Čína staví 50MW turbínu na superkritický CO₂
Shutterstock.com
Čína staví elektrárenskou „tepelnou baterii“. Místo páry použije superkritický CO₂
Čína zahájila stavbu demonstračního projektu, který spojí čtyřhodinové úložiště energie v roztavených solích s turbínou poháněnou superkritickým oxidem uhličitým. Blok o výkonu 50 MW má být menší, pružnější a účinnější než srovnatelný parní cyklus. Nejde ale o bezemisní elektrárnu ani o zachytávání CO₂ – nový systém vzniká uvnitř areálu uhelné elektrárny a oxid uhličitý v něm slouží pouze jako pracovní médium.
šéfredaktor
Čínská energetická skupina Huaneng zahájila v provincii Šan-tung stavbu zařízení, které má otestovat jednu z dlouho sledovaných alternativ ke klasickým parním turbínám. Projekt Ruitan v elektrárně Bajiao v přístavním městě Jen-tchaj spojí 50MW energetický blok využívající superkritický oxid uhličitý se systémem skladování tepla o výkonu 100 MW a kapacitě 400 MWh.
To znamená, že samotné úložiště může při jmenovitém výkonu uchovávat energii zhruba čtyři hodiny. Projekt má být podle Huanengu uveden do provozu v roce 2027.
Princip připomíná obří tepelnou baterii. V době nízké poptávky se přebytková elektřina ze dvou existujících uhelných bloků elektrárny Bajiao použije k ohřevu roztavených solí. Energie tak nezůstane v elektrické podobě, ale uloží se jako teplo.
Když naopak spotřeba elektřiny stoupne, horká sůl předá tepelnou energii oxidu uhličitému. Ten následně roztáčí turbínu a znovu vyrábí elektřinu.
Místo páry hustý oxid uhličitý
Většina klasických tepelných a jaderných elektráren pracuje s vodou. Zdroj tepla vyrábí páru, která roztáčí turbínu, a ta následně generátor.
Superkritický CO₂ funguje jinak. Při dostatečně vysoké teplotě a tlaku se oxid uhličitý dostává do stavu, kdy nemá jasné rozhraní mezi plynem a kapalinou. Má vysokou hustotu podobnou kapalině, ale zároveň dobře proudí.
Díky tomu lze zmenšit turbínu i další části zařízení. Americké ministerstvo energetiky uvádí, že elektrárenské cykly využívající superkritický CO₂ mají potenciál dosahovat vyšší tepelné účinnosti než pokročilé parní cykly, potřebují méně vody a mohou používat více než čtyřikrát kompaktnější zařízení.
Čínský projekt má podle státního vlastníka Huaneng umožnit plynulé řízení výkonu od nuly do 100 procent. Rychlost změny výkonu má být přibližně čtyřnásobná proti tradičnímu uhelnému bloku.
Právě flexibilita je jedním z hlavních důvodů celého experimentu. Elektrárna Bajiao nemusí pouze vyrábět elektřinu, když je potřeba, ale může v době přebytků část výkonu „odložit“ do zásobníku tepla a vrátit jej do sítě později.
Podrobnější popis projektu uvádí, že roztavená sůl se má ohřívat z přibližně 280 na 560 stupňů Celsia. Systém přitom nebude dodávat jen elektřinu. Má být schopen současně vyrábět také páru pro průmyslové nebo teplárenské využití.
Není to elektrárna na oxid uhličitý
Název technologie může působit trochu zavádějícím dojmem. CO₂ zde není palivem a zařízení jej ani primárně nezachytává z komínových plynů.
Oxid uhličitý funguje v uzavřeném termodynamickém okruhu podobně jako voda v klasickém parním cyklu. Je zahříván, expanduje přes turbínu, ochladí se a znovu se vrací na začátek cyklu.
Samotné používání CO₂ proto automaticky neznamená nižší emise.
Původním zdrojem energie Ruitanu budou alespoň v demonstrační fázi existující uhelné jednotky elektrárny Bajiao. Nižší emise by mohly vzniknout nepřímo díky vyšší účinnosti nebo schopnosti lépe využít přebytkovou energii, nikoliv proto, že by turbína oxid uhličitý spotřebovávala.
Technologie navíc není vázaná na uhlí. Americké ministerstvo energetiky počítá se superkritickým CO₂ také u jaderné energetiky, koncentračních solárních elektráren, geotermálních zdrojů nebo průmyslového odpadního tepla.
Právě možnost použít prakticky jakýkoliv dostatečně horký zdroj je jedním z důvodů, proč vývoj těchto turbín sledují energetické firmy i výzkumné instituce v několika zemích.
Čína už jednu elektrárnu se superkritickým CO₂ provozuje
Ruitan přitom nebude první elektrárenskou aplikací této technologie v Číně – a už vůbec ne první systém se superkritickým CO₂ na světě.
V provincii Kuej-čou funguje projekt Chaotan One, který místo roztavených solí využívá odpadní teplo z průmyslového provozu. Jeho první 15MW jednotka vstoupila do komerčního provozu v prosinci 2025.
Druhá jednotka byla připojena k síti letos 30. května a celkový výkon systému vzrostl na 30 MW. Čínská státní jaderná společnost CNNC jej označuje za první demonstrační projekt svého druhu využívající superkritický CO₂ k výrobě elektřiny z průmyslového odpadního tepla.
Ruitan je novinkou především kombinací velkého úložiště v roztavených solích a 50MW superkritického CO₂ cyklu.
Čínské zdroje jej označují za první komerční demonstrační projekt tohoto typu v zemi a některé také za první zařízení této konfigurace na světě. Huaneng uvádí, že 50MW turbína má být největším superkritickým CO₂ generátorem svého druhu.
Technologie stále musí dokázat, že funguje ve velkém
Výhody superkritického CO₂ vypadají na papíře výrazně: menší turbíny, vyšší účinnost, nižší potřeba vody a rychlejší reakce na změny výkonu.
Právě přechod z experimentálních zařízení na desítky až stovky megawattů ale patří mezi hlavní technologické překážky.
Americké ministerstvo energetiky například dlouhodobě upozorňuje, že komerční nasazení vyžaduje vyřešit životnost materiálů, korozi, těsnění, ložiska a vysokoteplotní výměníky tepla. Právě výměníky mohou u některých konfigurací představovat jednu z nejdražších částí celé technologie.
Ruitan proto není jen nový zdroj energie. Především je to test, zda lze technologii, která už funguje v menších projektech, zvětšit na elektrárenský výkon a spojit ji s velkokapacitním skladováním energie.
Pokud se projekt osvědčí, jeho zajímavější budoucnost možná nebude v samotných uhelných elektrárnách. Stejný kompaktní cyklus může být použitelný všude, kde existuje dostatek vysokoteplotního tepla – od průmyslu přes solární tepelné elektrárny až po některé budoucí jaderné reaktory.
