體積小效率高，美國超臨界二氧化碳試驗電廠 2024 開始運作

科技新報

雖然目前全球正朝能源轉型、再生能源發電邁進，但現在汽輪機（steam turbine）仍然是世界供電主力，相關技術也不斷發展中，未來以「超臨界二氧化碳」為介質的渦輪機有望改變市場，便宜、體積更小，效率還高 10%，美國德州示範電廠也已落成。

美國能源部、美國西南研究院（SwRI）、GTI Energy、GE Vernova 10 月底宣布超臨界電廠（Supercritical Transformational Electric Power，STEP）「機械完成（mechanically complete）」，耗資 1.55 億美元的試點電廠現已在聖安東尼奧竣工。

跟一張桌子差不多大的渦輪機發電量卻達 10 MW，可為一萬戶家庭供電。那麼這個超臨界二氧化碳（sCO2）渦輪機是如何運作的呢？當溫度和壓力分別高於約 31 °C 和 74 bar （1,070 psi）時，二氧化碳將達到超臨界狀態，為維持在臨界溫度及臨界壓力以上的二氧化碳流體。

水當然也可以達到超臨界狀態，只是需要耗費更多的能量，溫度跟壓力需要超過 373 °C 和 220 bar（3,191 psi）。科學家看好超臨界二氧化碳流體的特性，認為這是封閉系統（closed-loop system）中理想的能量提取選擇。

早在 2016 年，GE 就宣布開始建造試點工廠，以證明商用可行性，預計發電量可達 10 MW 抽氣效率為 50%，比目前 40 年代中期開始運行的蒸汽渦輪機高出約 10%，而新型渦輪機尺寸也只有十分之一。

如果成功，較小的渦輪機不僅更便宜，所需土地面積更少，單位發電量還能更高，

最重要的是，啟動和開機速度會更快。GE 的原型機運行溫度為 700 °C，只需兩分鐘即可發電，而傳統蒸汽渦輪機則需要至少半小時，因此未來更快速響應電網需求。

一旦經過驗證，未來就有機會擴展到公用事業規模，並取代傳統發電廠的蒸汽渦輪機，只是目前還有許多前置作業，預計將於 2024 年開始運作。

（首圖來源：美國西南研究院）