உலகின் முதல் வணிகரீதியான மீக்கட критிகல் CO2 மின் உற்பத்தியாளரை மின் கட்டத்துடன் இணைத்த சீனா

புதிய வகை மின் சுழற்சியில் ஒரு முக்கிய மைல்கல்

மீக்கட критிகல் கார்பன் டைஆக்சைடைப் பயன்படுத்தி இயங்கும் உலகின் முதல் வணிகரீதியான மின் உற்பத்தியாளரை சீனா மின் கட்டத்துடன் இணைத்துள்ளது. இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட அனல் மின் உற்பத்தியில் புதிய கட்டத்தைக் குறிக்கிறது. குய்சோ மாகாணத்தின் லியுபான்ஷுய் நகரில் உள்ள ஷோவ்காங் ஷுய்செங் எஃகு ஆலையில் இந்த அமைப்பு நிறுவப்பட்டுள்ளது. எஃகு உற்பத்தியின்போது வெளியேறும் உயர் வெப்பநிலைக் கழிவு வெப்பத்தை இது மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. சீன தேசிய அணுமின் கழகத்தின் கீழ் இயங்கும் சீன அணுமின் ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தால், ஜிகாங் சர்வதேசப் பொறியியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் பொறியியல் ஆதரவுடன் இத்திட்டம் கட்டமைக்கப்பட்டது. இதில் தலா 15 மெகாவாட் திறன்கொண்ட இரண்டு அலகுகள் உள்ளன. நீராவிக்குப் பதிலாக கார்பன் டைஆக்சைடு இதன் செயல்பாட்டு திரவமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எஃகு ஆலைகளில் உள்ள வழக்கமான நீராவி அடிப்படையிலான அமைப்புகளைவிட, கழிவு வெப்பத்தைப் பிடித்து பயன்படுத்துவதில் இந்த அலகுகள் குறைந்தது 50 சதவீதம் சிறப்பாகச் செயல்படும் என்று உற்பத்தியாளர் தெரிவிக்கிறார்.

மீக்கட критிகல் கார்பன் டைஆக்சைடு (sCO2) சிறிய விசையாழிகள், விரைவான தொடக்கம், உயர் வெப்பநிலையில் அதிக வெப்பச் செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு வழிவகுக்கக்கூடும் என்பதால் இது முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. தற்போது புகைபோக்கிகள் மற்றும் குளிரூட்டும் அமைப்புகள் வழியாக வெளியேறும் வெப்பத்தை நிலையான மின் ஆதாரமாக மாற்றக்கூடிய கனரகத் தொழில்களின் தேவைகளுக்கு இந்தப் பண்புகள் பொருந்துகின்றன. அடுத்த தலைமுறை அணு உலைகள் மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய மின் நிலையங்களுக்கும் இவை பொருந்தும். அங்கு செயல்திறனில் ஒவ்வொரு சதவீதப் புள்ளி உயர்வும் செலவைக் குறைத்து, முக்கியக் கூறுகளின் அளவைக் குறைக்க உதவும்.

ஆய்வகத்திற்கு வெளியே இந்தத் தொழில்நுட்பம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைச் சோதிக்கும் களமாகவும் குய்சோ திட்டம் அமைகிறது. எஃகு உற்பத்தி, அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் தொழில்களில் ஒன்று. சின்டரிங் வரிசைகளும் உலைகளும் 700 செல்சியஸை (1292 ஃபாரன்ஹீட்) விட அதிக வெப்பநிலையில் பெருமளவு வெப்பத்தை வெளியிடுகின்றன. அந்த வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவது ஆலையின் ஆற்றல் சமநிலையை மேம்படுத்துவதோடு, உள்ளூர் மின் கட்டத்திலிருந்து பெறப்படும் மின்சாரத்தையும் குறைக்கலாம். நீர் வளம் குறைவாக உள்ள பகுதிகளில், நீராவிச் சுழற்சிகளுடன் ஒப்பிடும்போது நீர்ப் பயன்பாட்டைக் குறைப்பதும் இதன் நன்மையாகும்.

மீக்கட критிகல் CO2 மின்சாரம் என்றால் என்ன, அது ஏன் முக்கியம்?

