أعلنت الشركة الوطنية الصينية للطاقة النووية (CNNC) عن بدء تشغيل أول مولد طاقة تجاري لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في العالم. تم تشغيل المولد في مصنع للصلب في مقاطعة قويتشو ويستخدم الحرارة المهدرة من الإنتاج لتوليد الكهرباء SCMP.

وتوفر الوحدتان، قدرة كل منهما 15 ميجاوات، كفاءة أعلى بنسبة 50% من محطات الطاقة البخارية التقليدية، وفقًا لـ CNNC. وهذا يعني أن الطاقة المفقودة سابقًا بسبب الغازات الساخنة والدخان يتم تحويلها الآن إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.

مبدأ التشغيل والمزايا

ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج هو ثاني أكسيد الكربون الموجود في الحالة بين السائل والغاز، حيث يكتسب خصائص كلا المرحلتين. ونظرًا للكثافة العالية والتوصيل الحراري للمادة، يمكن للمولد أن يعمل بشكل أكثر إحكاما وكفاءة من التوربينات البخارية التقليدية.

ويشير معهد الهندسة الميكانيكية في الصين إلى أن “ثاني أكسيد الكربون أكثر كثافة من البخار، ويسمح بإنشاء مولدات مدمجة يمكن استخدامها حتى في الأماكن الضيقة”.

يستخدم المصنع الحرارة المهدرة الناتجة عن عملية تلبيد المعادن بدرجة حرارة عالية تصل إلى 700 درجة مئوية، مما يوفر كفاءة عالية وسهولة التركيب في المصانع ذات المساحة المحدودة.

وبالمقارنة، فإن محطات الطاقة البخارية التقليدية عند درجات الحرارة المرتفعة تظهر حوالي 40 بالمائة. كما أن الحجم الصغير للنظام يسهل أيضًا تثبيته في المصانع ذات المساحة المحدودة.

تطبيقات في الطاقة النووية وخارجها

تدرس CNNC توسيع نطاق المولدات لأنظمة المرافق والأنظمة الصناعية. يمكن لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أن يحل محل التوربينات البخارية ليس فقط في محطات الطاقة النووية، ولكن أيضًا في المفاعلات المتنقلة والمركبات الفضائية ومحطات الطاقة الشمسية. وهذا التنوع يجعل التكنولوجيا واعدة بشكل خاص.

ويمكن للنظام أن يعمل بفقد أقل للطاقة، مما يؤدي إلى توفير الوقود وتقليل الانبعاثات. كما أن الاكتناز والكثافة العالية لبيئة العمل تفتح فرصًا جديدة لبناء السفن ومنصات الطاقة المتنقلة.

السياق العالمي ووجهات النظر

ويجري بالفعل اختبار مشاريع مماثلة في الخارج. وفي عام 2023، أطلقت الولايات المتحدة محطة تجريبية بقدرة 10 ميجاوات في تكساس. أنتجت الاختبارات الأولى عند 500 درجة مئوية 4 ميجاوات من الكهرباء، ومن المخطط في المستقبل أن تصل إلى 10 ميجاوات عند 715 درجة مئوية

ويعمل المهندسون الصينيون في المشروع منذ أكثر من عشر سنوات، تحسين المواد وأنظمة التحكم في الضغط ودرجة الحرارة لضمان التشغيل المستقر للمصنع في بيئة صناعية. وتتيح هذه التكنولوجيا إمكانية استخدام طاقة الغازات العادمة، وهو ما كان مستحيلا في السابق، وتفتح آفاقا لوحدات الطاقة المصغرة في المصانع والسفن والمركبات الفضائية.

آفاق الثورة في قطاع الطاقة

تعد مولدات ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بعصر جديد في مجال الطاقة: إنتاج اقتصادي، واستهلاك أقل للوقود، وانخفاض الانبعاثات، والقدرة على تركيبها بشكل مضغوط في الأماكن الضيقة. ويمكن لهذه الأنظمة أن تصبح الأساس لتحديث المؤسسات الصناعية واستخدام مصادر الطاقة المتجددة، والجمع بين الإنتاج التقليدي والتحويل المبتكر للحرارة إلى كهرباء.

ويقول الخبراء: “إن هذا الاختراق يفتح الطريق أمام طاقة أكثر كفاءة وصغيرة الحجم، وهو أمر مهم بشكل خاص للمساحات المحدودة وحلول النقل”.