水蒸气已OUT 新式“二氧化碳涡轮”较传统高效三成 发电更环保

撰文: 欧敬洛
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我们知道二氧化碳是导致地球暖化的头号元凶,而二氧化碳往往是发电时烧煤或燃油的过程中产生的,到底有没有方法改变这现象?今日科学家已找到方法,让发电站从“排出”二氧化碳,变成“使用”二氧化碳。倘能真的广泛应用,全球能源应用或将揭开全新一章。

新式发电机利用二氧化碳发电,而且机组仅为一般的十分之一大小,便可做到传统以水蒸气推动涡轮的发电效果。(Irwin and Moullec/Science)

不论是烧煤、核能还是太阳能,今天大部分发电厂的发电原理都相同───利用大量热力将水加热成蒸气,再推动涡轮产生磁场发电,只是功率和副产品有分别。这种依赖水蒸气推动涡轮的发电方法又称为朗肯循环(Rankine Cycle),已沿用一个世纪有多。

  加压二氧化碳比煲水高效

朗肯循环虽然非常实用,但存在一个问题:功效颇低。物质转换成另一个形态需要吸收或放出能量,而水变成水蒸气正好需要大量能量,因此发电厂中的烧煤或核能实际浪费了大量能量在“煲水”,是颇没效率的做法。

然而,二氧化碳就不同了。二氧化碳和水蒸气都是气体,只要让二氧化碳直接推动涡轮不就可以了吗?“利用二氧化碳推动涡轮可以省却转换形态的能量,又可节省资源。”负责这项试验设计的欧文(Levi Irwin)说道,他在《科学》期刊上发表过有关利用“二氧化碳涡轮发电”的论文。

欧文表示道,只要二氧化碳加压成“超临界”状态,就能达到水蒸气的效果。而二氧化碳因容易加压关系,花费能量远比煲水来得少,因此一个更细小的涡轮就能发同样的电:“新的二氧化碳涡轮比传统涡轮能增加30%的效率。”

今天大部分发电站都是采用传统的水蒸气涡轮,不论是烧煤、核能还是太阳能。(视觉中国)

  为环保踏出重要一步

二氧化碳加压不都是需要能量吗?的确要加压二氧化碳最终还是得烧煤或使用核能,但因新发电机组效率更高,可以减少浪费达至减排;而且二氧化碳可以直接收集烧煤或其他工厂排出的废气,达致一定环保效用。

欧文的团队已和NET Power公司合作,今年内在美国得州实验场建造首个原形机,若然成功将推广至其他发电站使用。NET Power亦预计在2021年前建成一个新的发电站,为最少20万用户供电。

(Wired/Popular Mechanics)