கார்பன் டைஆக்சைடை அதன் முக்கியப் புள்ளியைத் தாண்டிய வெப்பநிலையிலும் அழுத்தத்திலும் வைத்திருப்பதே மீக்கட критிகல் கார்பன் டைஆக்சைடு. அதன் முக்கியப் புள்ளி தோராயமாக 31 செல்சியஸ் மற்றும் 74 பார் ஆகும். இந்த நிலையில், வாயு மற்றும் திரவம் ஆகிய இரண்டின் பண்புகளையும் கொண்ட அடர்த்தியான திரவமாக அது இருக்கும். இந்த அடர்த்தி, சிறிய விசையாழிகளையும் வெப்பப் பரிமாற்றிகளையும் உருவாக்கப் பொறியாளர்களுக்கு உதவுகிறது. sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்பில், திரவம் மூடிய சுழற்சியில் நகர்ந்து, ஓர் ஆதாரத்திலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சி, விசையாழி வழியாக விரிவடைந்து மின்னாக்கியைச் சுழற்றுகிறது. பின்னர் குளிரூட்டியில் வெப்பத்தை வெளியேற்றி, அழுத்தப்பட்டு மீண்டும் வெப்ப ஆதாரத்துக்கு அனுப்பப்படுகிறது. இந்தச் சுழற்சி பிரேட்டன் சுழற்சி எனப்படுகிறது. ஜெட் இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் வாயு விசையாழிச் சுழற்சிகளுடன் இது தொடர்புடையது; ஆனால் இதில் செயல்பாட்டு திரவமாக CO2 பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் சுழற்சிக்குள் வெப்பத்தை மறுசுழற்சி செய்யும் மீள்சூடாக்கிகள் உள்ளன.

சுழற்சி எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

எஃகு ஆலையில், சின்டரிங் மற்றும் தொடர்புடைய செயல்முறைகளிலிருந்து வரும் சூடான வாயுக்கள், sCO2 சுழற்சிக்கு ஆற்றலை மாற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றி வழியாகச் செல்கின்றன. சூடேறிய கார்பன் டைஆக்சைடு விசையாழி வழியாக விரிவடைந்து, மின்னாக்கியைச் சுழற்றுவதன் மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. விரிவடைந்த பிறகும் CO2-வில் கணிசமான வெப்பம் இருக்கும். எனவே, அது மீள்சூடாக்கி வழியாகச் சென்று, வரவிருக்கும் திரவ ஓட்டத்தை முன்கூட்டியே சூடாக்கி செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. பின்னர் மீதமுள்ள வெப்பத்தை திரவம் குளிரூட்டியில் வெளியேற்றி, அழுத்தப்பட்டு, செயல்முறையை மீண்டும் தொடங்க வெப்பப் பரிமாற்றிக்குத் திரும்புகிறது. CO2 அதன் முக்கியப் புள்ளிக்கு அருகில் இருக்கும்போது, சாதாரண வாயுவுடன் ஒப்பிடுகையில் அதை அழுத்துவது எளிது. இதனால் அழுத்தத்திற்குச் செலவாகும் ஆற்றல் குறைந்து, நிகர செயல்திறன் உயர்கிறது.

செயல்திறன் மற்றும் அளவு சார்ந்த நன்மைகள்

பாரம்பரிய ராங்கின் நீராவிச் சுழற்சிகள் நன்கு வளர்ந்தவையும் நம்பகமானவையும் ஆகும். எனினும், மிக அதிக வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் இல்லாமல் அவற்றின் செயல்திறனை மேலும் உயர்த்த முடியாது; அவற்றின் கூறுகளும் பெரியவை. சீனத் திட்டம் மற்றும் சர்வதேச முன்னோடித் திட்டங்கள் குறித்த அறிக்கைகளின்படி, உயர் வெப்பநிலையில் இயங்கும் sCO2 சுழற்சிகள் 50 சதவீதத்துக்கும் அதிகமான வெப்பச் செயல்திறனைப் பெறக்கூடும். அதேபோன்ற சூழல்களில் நவீன நீராவிச் சுழற்சிகளின் செயல்திறன் சுமார் 40 சதவீதமாக உள்ளது. கழிவு வெப்பப் பயன்பாடுகளில், வெப்ப ஆதாரத்தின் வெப்பநிலை மற்றும் உபகரண வடிவமைப்பைப் பொறுத்து சரியான செயல்திறன் மாறுபடும். இருப்பினும், அந்த வெப்பத்தில் எவ்வளவு பகுதியை மின்சாரமாக மாற்றலாம் என்பதில் sCO2 அணுகுமுறை பெரும் முன்னேற்றத்தை அளிக்கிறது. நீராவியைவிட CO2-வின் அடர்த்தி அதிகம் என்பதால், ஒரே அளவு மின்சார உற்பத்திக்கு விசையாழிகளையும் குழாய்களையும் மிகவும் சிறியதாக அமைக்க முடியும்.

எஃகு ஆலை ஏன் சிறந்த வெப்ப ஆதாரமாக உள்ளது?

