《麻省理工科技評論》近日揭曉 2018 年“全球十大突破性技術(shù)”（10 Breakthrough Technologies），這份全球新興科技領(lǐng)域的權(quán)威榜單至今已經(jīng)有 17 年的歷史。
零碳排放天然氣發(fā)電
入選理由：一種針對天然氣發(fā)電廠的新工程學(xué)方法，將二氧化碳回收再利用
技術(shù)突破：一家發(fā)電廠能夠以廉價高效的方式捕捉天然氣燃燒釋放的碳元素，避免了溫室氣體的排放
重大意義：天然氣發(fā)電為美國提供了近 32% 的電力，其碳排放量也達到電力部門總碳排放量的 30%
主要研究者：8 RiversCapital、Exelon 電力公司、CB&I等
成熟期：3-5 年
在可預(yù)見的未來，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一。現(xiàn)成又便宜的天然氣發(fā)出的電占美國總發(fā)電量的 30%, 全世界發(fā)電量的 22%。天然氣雖然比煤炭清潔得多，仍造成了大量的碳排放。
在美國煉油工業(yè)區(qū)的中心休斯頓城外出現(xiàn)了一家前沿發(fā)電廠，他們正在測試一項可以實現(xiàn)清潔天然氣能源的技術(shù)。這家公司擁有 50 兆瓦特的項目，他們就是 Net Power。該公司相信他們能捕獲天然氣發(fā)電過程中釋放的所有二氧化碳，同時又能夠以低廉的成本發(fā)電，至少和標準天然氣發(fā)電廠的成本相同。
如果此舉真的可以實現(xiàn)，就意味著從此就可以以合理的價格從化石燃料中獲得零碳能源。這樣的天然氣發(fā)電必會改善能源供給的局面，因為它既不像核能那樣成本高企，也不像可再生能源那樣供給不穩(wěn)。
Net Power 公司是 8 Rivers Capital，Exelon 電力公司以及 CB&I 能源公司合作的產(chǎn)物。這家公司的發(fā)電廠已經(jīng)在試運行且開始了初始測試，他們打算在未來幾個月內(nèi)就公布初次評估的結(jié)果。
這家發(fā)電廠將燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳放置到高壓高溫的環(huán)境中，并用合成的超臨界二氧化碳作為“工質(zhì)”，驅(qū)動一個特制的渦輪機。其中，大部分的二氧化碳都能被不斷地再利用，剩下不能利用的可以用一種低成本的方式捕獲。
降低成本的關(guān)鍵在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于協(xié)助開采原油。這個市場容量有限，也并不環(huán)保。然而最終 Net Power 希望其他行業(yè)對二氧化碳的需求能夠漲起來，比如水泥制造業(yè)、塑料制造業(yè)及其他碳基材料行業(yè)。
Net Power 的科技并不能解決天然氣帶來的所有問題，尤其是開采方面的問題，但是只要我們還在使用天然氣，就應(yīng)該讓天然氣變的更清潔。在正在發(fā)展的所有清潔能源技術(shù)中 Net Power 的技術(shù)是最有遠見的技術(shù)之一，他向我們展示的是一個真真切切的可減少碳排放的新突破。
專業(yè)解讀
中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所副研究員陳成猛：中國目前天然氣約占總電力供應(yīng)量的 3%，截止 2020 年預(yù)計將占 6.7%。為使以天然氣和煤炭等為燃料的火電廠更清潔環(huán)保，在現(xiàn)有技術(shù)體系通常是進一步增設(shè) CO2 吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來實現(xiàn)。
然而，這些手段大都是補救性質(zhì)的，會增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟效益。Net Power 公司則不然，在天然氣發(fā)電領(lǐng)域，他們選擇了源頭創(chuàng)新，徹底摒棄傳統(tǒng)的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過程，選用全新的以高壓高溫超臨界 CO2 為介質(zhì)的 Allam 循環(huán)過程。這樣就從本質(zhì)上解決了 CO2 排放和 NOx 污染的問題，且回收的 CO2 還變廢為寶，可應(yīng)用于采油或作為化工原材料等利用。
該技術(shù)發(fā)電綜合效率更高，設(shè)施大幅簡化，固定投資少，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將引領(lǐng)熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)革命，不僅對天然氣發(fā)電意義重大，對煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價值。另外，該技術(shù)的突破還有望改變當(dāng)前全球碳排放和碳交易的格局。
該技術(shù)的工藝方案獨辟蹊徑，從熱力學(xué)原理上是可行的，但估計存在如下工程技術(shù)難點：一、由于工質(zhì)從水蒸氣變成了 CO2，對裝置的技術(shù)要求變化會很大，許多設(shè)備都需重新設(shè)計開發(fā)，其與工藝的匹配性還需進一步的中試和工業(yè)示范驗證。二、由于燃燒氣氛從空氣改為純氧，這就需要在前端增加空氣分離裝置，會增加一些固定投資和單位能耗。此外，由此帶來的燃燒速度控制和安全隱患亦不容小覷。