Чистая генерация на основе «Цикла Аллама»: первая в мире ТЭС с нулевыми выбросами в окружающую среду

9 апреля, в нулевой день VIII Саммита «Глобальная энергия» лауреат премии «Глобальная энергия» 2012 года, член Международного комитета по ее присуждению, технический директор Net Power LLC Родней Аллам рассказал студентам Технологического института Карлсруэ (Германия) о первой в мире ТЭС, которая работает на основе специального цикла, названного в его честь. Технология позволяет генерировать недорогую и чистую энергию из углеводородных топлив без вредных выбросов в окружающую среду.

Инновация лауреата «Глобальной энергии» позволяет не только сдерживать климатические изменения, что является важнейшей целью Парижского соглашения по климату, но и вносит вклад в устойчивое развитие энергетики. Улавливая весь углекислый газ, произведенный при сжигании природного, технология также обеспечивает выработку электричества по той же низкой цене, как и другие современные газовые турбины.

Отметим, что Родней Аллам долгие годы занимался проблемами снижения выбросов CO2, NOx и SOx на угольных ТЭС и разработал технологию для улавливания отходящего углекислого газа, которая позволяет не выбрасывать его в атмосферу, а сжижать и закачивать под землю на глубину порядка 1 км через скважины, оставшиеся после выработки нефтяных месторождений. Однако, выяснилось, что эта технология увеличивает себестоимость электроэнергии более чем на 60%, отчего эксплуатация ТЭС становится экономически невыгодной.

Изобретателю стало ясно, что необходимо придумать способ не просто утилизировать образующуюся при сжигании топлива углекислоту, но и каким-то образом включить её в термодинамический цикл. Найденное решение получило название «Цикл Аллама». Рабочим телом в нем служит выделяющаяся при сгорании топлива практически чистая углекислота в сверхкритическом состоянии, поступающая в турбину при температуре до 1200 °C и давлении более 300 атм. После прохождения через турбину и теплообменник она снова возвращается в камеру сгорания. Используя вместо пара CO2, Аллам смог избежать неэффективных фазовых переходов. Тепло остаётся внутри системы, что позволяет уменьшить количество топлива, необходимое для поддержания высокой рабочей температуры.

Ученый пояснил, что важным отличием «Цикла Аллама» от традиционных схем является кислородное сжигание горючего. Для этого на входе системы устанавливается воздухоразделительная установка, выделяющая из воздуха чистый кислород, в котором и происходит сжигание ископаемого топлива — газифицированного угля или природного газа.

В настоящее время в Ла-Порте, штат Техас, США, идет строительство электростанции электрической мощностью 50 МВт, которая продемонстрирует работу новейшей энергетической системы на основе кислорода и природного газа с нулевыми выбросами в атмосферу, используя технологию «Цикла Аллама».

Технологический институт Карлсруэ входит в ассоциацию исследовательских университетов Гельмгольца и, помимо задач государственного университета, выполняет крупные исследования национального масштаба. Выполняя три основные задачи, а именно – исследования, предоставление высшего образования и разработка инноваций – около 9300 специалистов сотрудничают в широком диапазоне дисциплин в области естественных и инженерных наук, экономики, гуманитарных и социальных наук. Технологический институт Карлсруэ занимает лидирующие позиции в лучших рейтингах.