சின்டரிங், கோக் தயாரித்தல், சூடான உருட்டுதல் ஆகியவற்றில் எஃகு ஆலைகள் பெருமளவு ஆற்றலைச் செலவிடுகின்றன. சின்டரிங் செயல்முறையில், நுண்ணிய தாதுக்கள் 700 செல்சியஸைத் தாண்டும் வெப்பநிலையில் ஒன்றாகத் திரட்டப்படுகின்றன. பின்னர் உலைகளும் வெளியேற்ற வாயுக் குழாய்களும் அந்த வெப்பத்தைச் செயல்முறையிலிருந்து வெளியே கொண்டு செல்கின்றன. வலுவான வெப்பப் பரிமாற்றி மூலம் மீக்கட критிகல் CO2 சுழற்சி இந்த வெப்ப ஓட்டத்தைப் பயன்படுத்தி, இல்லையெனில் வீணாகும் ஆற்றலின் பெரும்பகுதியை மீட்டெடுக்கலாம்.

தொழிற்சாலைச் சூழலில் கூடுதல் நன்மைகளும் உள்ளன. நீராவி அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்பு மிகக் குறைந்த நீரையே பயன்படுத்துகிறது. ஏனெனில் அதிக அளவு கொதிகலன் ஊட்டுநீரோ, ஈரக் குளிரூட்டுக் கோபுரங்களோ தேவையில்லை. செயல்பாட்டு திரவமாகப் பயன்படுத்தப்படும் CO2 ஒப்பீட்டளவில் வேதியியல் செயலற்றது; உயர் வெப்பநிலை நீராவியைவிடப் பல உலோகக் கலவைகளில் அரிப்பை குறைவாக ஏற்படுத்தும். இதனால் சில பொருள் சார்ந்த சவால்கள் எளிதாகலாம். சுழற்சி மூடிய அமைப்பாக இருப்பதால், வழக்கமான செயல்பாட்டின்போது CO2 வெளியேற்றப்படுவதில்லை. சிறிய அளவு CO2 இழப்புகள் ஏற்படலாம்; அவற்றை நிர்வகிக்க வேண்டும். ஆனால் இந்த அமைப்புக்குத் தொடர்ந்து புதிய CO2 வழங்க வேண்டியதில்லை.

ஆலை இயக்குநருக்கு, இந்தப் பண்புகள் சிறிய இடப்பரப்பில் அமைக்கக்கூடிய மின் உற்பத்தி அமைப்பு, குறைந்த துணை உபகரணங்கள், மேலும் நெகிழ்வான செயல்பாடு ஆகியவற்றை வழங்குகின்றன. நீராவி அமைப்பைவிட இதை விரைவாகத் தொடங்கவும் நிறுத்தவும் முடியும். நாளின் வெவ்வேறு நேரங்களில் வெப்பநிலை மாறும் செயல்முறைகளுக்கு இது பயனுள்ளதாகும்.

இதை அணு மற்றும் சூரிய மின் உற்பத்திக்கும் விரிவுபடுத்த முடியுமா?

பல மேம்பட்ட அணு உலை வடிவமைப்புகளில், sCO2 விசையாழிகளுக்கு ஏற்ற வெளியேற்ற வெப்பநிலை கிடைக்கிறது. உயர் வெப்பநிலை வாயு உலைகள், உருகிய உப்பு உலைகள் மற்றும் சோடியம் வேக உலைகள் ஆகியவை அழுத்த நீர் உலைகளைவிட அதிக மைய வெப்பநிலையை இலக்காகக் கொண்டுள்ளன. அந்த வெப்பத்தை sCO2 திறம்படப் பயன்படுத்திக்கொள்ள முடியும். சிறிய விசையாழி, இடமும் எளிமையும் முக்கியமான சிறிய மட்டு அணு உலைகளுக்கும் பொருத்தமாக அமைகிறது.

உருகிய உப்புகளில் வெப்பத்தைச் சேமித்து, பின்னர் அதை மின் உற்பத்தி அமைப்பின் வழியாகச் செலுத்தும் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய மின் உற்பத்தியிலும் இதே நிலைதான். சீனாவில், துன்ஹுவாங் நகரில் உள்ள காட்சிக்கான அளவில் அமைந்த சூரியக் கோபுர மின் நிலையத்தை நீராவியிலிருந்து sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்புக்கு மாற்றி, வழங்குநர்களின் தயார்நிலை மற்றும் செயல்பாட்டு நடத்தையை மதிப்பிடும் செயல்விளக்கத் திட்டம் முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. இந்த முயற்சி இரண்டு அத்தியாவசியக் கூறுகளை முன்னிலைப்படுத்துகிறது: நம்பகமான உருகிய உப்பிலிருந்து CO2-க்கு வெப்பத்தை மாற்றும் பரிமாற்றி, மற்றும் முக்கியப் புள்ளிக்கு அருகிலுள்ள CO2-வை நிர்வகிக்கக்கூடிய அமுக்கி அமைப்பு. இரண்டும் சவாலான பணிகள்தான்; ஆனால் பொருட்கள், சீல்கள், கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் ஆகியவற்றில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றம் அவற்றை எட்டக்கூடிய நிலைக்கு கொண்டு வருகிறது.

