0

Электронный журнал «Электрорешения»

17.11.2019
Турбина, работающая на сверхкритическом CO2, должна быть по размеру примерно с одну пятую размера обычной паровой турбины с такой же мощностью. (Изображение: TUD / Карстен Экольд)

Ученые хотят использовать отходящее тепло от промышленных процессов, двигателей и газовых турбин для безопасного и нейтрального с точки зрения выработки вредных веществ производства электроэнергии. Новые паровые турбины для такого рода когенерации намного меньше по размеру и эффективнее существующих.

Безопасное и нейтральное производство электричества из солнечной энергии и при помощи отработанного тепла от промышленных процессов – на данный момент одна из тем научных исследований ученых из Технического Университета Дрездена и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR). Ученые и инженеры в области энергетики изучают процессы использования отходящего тепла промышленных процессов, двигателей, газовых турбин и тепла от солнечных электростанций для устойчивого производства электроэнергии с минимальным выбросом диоксида углерода (СО2) в атмосферу. Эта технология может значительно сократить глобальные выбросы CO2.

Что такое сверхкритический CO2?

Сверхкритический CO2 (sCO2) - это состояние, в котором диоксид углерода не является ни жидким, ни газообразным. Такого состояния вещество достигает при температуре около 31 градусов по Цельсию и давлении около74 бар. В таком состоянии положительные свойства жидкости и газа объединены воедино. На таком топливе турбины для выработки электроэнергии работают с более высокой эффективностью и по размеру они намного меньше, чем паровые турбины той же мощности.

Во время технологического процесса смесь жидкого и газообразного CO2 нагревается, и фазовая граница между жидким и газообразным веществами растворяется под воздействием определенных условий. Это состояние называется сверхкритическим СО2.

Первое исследование со сверхкритическим CO2

Ученые исследуют новые энергетические технологии совместно с Siemens и Институтом солнечных исследований Немецкого аэрокосмического центра (DLR). Федеральное министерство экономики и энергетики выделило 2,2 миллиона евро на совместный проект "Карбосола". Исследовательский проект знаменует собой вступление Германии в технологию сверкритического CO2 для производства электроэнергии из неископаемых источников тепла.

Особенность технологии заключается в том, что при использовании энергетических технологий со сверхкритическим диоксидом углерода не выделяется вредных выхлопов, поскольку сверхкритический диоксид углерода находится в замкнутом контуре.

Профессор Уве Гампе, координатор проекта в TU Dresden, объясняет: «Мы хотим разработать экологически чистую технологию, которая работает со сверхкритическим CO2 и составляет всего около одной пятой размера обычной паровой турбины».

Поскольку сверхкритический диоксид углерода находится в закрытом процессе, CO2 не выделяется в атмосферу. В будущем ученые хотят использовать тепло намного эффективнее, чем сегодня, при этом сокращая количество вредных выбросов в атмосферу. «В то же время эффективность технологии в разы выше, чем у стандартных установок», - продолжает Гампе.

Представленный макет установки должен ответить на открытые вопросы

Для разработки практически осуществимых энергетических установок на основе новой технологии будут построены испытательная установка и демонстратор с диапазоном мощности в 1 и более мегаватт.

Профессор Уве Хэмпел из TU Dresden объясняет: «С нашими экспериментальными и математическими исследованиями мы хотим ответить на открытые научные и технологические вопросы о сверхкритических процессах диоксида углерода. Это касается поведения потока и теплопередачи, методов измерения, материальных проблем и эффективных стратегий управления ".

В марте этого года в ТУ Дрездена была открыта «Лаборатория сверхкритического диоксида углерода». Исследовательская лаборатория объединяет компетенции в области сверхкритического CO2 и предоставляет платформу для междисциплинарного сотрудничества. Несколько недель назад в Париже при участии ученых из Дрездена был основан «Европейский альянс по исследованиям и разработкам sCO2». Сеть нацелена на объединение ученых, производителей и пользователей на европейском уровне. В отличие от США и Азии, технология sCO2 в Европе все еще находится на начальном этапе исследований.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?