Máy phát điện chạy bằng CO2 đầu tiên trên thế giới sử dụng nhiệt thải của nhà máy thép

Tập đoàn hạt nhân quốc gia Trung Quốc (CNNC) tuyên bố máy phát điện carbon dioxide siêu tới hạn thương mại đầu tiên trên thế giới đã được kết nối với lưới điện.

CNNC cho biết hệ thống này sử dụng carbon dioxide thay cho hơi nước để truyền nhiệt. Hệ thống đã được lắp đặt tại một nhà máy sản xuất thép ở tỉnh Quý Châu, Trung Quốc. Máy phát điện đã được kết nối với lưới điện và sẽ cung cấp điện từ nhiệt thải của nhà máy.

Theo báo cáo, hai tổ máy 15 megawatt này được cho là có hiệu suất sản xuất điện từ nhiệt thải cao hơn ít nhất 50 phần trăm so với các hệ thống điện hơi nước đang được sử dụng trên toàn thế giới.

Bước đột phá trong hệ thống năng lượng sạch này hứa hẹn một tương lai mới, ngay cả đối với công nghệ hạt nhân.

Ứng dụng của máy phát điện chạy bằng carbon dioxide trong năng lượng hạt nhân

Hệ thống 15 MW do Trung Quốc xây dựng có thể được mở rộng quy mô trong tương lai để đáp ứng các nhu cầu về tiện ích và bắt đầu thay thế nhẽng biến thể hơi nước trong điện hạt nhân cũng như các ứng dụng khác.

Một bài báo của SCMP về thành tựu của Trung Quốc đề cập rằng các máy phát điện nhỏ gọn này có thể được sử dụng để sản xuất điện từ các lò phản ứng hạt nhân di động, tàu vũ trụ và nhà máy điện mặt trời.

Máy phát điện carbon dioxide siêu tới hạn hoạt động bằng cách giữ CO2 ở trạng thái sao cho nó có được các đặc tính của cả khí và lỏng. Điều này đạt được bằng cách giữ khí ở trên áp suất và nhiệt độ tới hạn.

Máy phát điện được lắp đặt tại nhà máy sản xuất thép sẽ sử dụng nhiệt thải ở nhiệt độ cao (trên 1.292 độ F) từ quá trình thiêu kết. Theo báo cáo của SCMP, trong khi hiệu suất của các nhà máy điện hơi nước ở các nguồn nhiệt độ cao chỉ đạt 40%, thì hiệu suất của máy phát điện bằng CO2 siêu tới hạn có thể đạt trên 50%.

Hơn nữa, Viện Cơ học Trung Quốc cho biết vì carbon dioxide siêu tới hạn đặc hơn hơi nước, các máy phát điện có thể nhỏ gọn hơn và được sử dụng trong không gian nhỏ hơn nhiều.

Một hệ thống tương tự đang được thử nghiệm tại Hoa Kỳ

Cần lưu ý rằng hệ thống của Trung Quốc tuyên bố là máy phát điện chạy bằng carbon dioxide thương mại đầu tiên trên thế giới được kết nối với lưới điện.

Năm 2023, một nhà máy carbon dioxide siêu tới hạn công suất 10 MW đã được các đối tác dự án là SwRI, GTI Energy, GE Vernova và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tuyên bố là "hoàn thiện về mặt cơ học" tại nhà máy thí điểm ở Texas. Nhà máy này được gọi là nhà máy thí điểm trình diễn Điện chuyển đổi siêu tới hạn (STEP).

Giai đoạn thử nghiệm đầu tiên của nhà máy STEP đã hoàn thành vào tháng 9 năm 2024. Nhà máy thí điểm đã đạt tốc độ vận hành tối đa ở nhiệt độ 932 độ F (500 độ C) và tạo ra bốn megawatt điện.

Trong giai đoạn thử nghiệm cuối cùng, dự án đặt mục tiêu đạt công suất sản xuất điện 10 MW khi vận hành ở nhiệt độ 1.319 độ F (715 độ C).

Viện Điện hạt nhân Trung Quốc đã nghiên cứu máy phát điện chạy bằng carbon dioxide siêu tới hạn trong hơn một thập kỷ.

Các hệ thống tương tự khác cũng đang được thử nghiệm trên khắp thế giới, và nó có thể tạo nên một cuộc cách mạng về năng lượng sạch. Các hệ thống nhỏ này cũng có thể được sử dụng trên tàu thủy và tàu vũ trụ.