Sinimulan ng China ang operasyon ng kauna-unahang komersyal na supercritical CO2 generator sa mundo, tinatapos ang 200-taong paghahari ng singaw

Wakas na ba ng Panahon ng Singaw?

Sa halos dalawang siglo, umasa ang paglikha ng kuryente sa isang payak na prinsipyong hindi nagbago mula pa noong Rebolusyong Industriyal: pakuluan ang tubig para lumikha ng singaw, paikutin ang turbina, at gumawa ng kuryente. Nangunguna ngayon ang teknolohiyang ito na gumagamit ng Rankine cycle sa 80 porsiyento ng produksiyon ng kuryente sa buong mundo. Noong Disyembre 2025, binago ng China ang takbo ng teknolohiyang ito sa paglulunsad ng Chaotan One, ang kauna-unahang komersyal na supercritical carbon dioxide power generator sa mundo. Matatagpuan sa isang planta ng bakal sa Liupanshui, Lalawigan ng Guizhou, nagsimulang gawing kuryente ng pasilidad ang init na nasasayang sa industriya, gamit ang carbon dioxide na siniksik hanggang umabot sa supercritical na estado. Nagdulot ito ng pagtaas sa kahusayan na kumukuwestiyon sa batayang ekonomiya ng paglikha ng kuryente mula sa init.

Binubuo ang sistema ng dalawang yunit na tig-15 megawatts, o kabuuang kapasidad na 30 megawatts, na nakakonekta sa grid sa pasilidad ng Shougang Shuicheng Iron and Steel. Sa paggamit sa init mula sa sinter na dati’y inilalabas lamang sa atmospera, nakakalikha ang instalasyon ng mahigit 70 milyong kilowatt-hour kada taon at nagdaragdag ng tinatayang 30 milyong yuan (humigit-kumulang 4.26 milyong dolyar ng U.S.) sa kita ng operasyon ng planta ng bakal. Higit na mahalaga, ipinakikita ng teknolohiya kung paano maaaring iangkop ang umiiral na imprastraktura ng industriya sa halip na magtayo ng mga bagong pasilidad. Mahalagang bentahe ito habang mabilis na tumataas ang pandaigdigang pangangailangan sa kuryente.

Paano Binabago ng Supercritical CO2 ang Lahat

Nasa pagitan ng likido at gas ang hybrid na estado ng supercritical CO2. Nakakamit ito kapag lumampas ang temperatura ng likido sa 31 degrees Celsius at ang presyon nito sa 73 atmospera, katumbas ng lalim na 800 metro sa ilalim ng dagat. Sa ganitong kondisyon, kasintindi ng likido ang densidad ng CO2 ngunit taglay nito ang mga katangian ng pagdaloy ng gas. Dahil dito, mas malakas nitong napapaandar ang mga turbina at mas kaunti ang alitan kumpara sa singaw. Pinapalitan ng teknolohiya ang tradisyonal na Rankine cycle, na nagko-convert ng humigit-kumulang 33 porsiyento ng enerhiyang init tungo sa kuryente, ng Brayton cycle na may teoretikal na kahusayang lampas 50 porsiyento.

Hindi tulad ng mga sistemang gumagamit ng singaw, ganap na saradong loop ang takbo ng sCO2. Paulit-ulit nitong ginagamit ang gumaganang likido nang hindi ito inilalabas sa atmospera, at hindi na kailangan ang mga sistemang pampalamig na gumagamit ng tubig. Lalong mahalaga ang operasyon na walang tubig sa mga tigang na rehiyon, kung saan nahaharap sa mga limitasyon sa operasyon ang mga tradisyonal na planta ng init. Binabawasan ng kompaktong disenyo nang 50 porsiyento ang kinakailangang espasyo kumpara sa mga katumbas na sistemang gumagamit ng singaw. Mas kaunti rin ang mga pantulong na piyesa ng payak nitong estruktura, kaya mas mabilis itong tumugon.

