Построена первая в мире газовая электростанция с нулевыми выбросами CO2

В основе технологии — принципиально новая газовая турбина, которая увеличивает эффективность электростанции до 80% и позволяет сбрасывать диоксид углерода не в воздух, а под землю.

Главной проблемой электростанций на ископаемом топливе являются парниковые выбросы. В таких странах, как Норвегия, где за превышение допустимого уровня загрязнения атмосферы предусмотрены огромные штрафы, владельцы вынуждены устанавливать углеродные ловушки. Но в большинстве стран предприятия продолжают выбрасывать в воздух вредные парниковые газы, поскольку обслуживание существующих технологий очистки отнимает 20% эффективности электростанции. Основатель стартапа Net Power Билл Браун вместе со своим другом Майлсом Палмером из МТИ решили спасти индустрию, реформировав ее с помощью новейших технологий.

Для этого они пригласили в свою команду Родни Аллама — инженера-химика на пенсии, который много лет был начальником отдела исследований и разработок специализированного поставщика газа в Европе. Уже через несколько месяцев он представил принципиально новый тип газовой турбины, которую нарисовал по-старинке, на бумаге. Все вычисления Аллам делал с помощью инженерного калькулятора, поэтому Net Power даже пришлось нанимать компанию, которая преобразовала бы его чертежи в современную компьютерную модель. Эти же инженеры подтвердили, что строительство такой турбины практически осуществимо.

Пилотный проект по новой технологии построили в Хьюстоне, инвестировав в новую газовую электростанцию $150 млн. Размером она с футбольное поле — совсем маленькая по сравнению с традиционными аналогами. Модернизировать несколько паровых турбин высокого давления в те, что соответствуют «циклу Аллама», Net Power помогла японская компания Toshiba. Новая газовая турбина получилась размером в 1/10 обычной турбины и может поместиться в комнату площадью 5,6 кв.м. При этом, она остается такой же мощной, благодаря более эффективной передаче тепла с помощью сверхкритического флюида.

В маленькой турбине природный газ сжигается в камере сгорания в среде чистого кислорода, а производится только водяной пар и диоксид углерода. Причем, камера уже заполнена сверхкритической двуокисью углерода под высоким давлением и температурой. Камера сгорания вырабатывает углекислый газ и некоторое количество водяного пара. Затем эту высокотемпературную смесь под высоким давлением направляют в газовую турбину, где энергия давления вращает вал и вырабатывает электричество. Охлажденная газовая смесь выходит из турбины, где разделяется на части. Необходимое количество диоксида углерода сжимается до сверхкритического состояния и возвращается в камеру для поддержания необходимой циркуляции газа в системе. Оставшийся поток диоксида углерода может быть захоронен под землей, а чистая вода сбрасывается.

Эффективность теплопередачи в этом процессе настолько высока, что каждая единица энергии в используемом в «цикле Аллама» природном газе производит 0,8% электричества. То есть, топливная эффективность такой электростанции будет 80% (для сравнения, эффективность многих российских электростанций не превышает 21-22%, для американских это примерно 60%).

Строительство пилотного проекта Net Power уже завершено, электростанцию подключат к сети уже в 2018 году. Она будет производить 50 МВт энергии — этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством 40 000 домов. Компания собирается продавать лицензии на использование своей технологии, чтобы не строить новые промышленные объекты самостоятельно. Несмотря на популярность возобновляемых источников, Net Power считает, что с массовым переходом на электрические автомобили спрос на электричество возрастет, как никогда. Поэтому у природного газа может быть хорошая перспектива: если электростанция остается не менее эффективной, но при этом не загрязняет окружающую среду, почему бы не использовать ископаемое топливо?