Supercritical carbon dioxide blend
ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಿಶ್ರಣವು (ಎಸ್. ಸಿ. ಓ. 2 ಮಿಶ್ರಣ) ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ರವಗಳೊಂದಿಗೆ (ಡೋಪಾಂಟ್ ದ್ರವ) ಸಿ. ಓ. 2ನ ಏಕರೂಪದ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಅದರ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಹಿಡಿದಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅದರ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಉಷ್ಣಾಂಶಕ್ಕಿಂತ (304.13 K, 31°C, 87°F) ಮತ್ತು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ (7.3773 MPa, 72.8 ಎಟಿಎಂ, 1,070 ಪಿಎಸ್ಐ, 73.8 ಬಾರ್) ಮೇಲಿರುವ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ದ್ರವವಾಗಿ ವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ, ಅದರ ಧಾರಕವನ್ನು ಅನಿಲದಂತೆ ತುಂಬಲು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ದ್ರವದಂತಹ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ. ಇತರ ದ್ರವಗಳೊಂದಿಗೆ CO2 ಅನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಮಿಶ್ರಣದ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಬಹುದು. ಎಸ್-ಸಿಒ2 ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಎಸ್-ಸಿಒ2 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಮಿಶ್ರಣದ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹೊಸ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಉಷ್ಣ ವಿದ್ಯುತ್ ಕೇಂದ್ರಗಳಾಗಿವೆ, ಅಂದರೆ ಅವು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಶಾಖದ ಮೂಲವನ್ನು (ಸೌರ ಉಷ್ಣ, ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿ, ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನ, ಜೀವರಾಶಿ, ದಹನ, ಭೂಶಾಖದ) ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಸೀಬೆಕ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದರೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ, ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ರಾಂಕೈನ್ ಚಕ್ರವನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಉಗಿ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರದ ದಕ್ಷತೆಯು ಶಾಖದ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಹೀಟ್ ಸಿಂಕ್ ನಡುವಿನ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ ಹೆಚ್ಚು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಆವಿಯನ್ನು ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ತಲುಪಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ವಿದ್ಯುತ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಸ್ಥಿತಿಯು ಶಾಖದ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಶಾಖದ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಉಗಿಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ದಟ್ಟವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರದ ಶಾಖದ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ದಟ್ಟವಾದ ದ್ರವವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಚಕ್ರದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಘಟಕಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸ್ಥಾವರದ ಪರಿಸರ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತು ಮತ್ತು ಬಂಡವಾಳ ವೆಚ್ಚವು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಎಸ್. ಸಿ. ಓ. 2 ಉರಿಯದ, ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ, ಸ್ಫೋಟಕವಲ್ಲದ ಮತ್ತು ಅಗ್ಗವಾಗಿದೆ. ಸಂಯೋಜಿತ ಚಕ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಬೃಹತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ವಿಳಂಬಗೊಳಿಸಿದ ಪ್ರಮುಖ ಮಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ತುಕ್ಕು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಆಗಿದೆ. ದ್ರವದ ಸಾಗಣೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ವಸ್ತುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ, ತುಕ್ಕು ಮತ್ತು ಹರಿವಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಬೇಕು. ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿ (ಸಿ. ಎಸ್. ಪಿ.) ಯು ಸೌರ ಶಾಖದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ರಿಸೀವರ್ನೊಳಗೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಲು ಕನ್ನಡಿಗಳು ಅಥವಾ ಮಸೂರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ರಿಸೀವರ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ, ವಾಣಿಜ್ಯ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಗೋಪುರಗಳಿಗೆ 1000 °C ವರೆಗೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಬಳಸುವ ಹೀಟ್ ಎಂಜಿನ್ನಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ವಲಯದಲ್ಲಿ, ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ CO2 ಅನ್ನು ತಾಪನ ಎಂಜಿನ್ ದ್ರವವಾಗಿ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಗಮನಾರ್ಹ ವೆಚ್ಚ ಕಡಿತವನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು. ಪವರ್ ಬ್ಲಾಕ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯು ಸೌರ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಮಣ್ಣಿನ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಸ್ಥಾವರದ ಈ ಭಾಗದ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಲಭ್ಯವಿರುವ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಸಿಒ2 ಸಿಎಸ್ಪಿಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚಗಳು ಅನುಕೂಲಕರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ 9,5-10 $ಸೆಂಟ್/ಕೆಡಬ್ಲ್ಯೂಎಚ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿಯು ಯಾವುದೇ ಮಧ್ಯಂತರ ಶಕ್ತಿ ವಾಹಕವನ್ನು ಬಳಸದೆ ನೇರವಾಗಿ ಸೌರ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಚೇತರಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದ ಸೌರ ಗ್ರಾಹಕಗಳ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ, ಇದು ದ್ರವದ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ದಕ್ಷ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ CO2 ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರಗಳಿಗೆ ಸಂಕೋಚಕದ ಒಳಹರಿವಿನ ತಾಪಮಾನವು ದ್ರವದ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ (ಶುದ್ಧ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ಗೆ 31 °ಸಿ) ಹತ್ತಿರವಾಗಿರಬೇಕು ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತಲೂ ಕಡಿಮೆಯಿರಬೇಕು. ಈ ಗುರಿಯನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ ಮತ್ತು ಶಾಖದ ಮೂಲವು 600-650 °C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದಾಗ, ಅದೇ ಗಡಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ನೀರು/ಉಗಿ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ಯಾವುದೇ ರಾಂಕೈನ್ ಚಕ್ರವನ್ನು sCO2 ಚಕ್ರವು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಇರುವ ಶುಷ್ಕ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿನ ಹವಾಮಾನದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ತಾಪಮಾನವು 35 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳೊಂದಿಗೆ ದ್ರವವನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುವಷ್ಟು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ತಾಪಮಾನವು 40 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಬಹುತೇಕ ಆದರ್ಶ ನಡವಳಿಕೆಗೆ ತ್ವರಿತ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಸಂಕೋಚನ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪವರ್ ಬ್ಲಾಕ್ನ ಉಷ್ಣ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಟರ್ಬೈನ್ ಇನ್ಲೆಟ್ ತಾಪಮಾನದ ದೊಡ್ಡ ಹೆಚ್ಚಳದ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಮತ್ತೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಈ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು, ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ CO2 ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಹಲವಾರು ಎಸ್. ಸಿ. ಓ. 2 ಮಿಶ್ರಣಗಳ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 80 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ನ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪುವ ಮಿಶ್ರಣವು 50 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ನವರೆಗಿನ ಶಾಖ ಸಿಂಕ್ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಯುರೋಪಿಯನ್ ಒಕ್ಕೂಟದಿಂದ ಧನಸಹಾಯವನ್ನು ಪಡೆದಿರುವ ಸ್ಕಾರಾಬಿಯಸ್ ಯೋಜನೆಯು, ವಿದ್ಯುತ್ ಚಕ್ರ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಮತ್ತು ಬಂಡವಾಳ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಹೊಸ ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ವಿಧಾನವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಕಾರಾಬಿಯಸ್ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಯುರೋಪಿಯನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಗಳ ಒಕ್ಕೂಟವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ (ಇಟಲಿಯ ಪಾಲಿಟೆಕ್ನಿಕೋ ಡಿ ಮಿಲಾನೊ ಮತ್ತು ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಾ ಡೆಗ್ಲಿ ಸ್ಟಡಿ ಡಿ ಬ್ರೆಸ್ಸಿಯಾ, ಆಸ್ಟ್ರಿಯಾದ ಟೆಕ್ನಿಷೆ ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಾಟ್ ವಿಯೆನ್, ಸ್ಪೇನ್ನ ಯೂನಿವರ್ಸಿಡಾಡ್ ಡಿ ಸೆವಿಲ್ಲಾ ಮತ್ತು ಯುನೈಟೆಡ್ ಕಿಂಗ್ಡಂನ ಲಂಡನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ) ಮತ್ತು ಖಾಸಗಿ ಕಂಪನಿಗಳು (ಜರ್ಮನಿಯ ಕೆಲ್ವಿಯನ್, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ನ ಬೇಕರ್ ಹ್ಯೂಸ್ ಮತ್ತು ಸ್ಪೇನ್ನ ಅಬೆಂಗೋವಾ) ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಅನುಭವವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಸೂಪರ್ ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸೈಕಲ್ ರ್ಯಾಂಕೈನ್ ಸೈಕಲ್ ಸ್ಟೀಮ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್