Na ratunek Ziemi. Nietypowa elektrownia napędzana dwutlenkiem węgla

Dwutlenek węgla to najgorszy wróg w problemie globalnego ocieplenia. Okazuje się, że może mieć też nieznane dotąd zalety - zamiast szkodzić, pomoże wygenerować tańszy i ekologiczny prąd. Tego chcą dowieść naukowcy, którzy stworzyli specjalną turbinę.

Kryzys klimatyczny można uprościć do pewnego schematu: ludzkość potrzebuje coraz więcej energii do zasilania domów, samochodów, fabryk i przedsiębiorstw rolnych. Im więcej potrzebujemy energii, tym więcej paliw kopalnych wydobywamy i spalamy, emitując do atmosfery miliony ton trujących substancji oraz dwutlenku węgla.

Ten ostatni to naturalnie występujący w przyrodzie gaz, będący częścią tzw. obiegu węglowego. Jeśli jest asymilowany z atmosfery przez tzw. autotrofy (rośliny zielone i bakterie), nie robi nam i przyrodzie żadnej krzywdy. Kłopot w tym, że jest go za dużo. O wiele za dużo.

Jeśli przyjrzeć się danym liczbowym, notujemy stały wzrost. Na początku industrializacji ilość dwutlenku węgla w atmosferze wahała się od 190 do 280 ppm (liczby cząstek na milion). Obecnie to ponad 405 ppm. Taki wzrost emisji wywołuje efekt cieplarniany, rozregulowuje klimat na Ziemi, a co za tym idzie - bezpośrednio wpływa na nasze życie.

Natura nie wyrabia z CO2

Czyli mamy dwa problemy: wysokie zapotrzebowanie na energię oraz konieczność zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Według danych Parlamentu Europejskiego naturalne pochłaniacze usuwają od 9,5 do 11 gigaton CO2 rocznie. Dużo. Jednak roczna emisja CO2 do atmosfery wyniosła w 2017 roku 37,1 gigaton... To ponad 26 gigaton dwutlenku węgla więcej niż są w stanie wchłonąć gleba, lasy i oceany.

A gdyby tak usprawnić elektrownie zmniejszając jednocześnie ilość spalanego paliwa, a wszystko to dzięki dwutlenkowi węgla? Większość systemów generacji energii elektrycznej wykorzystuje turbiny. Turbiny muszą być rozkręcone przez jakiś czynnik roboczy. Zazwyczaj jest nim para wodna.

Badacze z GE Global Research postanowili jednak wykorzystać właśnie CO2 - w dość specyficznym stanie fizycznym. Zbudowali generującą prąd turbinę na dwutlenek węgla. W dodatku twierdzą, że ich turbina jest w stanie wyprodukować rocznie energię zdolną zasilić 10 tysięcy domów.

Prototyp turbiny jest lekki, niewielki (niespełna dwa metry długości) i została wydrukowana z plastiku w drukarce 3D. Ta prawdziwa ma być jednak wykonana z odpornego na odkształcenia metalu i ważyć około 70 kg. Ale zamiast parą wodną turbina ma być napędzana dwutlenkiem węgla w postaci pomiędzy gazem, a cieczą.

Aby uzyskać tzw. nadkrytyczny dwutlenek węgla, trzeba poddać gaz działaniu ciśnienia rzędu niemal 73 atm i temperatury powyżej 31 stopni Celsjusza. Jednak ten używany do napędzania turbiny ma być rozgrzany do kilkuset stopni. W procesie wydzielane jest ciepło, które może być zmieniane w energię elektryczną.

– Główną zaletą jest tu możliwość zmniejszenia turbiny i podniesienie jej sprawności, a to oznacza oszczędniejsze zużycia np. paliw kopalnych napędzających elektrownię – komentuje dr hab. nauk fizycznych Grzegorz Brona z Creotech Instruments.

Obecnie naukowcy z GE Global Research współpracują z amerykańskim Departamentem Energii nad zwiększeniem mocy turbin, by były w stanie zasilać całe miasta i fabryki. Czyżby badaczom udało się znaleźć sposób na tanie i mniej szkodzące środowisku źródło energii? - To rozwiązanie jest zgodne z trendem szukania sposobów efektywnego pozyskiwania energii i zmniejszania udziału paliw kopalnych, ale nie eliminuje ich użycia.

Kwestią otwartą jest, skąd będzie pobierany wykorzystywany w turbinie dwutlenek węgla. Czy będzie to w jakikolwiek sposób zintegrowane z systemem odsysania CO2 z powietrza. Mimo wszystko sam projekt pokazuje, że CO2 może mieć również swoje zalety – podsumowuje Brona.