水蒸氣已OUT 新式「二氧化碳渦輪」較傳統高效三成 發電更環保

撰文:歐敬洛
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我們知道二氧化碳是導致地球暖化的頭號元兇,而二氧化碳往往是發電時燒煤或燃油的過程中產生的,到底有沒有方法改變這現象?今日科學家已找到方法,讓發電站從「排出」二氧化碳,變成「使用」二氧化碳。倘能真的廣泛應用,全球能源應用或將揭開全新一章。

新式發電機利用二氧化碳發電,而且機組僅為一般的十分之一大小,便可做到傳統以水蒸氣推動渦輪的發電效果。(Irwin and Moullec/Science)

不論是燒煤、核能還是太陽能,今天大部分發電廠的發電原理都相同───利用大量熱力將水加熱成蒸氣,再推動渦輪產生磁場發電,只是功率和副產品有分別。這種依賴水蒸氣推動渦輪的發電方法又稱為朗肯循環(Rankine Cycle),已沿用一個世紀有多。

  加壓二氧化碳比煲水高效

朗肯循環雖然非常實用,但存在一個問題:功效頗低。物質轉換成另一個形態需要吸收或放出能量,而水變成水蒸氣正好需要大量能量,因此發電廠中的燒煤或核能實際浪費了大量能量在「煲水」,是頗沒效率的做法。

然而,二氧化碳就不同了。二氧化碳和水蒸氣都是氣體,只要讓二氧化碳直接推動渦輪不就可以了嗎?「利用二氧化碳推動渦輪可以省卻轉換形態的能量,又可節省資源。」負責這項試驗設計的歐文(Levi Irwin)說道,他在《科學》期刊上發表過有關利用「二氧化碳渦輪發電」的論文。

歐文表示道,只要二氧化碳加壓成「超臨界」狀態,就能達到水蒸氣的效果。而二氧化碳因容易加壓關係,花費能量遠比煲水來得少,因此一個更細小的渦輪就能發同樣的電:「新的二氧化碳渦輪比傳統渦輪能增加30%的效率。」

今天大部分發電站都是採用傳統的水蒸氣渦輪,不論是燒煤、核能還是太陽能。(視覺中國)

  為環保踏出重要一步

二氧化碳加壓不都是需要能量嗎?的確要加壓二氧化碳最終還是得燒煤或使用核能,但因新發電機組效率更高,可以減少浪費達至減排;而且二氧化碳可以直接收集燒煤或其他工廠排出的廢氣,達致一定環保效用。

歐文的團隊已和NET Power公司合作,今年內在美國德州實驗場建造首個原形機,若然成功將推廣至其他發電站使用。NET Power亦預計在2021年前建成一個新的發電站,為最少20萬用戶供電。

(Wired/Popular Mechanics)