• 2018年9月5日-6日
    杭州国际博览中心
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用二氧化碳来产生能量:突破性零排放发电站测试开始
 德克萨斯州拉波特市,一个工程师团队在过去几周一直在对首个使用纯二氧化碳气流而不是空气驱动涡轮的发电站进行测试。如果这项NET Power (达勒姆市, 北卡罗来纳州)的零排放发电技术成功了的话,从化石燃料转向清洁能源的新时代就快来临了。

 

      在得到了1亿4000万美元的投资后,NET Power公司在2016年3月开始建设这个设计产能为25兆瓦的发电站,并于去年竣工。现在这个发电站正在对燃烧室进行一系列测试——该燃烧室由日本工业巨头东芝公司建造,是独一无二的设备,它将为整个发电站提供能量。如果测试按计划进行的话,NET Power将会在年末连接涡轮和燃烧室,届时发电厂正式投入发电。

 

      工作人员表示,最近的测试都十分顺利。“我们都很乐观”,化学工程师、该设备的主要设计者Rodney Allam说。Allam现在是8 Rivers科技公司的合作伙伴,这个公司以及伊利诺伊州芝加哥市的主要供电商Exelon和德克萨斯州休斯顿市的能源服务公司McDermott International共同拥有NET Power。


      La Porte发电站和普通的发电站的不同之处在于它核心的二氧化碳循环。通常情况下,发电站燃烧化石燃料来产生推动涡轮的水蒸气,并排放出燃烧的产物二氧化碳。


      NET Power发电站的设计恰恰相反——推动涡轮的不是水蒸气,而是加热加压的二氧化碳气体。在发电过程的第一步中,整个系统会被注满二氧化碳;就像传统发电中水被加热成水蒸汽一样,系统内的二氧化碳也会被加热以提供驱动涡轮的动力。

 

      接着,燃烧室中天然气和氧气的混合物会被点燃——这些气体都是由另一个独立的设备从大气中直接提取的。天然气和氧气的燃烧不仅会加热管道中的二氧化碳来转动涡轮,还生成了新的二氧化碳——这些额外的二氧化碳会被吸走以平衡整个系统中气体的含量。

 

能源经济

 

       因此,这个新型发电站的产物是纯二氧化碳气体——它可以被可控地填埋、导入管道,而不是排入大气层中。这让它比使用现有技术,从传统发电站排放的废气中抽取二氧化碳更有优势;后者不仅使得发电成本更高,还会减少大约20%的产电能。

 

      Allam表示,如果一切顺利的话,NET Power的技术能做到像传统火力发电站一样便宜、高效地发电,并且还有其他获利途径。比如说,石油公司可以将从这个发电站购买多余的二氧化碳注入油井中以增加产油量。NET Power还可以出售发电站的空气分离设备,从大气中分离出的氮气和氩气。

 

      在传统火电站中,休斯顿的一个煤炭火力发电站已经配备了捕获排放气体中二氧化碳的技术,并且也已经将收集的二氧化碳销售到附近的油田中了。这个设施由斥资10亿的Petra Nova项目在2017年1月完成;它使用了一种胺类溶剂来吸收排放气体中的二氧化碳。这项技术可以吸收每个发电单元气体排放量三分之一的二氧化碳,每年最多可以吸收10万吨二氧化碳。

 

     但莱斯大学(休斯顿市)的大气科学家Daniel Cohan透露,这个NRG能源(普林斯顿市,新泽西州)和JX日本油气勘探公司(东京)的联合项目其实依赖着美国能源部1亿9千万美元的资金和额外的油田收入才能获利。而与之相对的是,NET Power声明他们的二氧化碳发电厂项目在出售多余的二氧化碳之前就能获利。“如果这个发电站按照他们的设想运行的话,(巨大的好处)会让你怀疑为什么还要继续建造传统的发电站”,Cohan说,“但这项新技术还有很多不确定性。”

 

障碍在前方

 

      对于这个发电站来说,最主要的挑战之一是如何保证氧气和甲烷能在二氧化碳的存在下完全燃烧——毕竟,二氧化碳通常的作用是灭火。目前来说,NET Power解决这个问题的进度已经比原计划延迟几个月了;但项目负责人说延迟的原因是东芝公司决定在发电厂所在地测试燃烧室,而不是把燃烧室送到一个独立的测试设备上进行测试,因此需要在完成建设的发电厂上安装和重新配置相关的设备。

 

     “当发电厂投产发电之后,NET Power的工程师也面临着保证发电站按设计效率发电的挑战”,Howard Herzog表示。Howard在麻省理工学院研究二氧化碳的捕获和封存课题。

 

      NET Power的工作人员表示他们会利用最近扩大的美国政府税收抵免政策来发展他们的二氧化碳捕获和储存项目;他们计划2021年投产一个300兆瓦的发电站。但Bill Brown,该公司的首席执行官,表示公司并不依赖政府的补贴,并且已经在国外寻找潜在的客户和制造商了。该公司也在留意二氧化碳的潜在市场——二氧化碳将变成一种便宜的化学原料。

 

       “我们不依赖政策环境来计划公司的发展”,Brown说,“我们依靠的是科学技术。”


来源于:环球科学;作者:Jeff Tollefson