Forskere skaber innovativ model for superkritisk kuldioxid-kraftproduktion

Southwest Research Institute og University of Texas i San Antonio samarbejder om at indhente data til en beregningsmodel for superkritisk kuldioxid (sCO) ₂ ) energiproduktion. Arbejdet, ledet af Jacob Delimont fra SwRI's Mechanical Engineering Division og Christopher Combs fra UTSA's College of Engineering, understøttes af en $125, 000 tilskud fra Connecting through Research Partnerships (Connect)-programmet.

sCO ₂ er kuldioxid holdt over en kritisk temperatur og et kritisk tryk, hvilket får den til at virke som en gas, mens den har samme massefylde som en væske. Det er også ugiftigt og ikke brændbart, og dens superkritiske tilstand gør sCO ₂ en meget effektiv væske til at generere strøm, fordi små ændringer i temperatur eller tryk forårsager betydelige skift i dens tæthed. Typisk, nuværende kraftværker bruger vand som termisk medium i kraftcyklusser. Udskiftning af vand med sCO ₂ øger effektiviteten med hele 10 procent.

På grund af effektiviteten af ​​sCO ₂ som et termisk medium, kraftværksturbomaskineri kan være en tiendedel af størrelsen af ​​konventionelle kraftværkskomponenter, giver mulighed for at mindske det miljømæssige fodaftryk samt byggeomkostningerne for eventuelle nye faciliteter.

Delimont og Combs planlægger at arbejde med en direkte fyret sCO ₂ cyklus, som involverer tilsætning af brændstof og ilt direkte til CO ₂ strøm, får det til at brænde, frigive varme, og opret sCO ₂ .Denne nye type strømkredsløb giver mulighed for højere effektivitet og lavere drivhusgasemissioner.

"Denne strømcyklus giver mulighed for at opfange 100 procent af CO ₂ emissioner, der ellers ville ende i vores atmosfære, " sagde Delimont. "Den tilfangetagne CO ₂ har mange potentielle anvendelsesmuligheder, herunder flere applikationer i olie- og gasindustrien og endda kulsyreindholdet i daglige læskedrikke. "

Udfordringen, holdet står over for, er den direkte affyrede sCO ₂ elproduktion er en så ny teknologi, at man ved meget lidt om forbrændingsprocessen. For at nå deres mål, Delimont og Combs vil samarbejde om at indsamle data for at validere en beregningsmodel for en sCO ₂ brænder.

"Dataene for modellen eksisterer ikke, så først skal vi anskaffe det, " sagde Delimont.

At visualisere afbrændingen af ​​sCO ₂ brændstof, UTSA vil levere optiske linser og lasersystemer samt Combs' ekspertise inden for de optiske teknikker, der er nødvendige for at visualisere flammen i det direkte-brændende brændkammer.

"Når vi kan visualisere forbrændingsprocessen, vi kan bruge beregningsmodeller til at designe det nødvendige forbrændingsudstyr for at gøre denne energiproduktionsproces til virkelighed, " sagde Delimont.

Programmet Connecting through Research Partnerships sponsoreret af kontoret for vicepræsidenten for forskning, Økonomisk udvikling, og Knowledge Enterprise på UTSA og Executive Office hos SwRI, er en bevillingsmulighed, der tilbydes for at styrke et større videnskabeligt samarbejde mellem de to institutioner og for at øge både UTSAs og SwRIs forskningsfinansieringsgrundlag med samarbejdsprogrammer på tværs af campus.