美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室日前發(fā)布消息稱,他們的一個(gè)研究小組有望發(fā)明一種新的發(fā)電技術(shù),該技術(shù)利用二氧化碳帶動地?zé)岚l(fā)電。同時(shí),這種方法還能將一部分二氧化碳永久地封存地下。目前,該技術(shù)還在設(shè)計(jì)和測試階段,如果進(jìn)展順利,明年夏天將進(jìn)行中試。
這是一種世界首創(chuàng)的全新發(fā)電方式。今年夏天,研究組剛從美國能源部得到了500萬美元的資助。伯克利實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人巴里·弗雷菲爾德(Barry Freifeld)表示,這是全世界第一個(gè)把地?zé)峒訜岬亩趸嫁D(zhuǎn)化為電的研究項(xiàng)目,也是第一個(gè)能夠同時(shí)減少溫室氣體排放又能利用地?zé)徇@種清潔能源的示范項(xiàng)目。
據(jù)介紹,該技術(shù)把二氧化碳注入地下3000米深、125攝氏度的沉積層。在這個(gè)條件下,二氧化碳會進(jìn)入超臨界狀態(tài)——同時(shí)具有液態(tài)和氣態(tài)性質(zhì)。之后,高溫的二氧化碳會被抽取到地面,壓入渦輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為電能。然后,冷卻的二氧化碳重新送回地下開始循環(huán)。經(jīng)過一段時(shí)間的循環(huán),一部分二氧化碳將會永久地沉積下來。系統(tǒng)將添加更多的二氧化碳來保持渦輪機(jī)持續(xù)運(yùn)行。
目前,碳捕獲和埋存(CCS)技術(shù)被認(rèn)為是降低全球二氧化碳總量的主要技術(shù)之一,它能使燃燒化石燃料排放的溫室氣體不進(jìn)入大氣,減緩全球變暖。但這項(xiàng)技術(shù)卻面臨著造價(jià)昂貴的問題。而這項(xiàng)新技術(shù)正好能夠通過發(fā)電來抵消二氧化碳地質(zhì)儲存的高額費(fèi)用。
這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)為開發(fā)干旱地區(qū)的地?zé)崮芴峁┝朔奖?。早?0年前,伯克利實(shí)驗(yàn)室和其他研究單位的科學(xué)家就從理論上提出可以用超臨界二氧化碳替代水。他們的研究已經(jīng)證明,超臨界二氧化碳比水更適合用于從地下獲得地?zé)崮?。不過,在這個(gè)項(xiàng)目之前,還沒有人進(jìn)行過這樣的嘗試。
據(jù)弗雷菲爾德介紹,在項(xiàng)目的第一階段,伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將會使用數(shù)字模型來預(yù)測隨著越來越多的二氧化碳通過,地下儲氣洞穴該如何完善。而由于從地下上升的過程中,二氧化碳會混合很多烴類和水,普通的渦輪機(jī)難以直接利用。因此,美國Echogen能源系統(tǒng)公司將會通過建模設(shè)計(jì)出一種渦輪機(jī)可以使用這種雜質(zhì)較多的二氧化碳。將這兩種模型結(jié)合,科學(xué)家就能估算出最終從二氧化碳中可以得到多少能量。同時(shí),美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家將會分析整個(gè)生命周期的環(huán)境影響。
在第二階段,研究小組將建造并測試渦輪機(jī)。如果進(jìn)展順利,他們將會進(jìn)行中試,地點(diǎn)選在美國能源部從2009年開始資助的一個(gè)二氧化碳注入項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目中已經(jīng)形成了深度達(dá)3000米的儲存洞穴,被證實(shí)二氧化碳隔離效果很好。此外,這項(xiàng)測試需要的其他很多基礎(chǔ)設(shè)施,如注入和生氣井、管道等都已經(jīng)建成。
這項(xiàng)技術(shù)還同時(shí)利用了傳統(tǒng)地?zé)崮荛_發(fā)中的一個(gè)缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的地?zé)崮荛_發(fā)中,熱能在地下傳輸時(shí)會損失5%-10%的水?!暗俏覀冋眯枰恍┒趸剂粼诘貙又??!备ダ追茽柕抡f,“我們的方法正好利用這個(gè)損失來儲存二氧化碳?!?/p>
目前科學(xué)家還無法估計(jì)這項(xiàng)技術(shù)能為美國實(shí)際生產(chǎn)多少電力。他們說,這取決于CCS工程的規(guī)模和地下高溫儲氣洞穴的成熟度。