La tecnología de CO2 supercrítico se probará y luego se escalará en los próximos 10

El CO2 supercrítico puede aumentar la eficiencia de la conversión de calor en energía desde un 39% hasta un 50-60%.

Se necesitan materiales con resistencia a la corrosión. La aleación 740 (titanio, níquel, cromo, aluminio) pierde entre 1 y 2 micrones por año a 750C.

El DOE anunció en octubre de 2016 que estaba construyendo una central eléctrica prototipo que utiliza turbinas de CO2 supercrítico. Cuando el proyecto de $ 80 millones entre en línea en unos seis años, generará 10 megavatios de energía, suficiente para operar unos pocos miles de hogares. Las turbinas de CO2 supercrítico pueden comenzar a reemplazar en masa a las turbinas de vapor tradicionales después de aproximadamente una década.

Dos tercios de la electricidad en los Estados Unidos se genera a partir de combustibles fósiles a través de turbinas de vapor alimentadas por combustión. Para alcanzar las altas temperaturas necesarias para una alta eficiencia, primero se debe vaporizar el vapor del agua líquida. El vapor se calienta aún más, se expande a través de la turbina y se condensa en agua en el otro lado. En este proceso, llamado ciclo de Rankine, el paso de vaporización es un cambio de fase que requiere una gran entrada de calor pero no genera un aumento de temperatura (o eficiencia). Las turbinas de vapor avanzadas intentan evitar el cambio de fase yendo a condiciones supercríticas, pero los intentos de agotar el calor a bajas temperaturas hacen que partes de este ciclo operen justo por encima del punto crítico del agua (374°C y 218 atm). Cerca de este punto, la capacidad calorífica del vapor aumenta considerablemente, por lo que hasta el 36 % de la entrada total de calor aún se destina a un proceso similar a un vaporizador a baja temperatura (consulte la figura). Al cambiar de vapor a CO2 supercrítico (scCO2) y ejecutar un ciclo Brayton (el mismo ciclo que ejecutan las turbinas de gas natural), se puede evitar el paso del "vaporizador", lo que brinda la oportunidad de reemplazar las plantas de vapor subcrítico con un ciclo que podría estar arriba. hasta un 30% más eficiente. Se espera que estas ganancias persistan en los tamaños de turbina más pequeños adecuados para la recolección de energía solar térmica.

NET Power inventó y está comercializando un novedoso sistema de energía que produce electricidad a partir de gas natural que tiene un costo competitivo con las tecnologías actuales y genera cero emisiones atmosféricas, lo que elimina la chimenea por completo. Este sistema se basa en un nuevo ciclo termodinámico, el Ciclo Allam, llamado así por su inventor principal, Rodney Allam.

Considerado como un gran avance en la tecnología de generación de energía, el Ciclo Allam utiliza un ciclo de CO2 supercrítico de alta presión, altamente recuperable y con oxicombustible que hace que la captura de carbono sea parte del proceso central de generación de energía, en lugar de una ocurrencia tardía. El resultado es una generación de energía de alta eficiencia que produce inherentemente un subproducto de CO2 con calidad de tubería sin costo alguno para el rendimiento del sistema.

El CO2 producido por la combustión en el ciclo Allam se recicla varias veces al combustor, produciendo un fluido de trabajo que es principalmente CO2 puro a alta presión. Al usar un fluido de trabajo de CO2 a presiones muy altas en lugar de vapor, NET Power puede evitar los "cambios de fase" que hacen que los ciclos de vapor sean tan ineficientes. En lugar de impulsar un ciclo de vapor y perder energía térmica en una chimenea, NET Power mantiene el calor dentro del sistema, lo que significa que se necesita menos combustible para que la turbina alcance la temperatura de funcionamiento requerida.

Las plantas de energía NET emplean un proceso llamado oxicombustión, donde el combustible se quema con oxígeno puro en lugar de aire ambiental. El oxígeno es preferible al aire porque el aire es casi un 80% de nitrógeno. Cuando se quema, el nitrógeno crea NOx, un contaminante nocivo. La oxicombustión permite que las plantas de NET Power eliminen virtualmente toda la producción de NOx.

Las plantas de energía NET requieren una unidad de separación de aire (ASU) para separar el oxígeno del aire ambiental para la oxicombustión. Las ASU son tecnologías bien conocidas, pero su aplicación en la industria de la energía se ha visto obstaculizada por los altos costos de capital y los requisitos de energía. NET Power supera estos desafíos de varias maneras. Las plantas de energía NET no requieren todo el equipo asociado con un ciclo de vapor, por lo que pueden usar este costo de capital "ahorrado" para agregar una unidad de separación de aire sin arruinarse. Además, NET Power tiene una mayor eficiencia de arranque, o eficiencia "bruta", que los sistemas tradicionales, ya que se han eliminado las pérdidas de energía a base de vapor; esto significa que las plantas de NET Power pueden absorber el consumo de energía de una ASU sin dejar de ser altamente eficientes.

NET Power anunció en marzo de 2016 que había comenzado la construcción de una planta de energía primera en su tipo que validará un nuevo sistema de energía de gas natural que produce electricidad de bajo costo con cero emisiones atmosféricas, incluido el dióxido de carbono. NET Power es una colaboración entre Exelon Generation, CB&I y 8 Rivers Capital. La planta de demostración de 50 megavatios se está construyendo en La Porte, Texas.

Brian Wang es un líder de pensamiento futurista y un popular bloguero científico con 1 millón de lectores al mes. Su blog Nextbigfuture.com está clasificado como blog de noticias científicas n.º 1. Cubre muchas tecnologías y tendencias disruptivas, que incluyen espacio, robótica, inteligencia artificial, medicina, biotecnología antienvejecimiento y nanotecnología.

Conocido por identificar tecnologías de vanguardia, actualmente es cofundador de una startup y recaudador de fondos para empresas de alto potencial en etapa inicial. Es el Jefe de Investigación de Asignaciones para inversiones en tecnología profunda y Angel Investor en Space Angels.

Orador frecuente en corporaciones, ha sido orador de TEDx, orador de Singularity University e invitado en numerosas entrevistas para radio y podcasts. Está abierto a hablar en público y asesorar compromisos.