초임계 CO2 기술은 입증된 후 향후 10년 동안 확장될 것입니다.

초임계 CO2는 열-에너지 전환 효율을 39%에서 최대 50-60%까지 증가시킬 수 있습니다.

내식성을 갖춘 재료가 필요합니다. 합금 740(티타늄, 니켈, 크롬, 알루미늄)은 750C에서 연간 약 1~2미크론을 잃습니다.

DOE는 2016년 10월 초임계 CO2 터빈을 사용하는 프로토타입 발전소를 건설하고 있다고 발표했습니다. 8,000만 달러 규모의 프로젝트가 약 6년 안에 가동되면 10메가와트의 에너지를 생성하게 됩니다. 이는 수천 가구를 운영하기에 충분한 양입니다. 초임계 CO2 터빈은 약 10년 후에 기존 증기 터빈을 한꺼번에 대체하기 시작할 수 있습니다.

미국 전기의 2/3는 연소 동력 증기 터빈을 통해 화석 연료에서 생산됩니다. 고효율에 필요한 고온에 도달하려면 먼저 액체 물에서 증기를 기화해야 합니다. 증기는 더욱 가열되어 터빈을 통해 팽창하고 반대편에서 물로 응축됩니다. 랭킨 사이클이라고 하는 이 과정에서 기화 단계는 큰 열 입력이 필요하지만 온도(또는 효율)가 증가하지 않는 상 변화입니다. 첨단 증기 터빈은 초임계 조건으로 전환하여 상 변화를 피하려고 시도하지만 저온에서 열을 배출하려고 시도하면 이 사이클의 일부가 물의 임계점(374°C 및 218 atm) 바로 위에서 작동하게 됩니다. 이 지점 근처에서 증기의 열용량이 급격히 증가하므로 총 열 입력의 최대 36%가 여전히 저온의 기화기와 같은 공정으로 이동합니다(그림 참조). 증기에서 초임계 CO2(scCO2)로 전환하고 Brayton 사이클(천연 가스 터빈에서 실행되는 것과 동일한 사이클)을 실행함으로써 "기화기" 단계를 피할 수 있으며, 아임계 증기 플랜트를 더 높은 사이클로 교체할 수 있는 기회를 제공합니다. 30% 더 효율적입니다. 이러한 이득은 태양열 에너지를 수확하는 데 적합한 더 작은 터빈 크기에서도 지속될 것으로 예상됩니다.

NET Power는 현재 기술에 비해 비용 경쟁력이 있고 대기 배출이 전혀 없는 천연가스로부터 전기를 생산하는 새로운 전력 시스템을 개발하여 상용화하고 있습니다. 즉, 굴뚝을 완전히 제거하는 것입니다. 이 시스템은 수석 발명자인 Rodney Allam의 이름을 딴 새로운 열역학적 주기인 Allam Cycle을 기반으로 합니다.

발전 기술의 혁신으로 여겨지는 Allam Cycle은 탄소 포집을 나중에 고려하는 것이 아니라 핵심 발전 과정의 일부로 만드는 고압, 고회수, 순산소, 초임계 CO2 사이클을 사용합니다. 그 결과 시스템 성능에 영향을 주지 않고 본질적으로 파이프라인 품질의 CO2 부산물을 생성하는 고효율 발전이 이루어집니다.

Allam 사이클의 연소로 생성된 CO2는 연소기로 여러 번 재활용되어 대부분 순수한 고압 CO2인 작동 유체를 생성합니다. 증기와 달리 매우 높은 압력에서 CO2 작동 유체를 사용함으로써 NET Power는 증기 사이클을 비효율적으로 만드는 "상 변화"를 피할 수 있습니다. 증기 사이클을 구동하고 스택에서 열 에너지를 손실하는 대신 NET Power는 시스템 내에 열을 유지하므로 터빈이 필요한 작동 온도에 도달하는 데 필요한 연료가 줄어듭니다.

NET 발전소는 주변 공기 대신 순수한 산소로 연료를 연소시키는 순산소 연소 과정을 사용합니다. 공기는 거의 80%가 질소이기 때문에 산소가 공기보다 더 좋습니다. 질소는 연소되면 유해한 오염물질인 NOx를 생성합니다. 순산소 연소를 통해 NET 발전소는 모든 NOx 생성을 사실상 제거할 수 있습니다.

NET 발전소에는 순산소 연소를 위해 주변 공기에서 산소를 분리하기 위한 공기 분리 장치(ASU)가 필요합니다. ASU는 잘 알려진 기술이지만 높은 자본 비용과 에너지 요구 사항으로 인해 전력 산업에 적용하는 데 어려움을 겪었습니다. NET Power는 여러 가지 방법으로 이러한 문제를 극복합니다. NET 발전소에는 증기 사이클과 관련된 모든 장비가 필요하지 않으므로 이 "절약된" 자본 비용을 사용하여 비용을 들이지 않고 공기 분리 장치를 추가할 수 있습니다. 또한 NET Power는 증기 기반 에너지 손실이 제거되었기 때문에 기존 시스템보다 시동 효율, 즉 "총" 효율이 더 높습니다. 이는 NET 발전소가 높은 효율성을 유지하면서 ASU의 에너지 소비를 흡수할 수 있음을 의미합니다.