உண்மையான ஆலைகளில் வெப்பப் பரிமாற்றிகளும் சுழலும் இயந்திரங்களும் நீடித்து உழைப்பது உறுதியானால், பெரிய sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்புகளுக்கான பாதை தெளிவாகும். அதிக சுழற்சிச் செயல்திறனால் ஒரே அளவு மின் கட்ட வெளியீட்டுக்கு சிறிய சூரியப் புலங்கள் அல்லது சிறிய அணு உலை மையங்கள் போதுமானதாக இருக்கும். குறைந்த நீர்ப் பயன்பாடும் இடத் தேர்வு தொடர்பான கட்டுப்பாடுகளைத் தளர்த்தும்.

சீனா இதை எவ்வாறு உருவாக்கியது, திட்டத்தின் பின்னணியில் யார் உள்ளனர்?

குய்சோவில் உள்ள இந்த அமைப்பு, CNNC-யின் ஒரு பகுதியாக இயங்கும் சீன அணுமின் ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் நீண்டகாலத் திட்டத்தின் விளைவாகும். அந்த நிறுவனம் பத்தாண்டுகளுக்கும் மேலாக sCO2 சுழற்சிகள், விசையாழிகள், தாங்கிகள், சீல்கள், கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் ஆகியவற்றில் பணியாற்றி, கூறுகளுக்கான சோதனைகளை வெளியிட்டதுடன் முன்னோடி சோதனை அமைப்புகளையும் உருவாக்கியுள்ளது. கனரகத் தொழிலில் ஒருங்கிணைக்கும் பொறியியல் பணிகளுக்காக ஜிகாங் சர்வதேசப் பொறியியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் கூட்டாளியாகச் செயல்பட்டது. இந்த அமைப்பை நிறுவிய ஷோவ்காங் ஷுய்செங் எஃகு ஆலை, இடத்தையும் உயர்தரக் கழிவு வெப்ப ஓட்டங்களுக்கான அணுகலையும் வழங்கியது.

ஒவ்வொரு அலகும் 15 மெகாவாட் திறன் கொண்டது. இரண்டு அலகுகளைப் பயன்படுத்துவது மாற்று வசதியை உருவாக்குவதோடு, உண்மையான உற்பத்திச் சூழல்களில் கட்டுப்பாட்டு உத்திகளைச் சோதிக்கவும் இயக்குநர்களுக்கு வாய்ப்பளிக்கிறது. கனரகத் தொழில் மற்றும் மின் உற்பத்திக்கான எதிர்கால அலகுகளுக்கு இந்தத் திட்டம் அடித்தளமாக அமையும் என்று CNNC தெரிவிக்கிறது. பல இடங்களில் மீண்டும் நிறுவக்கூடிய தொகுதிகளைத் தரப்படுத்துவதே இதன் நோக்கம். உபகரணங்களைப் பெரிய அளவில் தயாரித்து, குறைந்தபட்ச மாற்றங்களுடன் நிறுவும்போது கழிவு வெப்ப மின்சாரத்தின் பொருளாதாரச் சாத்தியம் அதிகரிப்பதால், இதனைப் பல இடங்களில் மீண்டும் நிறுவுவது முக்கியம்.

நிபுணர்கள் கூறுவது என்ன?

சீனாவுக்கு வெளியேயும், ஆய்வுக் குழுக்களும் தொழில் நிறுவனக் குழுக்களும் sCO2 கூறுகள் மற்றும் துணை அமைப்புகளின் செயல்திறனைத் தொடர்ந்து நிரூபித்து வருகின்றன. டெக்சாஸில், அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் ஆதரவுடன் ஒரு கூட்டமைப்பு தலைமையில் இயங்கும் 10 மெகாவாட் மின் திறன் கொண்ட சூப்பர்கிரிட்டிக்கல் டிரான்ஸ்ஃபார்மேஷனல் எலக்ட்ரிக் பவர் முன்னோடி ஆலை, 2024-ல் தனது முதல் கட்டத்தை நிறைவு செய்தது. ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட சுழலும் இயந்திரங்களும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளும் முழு வேகத்தில் இயங்குவதை அது நிரூபித்தது. இந்தத் திட்டத்துக்கு ஆதரவளிக்கும் தென்மேற்கு ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் ஆய்வாளர்கள், அமுக்கிகள், விசையாழிகள், சூடாக்கிகள், குளிரூட்டிகள், கட்டுப்பாட்டு மென்பொருள் ஆகியவை ஒரே ஆலையாக இணைந்து இயங்கும் ஒருங்கிணைந்த சோதனையின் முக்கியத்துவத்தை வலியுறுத்துகின்றனர்.

