Inovatívna turbína vo veľkosti chladničky dokáže zásobovať energiou až 10 000 domácností

Hoci zemný plyn má stále dominantné postavenie v oblasti výroby elektrickej energie, solárne a veterné zdroje sú čoraz konkurencieschopnejšie, náklady na skladovanie energie sa znižujú a v ponuke sa objavuje aj ekologický vodík. A teraz prichádza technológia superkritického oxidu uhličitého, ktorej cieľom je zmenšiť obrovské konvenčné turbíny na veľkosť domáceho spotrebiča. Americké ministerstvo energetiky sa od roku 2020 zaoberá touto technológiou ako energeticky účinnou náhradou za parné turbíny, ktoré sa dnes široko používajú v elektrárňach a sú založené na technológii z 19. storočia.

Typicky sa pohybujú v rozsahu od menej ako 100 kilowattov do viac ako 250 megawattov v závislosti od prípadu použitia. Keď sa používajú na výrobu elektriny v elektrárni, majú veľkosť autobusu alebo sú ešte väčšie. Turbíny na superkritický oxid uhličitý sú iné. Na svoje fungovanie nepoužívajú paru, ale koncentrovanú formu oxidu uhličitého (skrátene sCO₂), ktorá sa pohybuje niekde medzi plynom a kvapalinou. Ministerstvo energetiky USA predpokladá, že nové turbíny na superkritický oxid uhličitý môžu znížiť spotrebu energie v elektrárňach o 10 %, ale to je len začiatok.

Majú oveľa menšiu stopu ako ich náprotivky poháňané parou, čo vedie k zefektívneniu výroby. Na lepšiu predstavu, ministerstvo vypočítalo, že 20-metrová parná turbína by sa zmenšila na jeden meter, keby sa nahradila turbínou sCO₂. „Nad kritickým bodom sCO₂ nemení skupenstvo (t. j. nemení sa z plynu na kvapalinu). Namiesto toho podlieha zmene hustoty aj pri malých zmenách teploty a tlaku,“ vysvetľuje ministerstvo energetiky. „Táto vlastnosť umožňuje získať veľké množstvo energie pri vysokej teplote s použitím zariadenia, ktoré je relatívne kompaktné. Turbíny sCO₂  môžu byť rádovo menšie ako dnešné spaľovacie alebo parné turbíny.“

Podobne ako pri parných turbínach ani pri turbínach sCO₂ nezáleží na palive. Ministerstvo energetiky predpokladá ich nasadenie v uhoľných a plynových elektrárňach ako modernizáciu energetickej účinnosti. Ďalším príťažlivým aspektom technológie je potenciál účinnejšieho zachytávania uhlíka v elektrárňach na fosílne palivá. Z hľadiska záchrany planéty je oveľa zaujímavejšie spojenie medzi turbínami sCO₂ a koncentrovanou slnečnou energiou. Koncentračné systémy využívajú zrkadlá na zhromažďovanie a sústreďovanie tepla zo slnka.

V súčasnosti sa hľadajú spôsoby, ako znížiť náklady na systémy koncentrácie slnečnej energie. Pomoc technológie superkritického oxidu uhličitého by mohla zmeniť scenár. Energetické cykly s sCO₂ majú potenciál znížiť náklady na koncentračnú solárnu energiu tým, že oveľa účinnejšie premieňajú vysokoteplotné slnečné teplo na elektrickú energiu. Projekt Ministerstva energetiky USA pre technológiu sCO₂ má podobu novej demonštračnej elektrárne s kapacitou 10 megawattov v hodnote 155 miliónov dolárov.

Nezávislá výskumná a vývojová organizácia Southwest Research Institute je vedúcim partnerom projektu spolu s firmami GTI Energy a GE Vernova. Výstavba plášťa budovy prebiehala v rokoch 2018 až 2020, potom nasledovalo spustenie kompresora sCO₂  začiatkom tohto roka. Hoci sú nové turbíny veľké len asi ako kancelársky stôl či domáca chladnička, sú dostatočne výkonné na to, aby vyrobili elektrickú energiu pre 10 000 typických domácností. Ak všetko pôjde podľa plánu, elektráreň STEP bude plnofunkčná začiatkom roka 2024.

Zdroj: cleantechnica.com.