La technologie CO2 supercritique sera éprouvée puis mise à l'échelle au cours des 10 prochaines

Le CO2 supercritique peut augmenter l'efficacité de la conversion de la chaleur en énergie de 39 % à 50 à 60 %.

Des matériaux résistants à la corrosion sont nécessaires. L'alliage 740 (titane, nickel, chrome, aluminium) perd environ 1 à 2 microns par an à 75°C.

Le DOE a annoncé en octobre 2016 qu'il construisait un prototype de centrale électrique utilisant des turbines à CO2 supercritique. Lorsque le projet de 80 millions de dollars sera mis en ligne dans environ six ans, il générera 10 mégawatts d'énergie, soit environ assez pour faire fonctionner quelques milliers de foyers. Les turbines à CO2 supercritique pourraient commencer à remplacer massivement les turbines à vapeur traditionnelles après environ une décennie.

Les deux tiers de l'électricité aux États-Unis sont générés à partir de combustibles fossiles via des turbines à vapeur à combustion. Pour atteindre les températures élevées nécessaires à un rendement élevé, la vapeur doit d'abord être vaporisée à partir d'eau liquide. La vapeur est encore chauffée, détendue à travers la turbine et condensée en eau de l'autre côté. Dans ce processus, appelé cycle de Rankine, l'étape de vaporisation est un changement de phase qui nécessite un apport de chaleur important mais qui n'apporte aucune augmentation de température (ou d'efficacité). Les turbines à vapeur avancées tentent d'éviter le changement de phase en passant à des conditions supercritiques, mais les tentatives d'évacuation de la chaleur à basse température poussent certaines parties de ce cycle à fonctionner juste au-dessus du point critique de l'eau (374 ° C et 218 atm). Près de ce point, la capacité calorifique de la vapeur augmente fortement, de sorte que jusqu'à 36 % de l'apport total de chaleur vont toujours à un processus de type vaporisateur à basse température (voir la figure). En passant de la vapeur au CO2 supercritique (scCO2) et en exécutant un cycle de Brayton (le même cycle exécuté par les turbines à gaz naturel), l'étape de « vaporisation » peut être évitée, offrant une opportunité de remplacer les centrales à vapeur sous-critique par un cycle qui pourrait être jusqu'à 30 % plus efficace. Ces gains devraient persister dans les turbines de plus petite taille adaptées à la récupération de l'énergie solaire thermique.

NET Power a inventé et commercialise un nouveau système d'alimentation qui produit de l'électricité à partir de gaz naturel, dont le coût est compétitif par rapport aux technologies actuelles et qui ne génère aucune émission atmosphérique, ce qui élimine complètement la cheminée. Ce système est basé sur un nouveau cycle thermodynamique, le cycle d'Allam, du nom de son inventeur principal, Rodney Allam.

Considéré comme une percée dans la technologie de production d'énergie, le cycle d'Allam utilise un cycle de CO2 supercritique à haute pression, hautement récupérateur, oxycombustible qui fait de la capture du carbone une partie intégrante du processus de production d'énergie de base, plutôt qu'une réflexion après coup. Le résultat est une production d'électricité à haut rendement qui produit intrinsèquement un sous-produit de CO2 de qualité pipelinière sans coût pour les performances du système.

Le CO2 produit par la combustion dans le cycle Allam est recyclé plusieurs fois vers la chambre de combustion, produisant un fluide de travail qui est principalement du CO2 pur à haute pression. En utilisant un fluide de travail au CO2 à des pressions très élevées par opposition à la vapeur, NET Power peut éviter les "changements de phase" qui rendent les cycles de vapeur si inefficaces. Au lieu d'entraîner un cycle de vapeur et de perdre de l'énergie thermique dans une cheminée, NET Power conserve la chaleur dans le système, ce qui signifie que moins de carburant est nécessaire pour que la turbine atteigne la température de fonctionnement requise.

Les centrales NET Power utilisent un processus appelé oxy-combustion, où le combustible est brûlé avec de l'oxygène pur au lieu de l'air ambiant. L'oxygène est préférable à l'air car l'air est composé à près de 80% d'azote. Lorsqu'il est brûlé, l'azote crée des NOx, un polluant nocif. L'oxy-combustion permet aux centrales NET Power d'éliminer pratiquement toute production de NOx.

Les centrales NET Power nécessitent une unité de séparation d'air (ASU) pour séparer l'oxygène de l'air ambiant pour l'oxy-combustion. Les ASU sont des technologies bien connues, mais leur application dans l'industrie de l'énergie a été entravée par des coûts d'investissement et des besoins énergétiques élevés. NET Power surmonte ces défis de plusieurs manières. Les centrales NET Power ne nécessitent pas tous les équipements associés à un cycle de vapeur, et elles peuvent donc utiliser ce coût d'investissement « économisé » pour ajouter une unité de séparation d'air sans se ruiner. De plus, NET Power a une efficacité de démarrage, ou efficacité "brute", plus élevée que les systèmes traditionnels puisque les pertes d'énergie à base de vapeur ont été éliminées ; Cela signifie que les centrales NET Power peuvent absorber la consommation d'énergie d'un ASU tout en restant très efficaces.

NET Power a annoncé en mars 2016 qu'ils avaient inauguré une centrale électrique unique en son genre qui validera un nouveau système d'alimentation au gaz naturel qui produit de l'électricité à faible coût sans émissions atmosphériques, y compris le dioxyde de carbone. NET Power est une collaboration entre Exelon Generation, CB&I et 8 Rivers Capital. La centrale de démonstration de 50 mégawatts est en cours de construction à La Porte, au Texas.

Brian Wang est un leader d'opinion futuriste et un blogueur scientifique populaire avec 1 million de lecteurs par mois. Son blog Nextbigfuture.com est classé #1 Science News Blog. Il couvre de nombreuses technologies et tendances perturbatrices, notamment l'espace, la robotique, l'intelligence artificielle, la médecine, la biotechnologie anti-âge et la nanotechnologie.

Connu pour identifier les technologies de pointe, il est actuellement co-fondateur d'une startup et collecteur de fonds pour les jeunes entreprises à fort potentiel. Il est responsable de la recherche pour les allocations pour les investissements dans les technologies profondes et investisseur providentiel chez Space Angels.

Conférencier fréquent dans les entreprises, il a été conférencier TEDx, conférencier de la Singularity University et invité à de nombreuses interviews pour la radio et les podcasts. Il est ouvert aux prises de parole en public et aux missions de conseil.