左图为超临界二氧化碳发电技术实验装置。右图为全球首个超临界二氧化碳余热发电技术“超碳一号”示范工程。（图源：中核集团官网）

□科普时报记者陈杰

你敢信吗？我们呼出的二氧化碳，可以用来发电啦！

近日，全球首台超临界二氧化碳发电机组在贵州六盘水“上岗”。它不用“烧开水”，只让二氧化碳在特殊状态下“飞速奔跑”，就能将被浪费掉的热能，高效转化成日常生活离不开的电能。

超临界二氧化碳到底是什么？跟人们呼出的二氧化碳有何不同？它又是如何发电的？

给二氧化碳穿上“战甲”

提到二氧化碳，人们并不陌生。

我们呼出的“废气”，是它；可乐里滋滋冒的气泡，是它；舞台上梦幻的“仙气”，也是它变的。

但用来发电的超临界二氧化碳，则完全不同。

二氧化碳在不同的温度和压力下，会多重“变身”。

常温常压下，它是无色无味的气体；降温到零下78.5℃，它就成了干冰；给气态的二氧化碳加压，就会变成液态。

当温度超过31℃、压力达到73个大气压以上时，二氧化碳就会进入超临界状态。

此时，它就像披了一身特殊的“战甲”，既像液体又像气体——

密度跟液体一样大，一立方米能有几百公斤重，是普通气体的几百倍；黏度却跟气体一样小，流动起来相当顺畅，是不可多得的发电材料。

发电告别花式“烧开水”

说到发电，我们第一时间可能会想到火电厂、核电站。

几百年来，人类发电的核心思路，基本上是以“烧开水”为主——把水变成水蒸气，再用蒸汽推动叶轮旋转，带动发电机发电。

从煤炭到核能，目的都是为了更快地“烧开水”发电。

只是，与其用水蒸气发电，何不省下“烧开水”环节，直接用一种气体来发电呢？

超临界二氧化碳接下了这个“活儿”，其发电过程也较简单。

首先把二氧化碳加热加压到超临界状态，钢铁厂废热、太阳能都能当热源。

接着把高温高压的二氧化碳送进透平机（涡轮机），它一膨胀就像“小火箭”似的，推着叶轮疯狂转，连着叶轮的发电机就能发电了。

最后，“累趴”了的二氧化碳被回收，重新压缩加热后开启新一轮发电循环。

整个过程都在一个封闭系统内进行，节能又环保。

为啥要用二氧化碳发电

明明已经有了火电、水电、风电，为啥还要“紧盯”二氧化碳呢？因为它优点多多：

效率拉满。超临界二氧化碳发电的理论能量转换效率超过50%。也就是说，输入的热能一半以上都能变成电。

“身材”迷你。二氧化碳在超临界状态下密度超大，同样的发电能力下，所需透平机的体积只有蒸汽轮机的十分之一，又省钱又省地方。

反应神速。传统电厂调节发电功率，就像开大船一样慢吞吞。

超临界二氧化碳发电的响应速度，是传统方式的3倍多，能快速跟上电网需求变化，特别适合跟不稳定的风电、光伏“打配合”。

省心省力。整个发电系统是封闭循环的，二氧化碳可以反复用，不用像锅炉那样天天补水、清理水垢，日常维护超简单。

不仅是换了种发电方式

超临界二氧化碳发电技术，可不只是“换了种发电方式”这么简单。它的出现，正在悄悄改变我们的能源体系。

它是传统工厂的“废热回收大师”。

钢铁、水泥、玻璃厂生产时，会产生大量废热。

超临界二氧化碳发电技术能把这些无用的热量抓回来发电，相当于给高耗能工厂装了个“能源回收器”。

它还是新能源的“超级充电宝”。

太阳能、风能靠天吃饭，白天发电多，晚上就“歇菜”，经常出现“弃电”浪费。

搭配熔盐储能技术，先把多余电能变成热能存起来，等需要时再用超临界二氧化碳技术发电。

这样，可完美实现“削峰填谷”，让新能源供电更稳定。

未来，它还能和第四代核反应堆合作，打造更安全高效的核能发电系统。

编辑：申久燕