சீன அணுசக்தித் துறையை ஆய்வு செய்யும் கார்னகி சர்வதேச அமைதிக்கான அறக்கட்டளையின் மூத்த ஆய்வாளர் மார்க் ஹிப்ஸ், தொழில்நுட்பத் தலைமையை வெளிப்படுத்த சீனா வேகமாக முன்னேறி வருவதாகக் கூறினார்.

சீனர்கள் மிக மிக வேகமாக முன்னேறி வருகின்றனர். தங்களுடைய திட்டத்தைத் தடுக்க முடியாது என்பதை உலகுக்குக் காட்ட அவர்கள் மிகவும் ஆர்வமாக உள்ளனர்.

டெக்சாஸ் முன்னோடித் திட்டத்தில் பணியாற்றுவதுடன், தென்மேற்கு ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் இயந்திரவியல் துறையை இயக்கும் டிம் அலிசன், ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்பை முழு வேகத்தில் இயக்கிய மைல்கல்லை விவரித்தார்.

ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட அமைப்பை இயக்கியது குறிப்பிடத்தக்க சாதனையாகும். கூறுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட இயக்கச் சோதனைகளில் குழு வெற்றி பெற்றதைத் தொடர்ந்து இது நிகழ்ந்துள்ளது. ஆலைக் கட்டுப்பாடுகள், அமுக்கி, வெப்பப் பரிமாற்றிகள், சூடாக்கி, விசையாழி, CO2 இருப்பு ஆகியவற்றுடன், மின்சாரம் மற்றும் வாயு வழங்கல், குளிரூட்டும் நீர் அமைப்புகள் உள்ளிட்ட அனைத்து உபகரணங்களும் இணைந்து செயல்படுவதை இது நிரூபிக்கிறது.

இன்னும் தீர்க்க வேண்டிய பொறியியல் சவால்கள்

உயர் வெப்பநிலையிலும் வேகத்திலும் நீடித்து இயங்கக்கூடிய, சிறிய மற்றும் அதிக செயல்திறன் கொண்ட விசையாழிகளை உருவாக்குவதே மையச் சவாலாகும். விசையாழிச் சுழலிகள் நிமிடத்துக்கு 30,000 முதல் 40,000 சுற்றுகள் வரை சுழலும் என்றும், அவற்றின் இறக்கைகளும் உறைகளும் 600 செல்சியஸுக்கும் அதிகமான வெப்பநிலையை எதிர்கொள்ளும் என்றும் கல்வி மற்றும் தொழில்துறை ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன. உள் உருளைகள் மற்றும் சுழலிகளுக்கு நிக்கல் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைகளும் மேம்பட்ட எஃகுகளும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அழுத்தத்தையும் செலவையும் நிர்வகிக்க வெளிப்புற உறைகளில் ஃபெரிட்டிக் எஃகுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இடைவெளிகள் மிகக் குறுகியதாக இருந்தாலும் உராய்வு ஏற்படாமல் இருக்க, வலிமை, அரிப்பு எதிர்ப்பு, வெப்ப விரிவு ஆகியவற்றுக்கு இடையே சரியான சமநிலை தேவை.

சீல்களும் தாங்கிகளும் அதே அளவு முக்கியமானவை. தண்டின் வழியாக CO2 கசிவதைக் குறைக்க உலர் வாயுச் சீல்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உயவூட்டும் அமைப்புகளை எளிமைப்படுத்தவும் வெப்பம் சார்ந்த சிக்கல்களைத் தவிர்க்கவும், எண்ணெய்த் தாங்கிகளுக்குப் பதிலாக வாயுத் தாங்கிகளைப் பயன்படுத்தும் வடிவமைப்புகளும் ஆராயப்படுகின்றன. 25 மெகாவாட் வகை விசையாழி குறித்த ஆய்வில், சமநிலை பிஸ்டனை குளிரூட்டும் வாயுப் பகுதியில் அமைத்ததால் சுழலியின் நீளம் குறைந்து, கசிவுப் பாதைகள் குறுகி, இயந்திர இழப்புகள் குறைந்தன. சிறிய சுழலி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தி, உறை வடிவமைப்பையும் எளிமைப்படுத்துகிறது. மற்றொரு வடிவமைப்பில் எண்ணெய்த் தாங்கிகளுக்குப் பதிலாக வாயுத் தாங்கிகளைப் பயன்படுத்தியதால், தண்டின் நீளம் மேலும் குறைந்ததுடன், தனியான குளிரூட்டும் மற்றும் உயவூட்டும் அமைப்பின் தேவையும் நீங்கியது. இந்த மேம்பாடுகள் செயல்திறனையும் நம்பகத்தன்மையையும் உயர்த்த உதவுகின்றன.

