你呼出的“廢氣”，能發(fā)電了 ——全球首臺超臨界二氧化碳發(fā)電機組在中國“上崗”
來源：科普時報 時間：01-06 作者：陳杰
左圖為超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)實驗裝置。右圖為全球首個超臨界二氧化碳余熱發(fā)電技術(shù)“超碳一號”示范工程。（圖源：中核集團官網(wǎng)）
你敢信嗎？我們呼出的二氧化碳，可以用來發(fā)電啦！
近日，全球首臺超臨界二氧化碳發(fā)電機組在貴州六盤水“上崗”。它不用“燒開水”，只讓二氧化碳在特殊狀態(tài)下“飛速奔跑”，就能將被浪費掉的熱能，高效轉(zhuǎn)化成日常生活離不開的電能。
超臨界二氧化碳到底是什么？跟人們呼出的二氧化碳有何不同？它又是如何發(fā)電的？
給二氧化碳穿上“戰(zhàn)甲”
提到二氧化碳，人們并不陌生。
我們呼出的“廢氣”，是它；可樂里滋滋冒的氣泡，是它；舞臺上夢幻的“仙氣”，也是它變的。
但用來發(fā)電的超臨界二氧化碳，則完全不同。
二氧化碳在不同的溫度和壓力下，會多重“變身”。
常溫常壓下，它是無色無味的氣體；降溫到零下78.5℃，它就成了干冰；給氣態(tài)的二氧化碳加壓，就會變成液態(tài)。
當溫度超過31℃、壓力達到73個大氣壓以上時，二氧化碳就會進入超臨界狀態(tài)。
此時，它就像披了一身特殊的“戰(zhàn)甲”，既像液體又像氣體——
密度跟液體一樣大，一立方米能有幾百公斤重，是普通氣體的幾百倍；黏度卻跟氣體一樣小，流動起來相當順暢，是不可多得的發(fā)電材料。
發(fā)電告別花式“燒開水”
說到發(fā)電，我們第一時間可能會想到火電廠、核電站。
幾百年來，人類發(fā)電的核心思路，基本上是以“燒開水”為主——把水變成水蒸氣，再用蒸汽推動葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。
從煤炭到核能，目的都是為了更快地“燒開水”發(fā)電。
只是，與其用水蒸氣發(fā)電，何不省下“燒開水”環(huán)節(jié)，直接用一種氣體來發(fā)電呢？
超臨界二氧化碳接下了這個“活兒”，其發(fā)電過程也較簡單。
首先把二氧化碳加熱加壓到超臨界狀態(tài)，鋼鐵廠廢熱、太陽能都能當熱源。
接著把高溫高壓的二氧化碳送進透平機（渦輪機），它一膨脹就像“小火箭”似的，推著葉輪瘋狂轉(zhuǎn)，連著葉輪的發(fā)電機就能發(fā)電了。
最后，“累趴”了的二氧化碳被回收，重新壓縮加熱后開啟新一輪發(fā)電循環(huán)。
整個過程都在一個封閉系統(tǒng)內(nèi)進行，節(jié)能又環(huán)保。
為啥要用二氧化碳發(fā)電
明明已經(jīng)有了火電、水電、風電，為啥還要“緊盯”二氧化碳呢？因為它優(yōu)點多多：
效率拉滿。超臨界二氧化碳發(fā)電的理論能量轉(zhuǎn)換效率超過50%。也就是說，輸入的熱能一半以上都能變成電。
“身材”迷你。二氧化碳在超臨界狀態(tài)下密度超大，同樣的發(fā)電能力下，所需透平機的體積只有蒸汽輪機的十分之一，又省錢又省地方。
反應(yīng)神速。傳統(tǒng)電廠調(diào)節(jié)發(fā)電功率，就像開大船一樣慢吞吞。
超臨界二氧化碳發(fā)電的響應(yīng)速度，是傳統(tǒng)方式的3倍多，能快速跟上電網(wǎng)需求變化，特別適合跟不穩(wěn)定的風電、光伏“打配合”。
省心省力。整個發(fā)電系統(tǒng)是封閉循環(huán)的，二氧化碳可以反復用，不用像鍋爐那樣天天補水、清理水垢，日常維護超簡單。
不僅是換了種發(fā)電方式
超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，可不只是“換了種發(fā)電方式”這么簡單。它的出現(xiàn)，正在悄悄改變我們的能源體系。
它是傳統(tǒng)工廠的“廢熱回收大師”。
鋼鐵、水泥、玻璃廠生產(chǎn)時，會產(chǎn)生大量廢熱。
超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)能把這些無用的熱量抓回來發(fā)電，相當于給高耗能工廠裝了個“能源回收器”。
它還是新能源的“超級充電寶”。
太陽能、風能靠天吃飯，白天發(fā)電多，晚上就“歇菜”，經(jīng)常出現(xiàn)“棄電”浪費。
搭配熔鹽儲能技術(shù)，先把多余電能變成熱能存起來，等需要時再用超臨界二氧化碳技術(shù)發(fā)電。
這樣，可完美實現(xiàn)“削峰填谷”，讓新能源供電更穩(wěn)定。
未來，它還能和第四代核反應(yīng)堆合作，打造更安全高效的核能發(fā)電系統(tǒng)。