Inilarawan ni Huang Yanping, punong siyentista sa Nuclear Power Institute of China at pangunahing nagdisenyo ng Chaotan One, ang bentahe nito sa thermodynamics sa pamamagitan ng isang matingkad na paghahambing.

Para itong isang malakas na lalaking nagbibisikleta na pinahiran ng langis na pampadulas, kaya madali siyang nakapapadyak sa malalayong distansiya.

Tinutugunan ng disenyong may saradong loop ang mahahalagang limitasyong kinakaharap ng makabagong imprastraktura sa enerhiya. Habang nagpapabilis ng pagtaas sa pangangailangan sa kuryente ang mga data center para sa artificial intelligence at ang makabagong pagmamanupaktura, tinatayang mangangailangan ang Estados Unidos lamang ng 165 porsiyentong dagdag sa kapasidad ng produksiyon pagsapit ng 2030 para mapagana ang mga pasilidad ng AI. Dahil dito, nagiging estratehikong mahalaga ang kakayahang magdagdag ng episyenteng paglikha ng kuryente nang hindi nagtatayo ng mga bagong pasilidad. Kinukuha ng teknolohiya ang enerhiya mula sa mga pinagmumulan ng init na katamtaman ang temperatura at dati’y itinuturing na hindi matipid gamitin sa paglikha ng kuryente.

Labimpitong Taon sa Pagkakabuo

Ang komersyal na operasyon ng Chaotan One ang nagtatapos sa isang programang pananaliksik na sinimulan noong 2009 ng Nuclear Power Institute of China sa ilalim ng China National Nuclear Corporation. Kinailangang lutasin sa proseso ng pagbuo ang mga saligang hamon sa inhinyeriya na pumigil sa pag-usad ng mga pagsisikap sa ibang bansa mula nang unang imungkahi ang konsepto noong 1948. Pangunahing tagumpay ang pagbuo ng mga microchannel heat exchanger na may mga kanal na humigit-kumulang isang milimetro ang diyametro. Kailangan ang mga ito para sa episyenteng paglilipat ng init sa napakataas na presyon.

Nangailangan ng mga bagong pamamaraan sa vacuum diffusion welding ang proseso ng pagmamanupaktura. Pinagbubuklod ng pamamaraang ito ang mga metal plate sa mataas na temperatura at presyon nang hindi natutunaw ang mga ito. Nang tumanggi ang mga dayuhang supplier na mag-export ng teknolohiyang ito at isinama pa ito sa mga listahan ng komersyal na kontrol na may mahihigpit na restriksiyon, nagsagawa ang pangkat ni Huang ng 829 araw na masinsing pananaliksik. Sinubukan nila ang 218 iba’t ibang parameter ng welding sa 27 yugto ng pag-optimize. Napuno ng mga bigong test sample ang kalahati ng isang bodega bago nakamit ang tagumpay. Nabuo ang matibay na dugtungan sa ika-49 na pagsubok sa proseso, isang malamig na umaga ng taglamig noong 2021. Kinumpirma ito ng matatag na berdeng mga kurbang ipinakita sa mga monitor ng laboratoryo.

Isa pang mahalagang hadlang ang teknolohiya sa pagsasara. Ayon sa nakagawiang paniniwala, imposibleng gumawa ng sCO2 turbina na megawatt ang kapasidad dahil sa panganib ng tagas sa umiikot na mga baras na may mataas na presyon. Pinayuhan ng mga dayuhang eksperto si Huang na huwag gumawa ng mga yunit na lampas 100 kilowatts dahil itinuring nilang imposibleng maisakatuparan ang mga sistemang megawatt ang kapasidad. Hindi nagpatinag ang pangkat: sinuri nila ang iba’t ibang pamamaraan ng pagsasara at gumawa ng mga dry gas seal system na angkop sa mga kondisyon ng supercritical CO2. Dahil dito, sila ang unang nakapagpatupad nang matagumpay sa mundo ng dry gas seal sa antas na megawatt para sa sCO2 turbomachinery.