தற்காலிக மாற்றங்களின்போது சுழற்சியைக் கட்டுப்படுத்துவதும் தீவிரமாகப் பணியாற்றப்படும் மற்றொரு துறையாகும். பம்பின் வேகம், வெப்ப உள்ளீடு, மின் சுமை ஆகியவற்றில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், அமைப்பு நிலைபெறுவதற்கு முன் அழுத்தம் மற்றும் ஓட்டத்தில் தற்காலிக அதிகரிப்புகளை ஏற்படுத்தலாம் எனச் சிறிய அளவிலான செயல்விளக்கங்கள் காட்டியுள்ளன. அதிகபட்ச மின்சாரத்தையும் செயல்திறனையும் தரும் நிலையான பகுதிகளை அடையாளம் காண, நிறை ஓட்டம், அழுத்த விகிதம், சுழற்சி வேகம் ஆகியவற்றின் பல்வேறு சேர்க்கைகளைப் பொறியாளர்கள் வரைபடமிடுகின்றனர். ஒரு சிறிய sCO2 டர்போ மின்னாக்கி சோதனையில், சிறந்த நிலைமைகளில் அளவிடப்பட்ட மொத்தச் செயல்திறன் சுமார் 59 சதவீதமாக இருக்கும்போது, மின்சார வெளியீடு பத்து கிலோவாட் அளவில் எட்டப்பட்டது. இது அந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் வாய்ப்பையும் அதற்குத் தேவையான நுட்பமான கட்டுப்பாட்டையும் எடுத்துக்காட்டுகிறது.

மாசடைந்த தொழில்துறை வாயுக்களிலிருந்து தூய CO2 சுழற்சிக்கு ஆற்றலை மாற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றிகள், படிதல் மற்றும் வெப்ப அழுத்தத்தைத் தாங்க வேண்டும். CO2 சுழற்சிக்குள் உள்ள மீள்சூடாக்கிகள், பெரும் அழுத்த இழப்பின்றி வெப்பத்தை மறுசுழற்சி செய்ய, அதிகப் பரப்பளவு கொண்ட சிறிய வடிவமைப்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். CO2-வின் முக்கியப் புள்ளிக்கு அருகில் அமுக்கிகள் திறம்பட இயங்க வேண்டும். அங்கு வெப்பநிலையில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்களே அடர்த்தியைப் பெரிதும் மாற்றக்கூடும்; கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் விரைவாகச் செயல்படாவிட்டால் செயல்திறன் பாதிக்கப்படலாம்.

சுற்றுச்சூழல் மற்றும் கொள்கை சார்ந்த முக்கியத்துவம்

2030-க்கு முன் கார்பன் உமிழ்வை உச்சத்துக்குக் கொண்டு வந்து, 2060-க்கு முன் கார்பன் நடுநிலையை அடைவதாக சீனா உறுதியளித்துள்ளது. கனரகத் தொழில்களை இயக்கும் மின்சாரத்தைத் தூய்மையாக்குவது அந்தத் திட்டத்தின் மையப் பகுதியாகும். sCO2 மூலம் கழிவு வெப்பத்தை மீட்டெடுப்பது இரண்டு வழிகளில் உதவுகிறது: புதைபடிவ எரிபொருள் மின் கட்டத்திலிருந்து ஆலை பெறும் நிகர மின்சாரம் குறைகிறது; வழக்கமான நீராவிச் சுழற்சிகளுக்குப் பெருமளவு குளிரூட்டும் நீர் தேவைப்படும் இடங்களில் நீர்ப் பயன்பாடும் குறைகிறது. அணு மற்றும் சூரிய அனல் மின் திட்டங்களுக்கு, அதிக செயல்திறன் தூய்மையான மின்சாரத்தின் செலவை நேரடியாகக் குறைக்கிறது.

