CO2: Tuabin nhỏ cho công suất điện lớn

Các kỹ sư của GE đã thu nhỏ một tuabin hơi nước khổng lồ. Ảnh: GE Reports

The Green Optimistics cho rằng, khi nhắc đến nguồn năng lượng sạch, kích thước của các thiết bị tạo ra năng lượng tái tạo là một vấn đề rất đáng quan tâm. Nếu như nhà máy điện mặt trời và nông trại điện gió càng lớn càng ấn tượng thì ngược lại, tuabin càng nhỏ, pin mặt trời càng mỏng càng hấp dẫn, nhất là khi chúng vẫn có công suất lớn. Công nghệ mới nhất mà Công ty GE đưa ra là tuabin CO2 siêu hạng, hiện đang trong quá trình thử nghiệm.

Tuabin CO2 có kích thước tương đương với một chiếc bàn nhưng có thể đáp ứng được nhu cầu điện năng của 10.000 hộ gia đình hay một thị trấn nhỏ. Ở nhiệt độ 700°C và áp suất cực cao, CO2 trở nên "siêu hạng". Lúc này, CO2 không ở dạng chất lỏng, cũng không ở dạng khí mà ở dạng cần thiết để tạo thành tuabin. Chất lỏng/khí gas CO2 đi qua một loại máy, tại đây, nó được làm lạnh rồi lại được tăng áp một lần nữa, sau đó tiếp tục được truyền đi theo một đường dẫn liên tiếp. 

Những nhà phát minh ra công nghệ này tin rằng tuabin CO2 có thể mang lại giải pháp tối ưu cho vấn đề lưu trữ năng lượng cho lưới điện. Năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân hay năng lượng gió có thể được lưu trữ dưới dạng muối nóng chảy. Sau đó, lượng nhiệt này có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình ở giai đoạn sau. Chỉ mất một vài phút để vận hành tuabin CO2 của GE, điều này khiến thiết bị này trở thành giải pháp hoàn hảo trong các tình huống khẩn cấp như giờ cao điểm với nhu cầu điện năng tăng lên đột ngột. Loại tuabin này có thể bật và tắt một cách dễ dàng. Kích thước nhỏ gọn khiến nó có lợi thế hơn hẳn so với các công nghệ khác. Tuabin này có đặc tính truyền nhiệt tốt hơn so với các hệ thống dựa trên vào hơi nước thông thường. 

Hiện nay, nguyên mẫu của loại tuabin carbon này có công suất khoảng 10MW, nhưng các nhà phát minh đã lên kế hoạch nâng công suất của thiết bị này lên 33 MW. Thiết bị này trở nên phổ biến ngay lập tức. So với những tuabin thông thường có cùng công suất, loại tuabin này thải ra lượng khí carbon thấp hơn hẳn, thậm chí lượng khí carbon mà nó thải ra gần như bằng 0. Loại tuabin này có thể tận dụng lượng khí thải CO2 để sản xuất điện năng và có thể thay thế cho các thiết bị thu khí thải carbon. Nó còn có thể được tích hợp với thiết bị sản xuất năng lượng tái tạo. Cuối cùng, tuabin carbon này là một công nghệ hoàn hảo cho động cơ chuyển động của tàu hoặc những phương tiện khác có trọng lượng hạn chế. 

Là một trong những công ty sáng tạo nhất thế giới theo bảng xếp hạng thường niên được bình chọn bởi Tạp chí Fast Company (Tạp chí công nghệ và truyền thông kỹ thuật số hàng đầu Hoa Kỳ), năm 2015, GE đã tiết lộ công nghệ số kép cho những nhà máy điện và các tuabin gió. Hiện nay, GE đang cải tiến những phương pháp sản xuất mới, sử dụng công nghệ sản xuất bổ trợ cho các thiết bị, từ đầu dò siêu âm tới tuabin khí và các động cơ phản lực bao gồm cả động cơ LEAP, động cơ có tổng số đơn hàng trị giá lên tới 145 tỷ đô la Mỹ. GE gọi điều này là sự thụ phấn chéo của các công nghệ trong các ngành công nghiệp khác nhau mà GE nắm giữ.

Gần đây, các kỹ sư của GE đã thu nhỏ một tuabin hơi nước khổng lồ và sử dụng một phiên bản mini được in 3D của thiết bị để khử muối trong nước một cách hiệu quả. Các nhà khoa học ở trung tâm nghiên cứu toàn cầu GE đã dành hai thập kỷ qua phát triển một loại vật liệu mới siêu nhẹ và siêu cứng gọi là vật liệu tổng hợp dạng lưới bằng chất liệu sứ Ceramic Matrix Composites (CMCs). Chất liệu này cho phép các động cơ phản lực và tuabin khí vận hành ở những giải nhiệt cao hơn, khiến chúng trở nên hiệu quả hơn. CMCs ban đầu được phát triển cho ngành công nghiệp năng lượng, nhưng cũng giống như công nghệ in 3D, CMCs cũng có ứng dụng ở những lĩnh vực kinh doanh khác.

N. VĂN