещества, что позволяет снизить затраты топлива — и, как следствие — выбросы в атмосферу. Быстрый запуск – это еще и способность использовать турбины в качестве маневровых мощностей для электросетей.

В теории турбины на сверхкритическом CO2 можно будет установить везде, где требуется большая генерация энергии. Прототип мощностью 10 МВт и размером с письменный стол уже готов. Осталось проверить, как поведет себя эта технология при длительной работе под постоянной нагрузкой, для чего и было построено экспериментальное предприятие в Сан-Антонио.