«У нас есть сила» — испытания технологии Sandia поставляют электроэнергию в сеть

Этот углекислый газ, который остается внутри системы и не выделяется в виде парникового газа, может быть намного горячее пара — 1290 градусов по Фаренгейту или 700 по Цельсию.

К

Опубликовано

Первое испытание передовой технологии цикла Брайтона позволило подать электроэнергию в местную сеть

АЛЬБУКЕРК, Нью-Мексико — Впервые исследователи Sandia National Laboratories доставили электроэнергию, вырабатываемую новой энергосистемой, в электрическую сеть базы ВВС Сандия-Киртланд.

Логан Рэпп (слева) и Дэррин Флеминг, инженеры-механики Sandia National Laboratories, стоят рядом с системой управления испытательным контуром цикла Брайтона для сверхкритического диоксида углерода. Ранее в этом году инженеры впервые поставили в сеть электроэнергию, произведенную этой системой. (Фото Брета Леттера)

Система использует нагретый сверхкритический диоксид углерода вместо пара для выработки электроэнергии и основана на замкнутом цикле Брайтона. Цикл Брайтона назван в честь инженера 19-го века Джорджа Брайтона, который разработал метод использования горячей жидкости под давлением для вращения турбины, очень похожей на реактивный двигатель.

Сверхкритический диоксид углерода — это нетоксичный, стабильный материал, который находится под таким большим давлением, что действует как жидкость и газ. Этот углекислый газ, который остается внутри системы и не выделяется в виде парникового газа, может быть намного горячее пара — 1290 градусов по Фаренгейту или 700 по Цельсию. Частично из-за этого тепла цикл Брайтона потенциально может быть гораздо более эффективным при преобразовании тепла электростанций — атомного, природного газа или даже концентрированной солнечной энергии — в энергию, чем традиционный паровой цикл Ренкина. Поскольку в цикле Ренкина при превращении пара обратно в воду теряется очень много энергии, не более трети энергии пара может быть преобразовано в электричество. Для сравнения, цикл Брайтона имеет теоретическую эффективность преобразования более 50 процентов.

«Мы стремились достичь этого в течение ряда лет, и возможность продемонстрировать, что мы можем подключить нашу систему через коммерческое устройство к сети, является первым мостом к более эффективному производству электроэнергии», — сказал Родни Кейт, менеджер для группы передовых концепций, работающей над технологией цикла Брайтона. «Может быть, это просто понтонный мост, но это определенно мост. Возможно, это звучит не очень важно, но это был настоящий путь сюда. Теперь, когда мы можем пересечь реку, мы сможем сделать гораздо больше».

Схема простого испытательного цикла Брайтона с замкнутым контуром, разработанного Sandia National Laboratories. Рабочей жидкостью, которую сжимают, нагревают и расширяют для производства энергии, является сверхкритический диоксид углерода. Сверхкритический диоксид углерода — это нетоксичный, стабильный материал, который находится под таким большим давлением, что действует как жидкость и газ. (Изображение предоставлено Национальными лабораториями Сандиа)

12 апреля команда инженеров Sandia нагрела свою сверхкритическую систему CO2 до 600 градусов по Фаренгейту и подавала электроэнергию в сеть почти на час, временами производя до 10 киловатт. Десять киловатт — это немного электроэнергии, средний дом потребляет 30 киловатт-часов в день, но это значительный шаг. По словам Дэррина Флеминга, ведущего исследователя проекта, в течение многих лет команда сбрасывала электроэнергию, полученную в результате их испытаний, в банк резистивной нагрузки, похожий на тостер.

«Мы трижды успешно запускали нашу турбину-генератор-компрессор в простом цикле Брайтона со сверхкритическим CO2 и трижды проводили контролируемые остановки, а также стабильно подавали мощность в сеть Сандия-Киртланд в течение 50 минут», — сказал Флеминг. «Самое главное в этом испытании — то, что мы убедили Сандиа согласиться взять власть. Нам потребовалось много времени, чтобы получить данные, необходимые для подключения к сети. Любой человек, контролирующий электрическую сеть, очень осторожно относится к тому, что вы синхронизируете с его сетью, потому что вы можете нарушить работу сети. Вы можете эксплуатировать эти системы в течение всего дня и сбрасывать электроэнергию в блоки нагрузки, но подача даже небольшой мощности в сеть является важным шагом».