De eerste commerciële sCO2-turbine draait in China en laat zien hoe superkritisch CO2 stoom kan vervangen, met tot 50% hogere netto-elektriciteitsopbrengst.
Voor het eerst in de geschiedenis draait een commercieel energiecentrale op iets anders dan stoom. Chaotan One, de wereld’s eerste commerciële krachtcentrale die gebruikmaakt van superkritisch CO2 (sCO2), is nu operationeel in een staalfabriek in de provincie Guizhou. Met deze innovatie maken we een flinke sprong in efficiëntie en starten we mogelijks een nieuw hoofdstuk in energieopwekking.
Het einde van een eeuwoude traditie
Sinds de uitvinding van de stoommachine heeft de wereld energie opgewekt door water in stoom om te zetten. Stoom was letterlijk en figuurlijk de motor achter de Industriële Revolutie en stelde mensen voor het eerst in staat om brandstof niet alleen voor warmte maar ook voor mechanisch werk te gebruiken.
Door de jaren heen zijn stoommachines en -turbines efficiënter geworden, maar het werkmedium bleef hetzelfde: water. Wetenschappers ontdekten echter dat een groot deel van de energie verloren gaat bij het omzetten van water in stoom, een proces dat zowel tijd- als energie-intensief is.
Superkritisch CO2 als gamechanger
Wanneer CO2 boven 31 °C en 1070 psi (7,37 MPa) wordt gebracht, komt het in een superkritische toestand waarin het zowel gas- als vloeistofachtige eigenschappen vertoont.
Het gasachtige karakter zorgt voor lage weerstand, terwijl de vloeibare dichtheid meer kracht geeft om een turbine aan te drijven. Belangrijker nog: het kost minder energie om CO2 superkritisch te maken dan water om te zetten in stoom. Hierdoor kan aanzienlijk meer van de gebruikte energie daadwerkelijk worden omgezet in elektriciteit.
Chaotan One
De eerste commerciële sCO2-generator, genaamd Chaotan One, staat in een staalfabriek in Liupanshui, Guizhou. De installatie bestaat uit twee units van elk 15 megawatt en werd vorige maand aan het elektriciteitsnet gekoppeld. De centrale benut restwarmte van de staalproductie om stroom te genereren, een slimme manier om industriële energie-efficiëntie te verhogen.
Efficiëntie en eenvoud
Volgens Chinese media kan Chaotan One de netto-elektriciteitsopwekking met 50 procent verhogen in vergelijking met traditionele stoomtechnologieën, terwijl de totale efficiëntie van de centrale meer dan 85 procent kan bereiken.
Daarnaast is het ontwerp van de sCO2-turbine eenvoudiger, bevat het minder componenten en is het onderhoudsvriendelijker dan conventionele stoomturbines. Als Chaotan One de test der tijd doorstaat, kan CO2 uitgroeien tot een standaardmedium en stoomtechnologie minder relevant maken.
China als eerste
China en de VS hebben beiden onderzoek gedaan naar sCO2-generatoren. In de VS werken instituten zoals het Southwest Research Institute (SwRI) al jaren aan experimentele prototypes, waaronder systemen die sCO2 combineren met vloeibare zuurstofopslag om efficiëntie en flexibiliteit te verbeteren.
Toch is China de eerste die de technologie op commerciële schaal inzet. Deze stap toont dat het land niet alleen experimentele kennis bezit, maar ook de capaciteit heeft om innovatieve energietechnologieën daadwerkelijk in de praktijk te brengen.
Technologische revolutie in de maak?
Chaotan One toont dat ook kleine tot middelgrote thermische bronnen elektriciteit efficiënt kunnen opwekken. Als energiebedrijven sCO2-generatoren op grotere schaal inzetten, verbetert dit de wereldwijde energie-efficiëntie aanzienlijk en versnelt het de overgang naar duurzamere energieproductie.
De overstap van stoom naar superkritisch CO2 in commerciële energiecentrales kan een technologische revolutie ontketenen. China heeft het eerste praktische voorbeeld neergezet, en de wereld kijkt nu nieuwsgierig naar de mogelijkheden van deze nieuwe, veelbelovende energietechnologie.
