一组美国科学家开发了一种系统来发电，他们说这是“改变游戏规则的人”。这是一种具有从化石燃料，太阳热或核能从根本上增加任何热电厂的电气输出的潜力。
尽管该系统仍处于研究阶段，但该团队已证明它在连接到现实世界网格时起作用。
由洛根·拉普（Logan Rapp）和达林·弗莱明（Darryn Fleming）在阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室设计新系统是从60年代开始实施的旧想法，这是在热电厂内发现的传统蒸汽轮机的替代涡轮机。
Rapp and Fleming通过电子邮件告诉我：“我们认为，该系统对我们脱碳的努力会产生巨大影响。”
从理论上讲，使用这种新涡轮机改装的发电厂可能会产生66％的能量。鉴于80％仅美国发电厂的升级可能是升级的候选人，功率输出和二氧化碳排放的好处可能是巨大的。
怎么运行的
无论使用天然气，煤炭，核反应堆还是太阳能都没关系：所有热电厂都使用蒸汽轮机将热量转化为电力。基本上，这些涡轮机是充满刀片的大转子，在巨大的金属箱中放在巨大的滚珠轴承中。他们使用的是植物使用的任何热源的水。然后，水变成高压蒸汽，将转子推动。反过来，该转子会移动为实际发电机提供动力的轴。
这个新系统将涡轮机内的水换成二氧化碳的形式。(Technically speaking, the process runs on what’s called an sCO2 Brayton cycle.) The cycle itself is not new: First patented by American mechanical engineer and inventor George Brayton in 1872, the cycle is used in modern gas turbine and air-breathing jet engines. What is new, however, is how the team at Sandia implemented the usage of what’s called “supercritical” CO2.
拉普告诉我：“我相信1960年代，在布雷顿周期中使用二氧化碳作为工作流体的想法很老。”但这是不可能的，因为该技术还没有。
SCO2 Brayton循环使用超临界二氧化碳旋转涡轮机，这种化合物在如此高的压力和热量下以液体和气体的作用。由于循环是关闭的，因此超临界二氧化碳永远不会逃脱到大气中，而是将其冷却和加热的无限环中。
这与传统的蒸汽轮机（称为兰金周期）的动力相同，但与SCO2 Brayton周期不同的是更高Rapp说，“传统的蒸汽兰金循环可以实现约33％的热效率，” Rapp说：“传统的蒸汽兰金周期可以从相同数量的原始材料中伸出更多的功率，这意味着它可以从相同数量的原始材料中伸出更多功率，”“ SCO2 Brayton周期有可能达到50％的热效率。”
在他们的测试中，桑迪亚国家实验室的团队使用热交换器将超临界二氧化碳加热至315摄氏度（599华氏度）。将SCO2注入涡轮机中，驱动轴，该轴旋转一条盘绕的铜线，该铜线与发电机的磁铁相互作用以产生电力。当它离开涡轮机时，SCO2在热量恢复单元中冷却。从那里开始，它传递到一个压缩机，该压缩机在进入称为恢复器的设备之前再次升高了压力，该设备将SCO2加热，并在上一步中收集的过量热能。
一旦加热，SCO2将重新进入主加热器以再次开始周期。所有这些都由智能中风的电子电路控制，以使一切都不间断地运行。
根据弗莱明（Fleming）的说法，在这项测试中，生产了10千瓦，并成功地注入了Sandia-Kirkland网格50分钟，而不会使用市售电子产品中断，这是一个显着的一步。
新希望
有了概念验证，实验计划已开始与较大的电力部门合作。
Rapp and Fleming告诉我：“有许多公司正在从事这项技术，而集中的太阳能和废热恢复方面有一些令人兴奋的发展，看起来它们可能是SCO2 Brayton周期的第一个商业应用。”
现在，他们想收集有关如何最好地控制系统的更多操作数据，并且还可以证明理论效率在实验上是可以实现的。他们说：“这将增加对技术的信心，并希望有助于加快其采用速度。”
如果一切都按预期工作，最终目标是用这些更有效的涡轮改造当今的发电厂。但是自然地，团队需要证明该系统的可行性，将其扩展到大规模运营所需的更高功率水平，并将其出售给可能是规避风险的行业。
拉普说：“目前正在建设示威活动，广泛行业的兴趣肯定正在增长。”“我希望这些第一个系统将在未来三到五年内运行。”