கார்பன் பிடிப்புடன் இதற்குச் சாத்தியமான ஒருங்கிணைவு இருப்பதாகவும் சில ஆய்வாளர்கள் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர். கோட்பாட்டளவில், பிடிக்கப்பட்ட CO2-வை மூடிய சுழற்சியில் செயல்பாட்டு திரவமாகப் பயன்படுத்தி, அந்த வாயுவின் ஒரு பகுதியை ஆக்கபூர்வமாகப் பயன்படுத்தலாம். இருப்பினும், சுழலும் இயந்திரங்களைப் பாதுகாத்து அரிப்பைக் குறைக்க, மின் சுழற்சிக்கு தூய்மையான, உலர்ந்த CO2 தேவை. மேலும் சுழற்சி மூடிய அமைப்பாக இருப்பதால், அது தொடர்ந்து புதிய CO2-வைப் பயன்படுத்தாது. கார்பன் பிடிப்பு அமைப்புடன் ஒருங்கிணைப்பது, எரிக்கப்படும் அல்லது மாற்றப்படும் மூலப்பொருளாக CO2-வைப் பயன்படுத்துவதில் அல்ல; அதைக் கையாளுதல், சேமித்தல், தூய்மைப்படுத்துதல் ஆகியவற்றை இணைப்பதில்தான் கவனம் செலுத்தும்.

வள ஆதாரக் கட்டுப்பாடுகளுக்கும் இந்தப் புதிய மின் உற்பத்தியாளர் தீர்வளிக்கிறது. குளிரூட்டும் நீர் அரிதாகக் கிடைக்கும் வறண்ட பகுதிகளில் நீர் சேமிப்பு அதிகமாக இருக்கலாம். சிறிய மின் உற்பத்தி அமைப்பை கப்பல்களிலும் தொலைதூரத் தொழில்துறை இடங்களிலும் பொருத்த முடியும். அந்த இடத்திலேயே கிடைக்கும் வெப்பத்தை அதே இடத்தில் மின்சாரமாக மாற்றுவதன் மூலம் ஆற்றல் பாதுகாப்பை வலுப்படுத்தலாம்.

உலகளாவிய போட்டியும் அடுத்தகட்டமும்

அமெரிக்கா, ஐரோப்பா, ஆசியா ஆகிய பகுதிகளில் உள்ள குழுக்கள் sCO2 கூறுகளின் நம்பகத்தன்மையையும் ஆலை ஒருங்கிணைப்பையும் மேம்படுத்தி வருகின்றன. டெக்சாஸின் STEP திட்டம், கூறுகளுக்கான இயக்கச் சோதனைகளிலிருந்து ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டுக்கு முன்னேறி, முதல் கட்டத்தில் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தது. இதன் மூலம் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை விரிவுபடுத்தி மீண்டும் பயன்படுத்தலாம் என்ற நம்பிக்கை வலுப்பெற்றுள்ளது. குய்சோவில் மின் கட்டத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள சீன அலகு, தொழில்துறைச் செயல்முறையில் நிறுவப்பட்ட முதல் வணிக அமைப்பாகும். எஃகு உற்பத்தியில் கழிவு வெப்ப மின்சாரத்தின் பொருளாதாரம், 24 மணி நேரச் செயல்பாடு, பராமரிப்பு சுழற்சிகள் குறித்த தரவுகளை இது வழங்கும்.

செயல்திறன் குறித்த கூற்றுகள் மாதங்கள் மற்றும் ஆண்டுகள் நீடிக்கும் இயக்கத்தில் உறுதியானால், எஃகு மற்றும் சிமெண்ட் ஆலைகளில் மேலும் பல அலகுகள் நிறுவப்பட வாய்ப்புள்ளது. விசையாழி மண்டபங்களின் அளவைக் குறைத்து மின் உற்பத்தியை உயர்த்த, செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய மின் திட்டங்கள் sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்புகளை மதிப்பீடு செய்து வருகின்றன. மேம்பட்ட அணு உலை வடிவமைப்பாளர்கள், நீராவி ஆலைகளின் பெருந்தொகுதிக்குப் பதிலாகச் சிறிய விசையாழிகளையும் மீள்சூடாக்கிகளையும் பயன்படுத்தி, sCO2-வை இயல்புநிலை மின் மாற்று அமைப்பாகத் திட்டமிடுகின்றனர். தொலைதூர இடங்களுக்கான நகர்த்தக்கூடிய அணு மின் ஆதாரங்களுக்கும் சிறிய உபகரணங்கள் பயனளிக்கும். மேலும் CO2-வின் அடர்த்தி, ஒரே அளவு மின் உற்பத்திக்கு விசையாழியைச் சிறியதாக வைத்திருக்க உதவுகிறது.

