В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ ведется работа над энергетической установкой на основе CO2-цикла с кислородным сжиганием топлива. Разработка напрямую связана с международной климатической повесткой по снижению антропогенных выбросов для ограничения изменения глобальной температуры.
«Основа установки — энергетический цикл, в котором рабочим телом является углекислый газ. Это перспективный вариант, поскольку излишки газа могут улавливаться без каких-то дополнительных технических сложностей.
Добываемый из-под земли в форме органического топлива углерод сжигают в кислородной среде и получают рабочее тело — углекислый газ. Углекислый газ и небольшое количество водяных паров поступают в турбину и вращают ее (так осуществляется работа в энергетической установке), а избыток газа затем отправляют на захоронение под землю. Таким образом, обеспечивается нулевой выброс в атмосферу, что соответствует цели современных климатических повесток — минимизировать антропогенный выброс. В традиционных энергетических установках нужны сложные дорогостоящие системы очистки выбросов, а в установке, над которой мы работаем, таких проблем нет, потому что используется чистое топливо (газ) и кислород. В этой установке нет оксидов азота, серы, балластного азота в составе воздуха, все выбросы полностью улавливаются. Значимость разработки заключается в том, что мы используем ископаемое топливо с околонулевым воздействием на атмосферу», — рассказал аспирант кафедры тепловых электрических станций НГТУ НЭТИ Иван Садкин.
Как отмечает разработчик, сфера применения установки — энергетика больших мощностей, наиболее рациональные масштабы — это крупные энергоустановки 100 мегаватт и больше. По предварительным оценкам, разработка по стоимости находится в зоне конкурентоспособности с традиционными решениями. Однако имеется ряд технологических сложностей, обусловленных использованием нестандартных компоновок и нового оборудования. В России нет подобных реализованных аналогов, а в мире всего одна опытно-промышленная установка — в США. В ней реализован цикл Аллама. Нами запатентован собственный цикл «Способ производства электроэнергии на основе закритического CO2-цикла».
В настоящее время разработка находится на стадии теоретических изысканий. «Мы анализируем различные конфигурации энергоустановки для того, чтобы определить наиболее эффективные и целесообразные компоновочные решения. В дальнейшем на их основе можно сформировать более детальный концепт энергоблока, который будет обоснован в нашей научной базе. Мы получим ответы на вопросы: а почему мы выбираем такую конструкцию, такие параметры? почему это топливо наиболее эффективно? какие нужны геологические структуры для того, чтобы захоронить эти выбросы? Сейчас мы работаем с газом, планируем перейти на уголь, варианты его газификации и использования в СО2-цикле с полным улавливанием парниковых газов. Создание угольной углерод-нейтральной технологии является очень перспективной задачей и могло бы иметь экспортный потенциал», — добавил Иван Садкин.
Данная научно-исследовательская работа поддержана стипендией Президента РФ, а также грантом Российского научного фонда и грантом НГТУ НЭТИ. Финансовые средства направлены на разработку методических основ исследования подобных технологий: подготовку инструментария, базы, с помощью которой можно оценивать подобные технические решения с точки зрения термодинамики, энергетики и экономики. Комплексную оценку технологии на природном газе предполагается завершить к концу 2024 года.