உபகரண விநியோகச் சங்கிலியும் முக்கியமானதாக இருக்கும். உயர் செயல்திறன் கொண்ட வெப்பப் பரிமாற்றிகள், உலர் வாயுச் சீல்கள், அதிவேக மின்னாக்கிகள் பல்வேறு விற்பனையாளர்களிடமிருந்து கிடைக்க வேண்டும். CO2 பயன்பாட்டுக்கான அழுத்தக் கலன்கள், குழாய்கள், சீல்கள் தொடர்பான விதிமுறைகளும் தரநிலைகளும் மேலும் வளர வேண்டும். சுழற்சியைப் பாதுகாப்பாக இயக்கவும் கோளாறுகளைச் சரிசெய்யவும் இயக்குநர்களுக்குப் பயிற்சி அளிப்பது வணிகப் பயன்பாட்டின் ஒரு பகுதியாக இருக்கும். தொடர்ந்து நடைபெறும் செயல்விளக்கங்களும் பல இடங்களில் மீண்டும் நிறுவுவதும் செலவைக் குறைத்து, இந்தத் தொழில்நுட்பத்தைப் பெரிய அளவில் ஏற்க ஆலை உரிமையாளர்களை நம்பச் செய்யலாம்.

சுருக்கமாக

• குய்சோ மாகாணத்தின் லியுபான்ஷுய் நகரில் உள்ள எஃகு ஆலையில், தலா 15 மெகாவாட் திறன்கொண்ட இரண்டு மீக்கட критிகல் CO2 அலகுகளைச் சீனா மின் கட்டத்துடன் இணைத்துள்ளது.
• எஃகு சின்டரிங் செயல்முறையின் கழிவு வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி இந்த அமைப்பு மின்சாரம் உற்பத்தி செய்கிறது. நீராவி அடிப்படையிலான அமைப்புகளைவிட கழிவு வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றுவதில் குறைந்தது 50 சதவீதம் சிறப்பாகச் செயல்படுவதாகக் கூறப்படுகிறது.
• sCO2 சுழற்சிகள், CO2-வை அதன் முக்கியப் புள்ளிக்கு மேலான நிலையில் மூடிய சுழற்சியில் இயக்குகின்றன. இதனால் சிறிய விசையாழிகளையும் உயர் வெப்பநிலையில் அதிக செயல்திறனையும் பெற முடிகிறது.
• இந்த மின் உற்பத்தி அமைப்பு குறைந்த அளவு நீரைப் பயன்படுத்துவதுடன், குறுகிய இடங்களிலும் பொருத்த முடியும். எனவே கனரகத் தொழில்கள், கப்பல்கள், தொலைதூர ஆற்றல் அமைப்புகளுக்கு இது ஏற்றது.
• தேவையான உயர் வெப்பநிலையை வழங்குவதால், மேம்பட்ட அணு உலைகளும் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய மின் நிலையங்களும் sCO2 மின் உற்பத்தி அமைப்புகளுக்கான முதன்மைத் தேர்வுகளாக உள்ளன.
• நீடித்து உழைக்கும் வெப்பப் பரிமாற்றிகள், முக்கியப் புள்ளிக்கு அருகில் திறம்பட இயங்கும் அமுக்கிகள், வலுவான சீல்கள் மற்றும் தாங்கிகளைக் கொண்ட அதிவேக விசையாழிகள் ஆகியவை முக்கியப் பொறியியல் பணிகளாகும்.
• டெக்சாஸில் உள்ள அமெரிக்க முன்னோடி ஆலை, 10 மெகாவாட் மின் திறன்கொண்ட ஒருங்கிணைந்த sCO2 அமைப்பை இயக்கி, முதல் கட்டத்தில் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தது. இது சீனாவுக்கு வெளியேயும் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றத்தைக் காட்டுகிறது.
• தொழில்துறை கழிவு வெப்பத்தை sCO2 மூலம் மின்சாரமாக மாற்றுவது குறித்த முதல் வணிக அளவிலான தரவுகளை சீனத் திட்டம் வழங்குகிறது.
• நீர் சேமிப்பும் செயல்திறன் உயர்வும் சீனாவின் கார்பன் உமிழ்வு உச்சம் மற்றும் கார்பன் நடுநிலை இலக்குகளுக்கு ஆதரவளிப்பதோடு, கனரகத் தொழில்களில் ஆற்றல் பயன்பாட்டையும் மேம்படுத்துகின்றன.
• இந்தத் தொழில்நுட்பத்தைப் பெரிய அளவில் விரிவுபடுத்துவது, வழங்குநர்களின் தயார்நிலை, செயல்பாட்டு நம்பகத்தன்மை, பல ஆலைகளில் மீண்டும் நிறுவுவதன் பொருளாதாரச் சாத்தியம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்திருக்கும்.