Bakit Nauna ang China sa Estados Unidos sa Pagkonekta sa Grid

Habang ipinagdiwang ng China ang pagkonekta sa grid noong Disyembre 20, 2025, patuloy namang sumusubok ang Estados Unidos ng katulad na teknolohiya sa pamamagitan ng programang Supercritical Transformational Electric Power sa Sandia National Laboratories. Binibigyang-diin ng pamamaraang Amerikano ang masusing pagpapatunay sa laboratoryo bago ang komersyal na paggamit. Noong Abril 2022, naghatid ang Sandia ng 10 kilowatts sa grid sa loob ng 50 minuto gamit ang sCO2. Pagsapit ng Oktubre 2024, umabot na sa 4 megawatts ang naihatid nito kasabay ng grid. Gayunman, nakatuon pa rin sa kalagitnaan ng dekada 2030 ang mga target ng Estados Unidos para sa komersyal na paggamit.

Magkaibang pilosopiya sa inobasyon ang ipinakikita ng agwat na ito. Inuuna ng mga Amerikanong mananaliksik ang paglutas sa lahat ng teoretikal na problema at pag-unawa sa pangmatagalang asal ng mga materyales bago palakihin ang sistema. Sinusuportahan ito ng masusing pagsubok sa kaagnasan at mga programang sumusuri sa mga haluang metal. Sa China naman, sinusunod ang praktikal na pamamaraan na inilalarawan sa bansa bilang pagtawid sa ilog habang hinahanap-hanap ang mga bato. Sa pamamaraang ito, inuuna ang pagtatayo at tinatanggap na lilitaw ang mga hamon sa operasyon na tutugunan sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagpapahusay. Dahil dito, mabilis na naipatupad ang teknolohiya, ngunit may mga kawalang-katiyakan tungkol sa pangmatagalang pagiging maaasahan nito na sinisikap bawasan ng mas maingat na iskedyul ng pagbuo.

Itinuring ng U.S. Department of Energy ang paglikha ng kuryente gamit ang supercritical CO2 bilang estratehikong teknolohiyang nangunguna sa larangan noong 2017, at isinama naman ito ng MIT Technology Review sa 10 pangunahing teknolohiyang pambihirang tagumpay noong 2018. Sa kabila ng maagang pagkilalang ito, naantala ang komersyal na paggamit sa Estados Unidos dahil sa pag-iingat ng mga regulator at pagbibigay-diin sa masusing pagbabawas ng panganib.

Pagkakakitaan ang Init na Nasasayang

Tinutugunan ng instalasyon ng Chaotan One ang matagal nang hadlang sa paggamit ng mga pinagmumulan ng init na katamtaman ang temperatura sa maliliit hanggang katamtamang laki ng mga sistema. Madalas hindi matipid gamitin ang tradisyonal na mga sistemang gumagamit ng singaw para mabawi ang init na nasasayang kapag mas mababa sa ilang takdang temperatura ang init, kaya maraming enerhiya ang hindi napakikinabangan. Dahil sa mas mahusay na thermodynamics ng sCO2 cycle, nakukuha nito ang enerhiyang kung hindi ay mawawala lamang. Nag-aalok ito sa mabibigat na industriya ng praktikal na paraan para mabawasan ang carbon emissions nang hindi kailangang baguhin nang lubusan ang mga pasilidad.

Sa planta ng bakal, ginagamit ng sistema ang natitirang init mula sa proseso ng sintering, kung saan pinaiinit ang pinong tipak ng iron ore bago ito ilagay sa blast furnace. Dati, nasasayang lamang ang init na ito. Ipinakikita ng instalasyon na kayang makamit ng mga supercritical CO2 generator ang 85 porsiyentong mas mataas na kahusayan sa paglikha ng kuryente at 50 porsiyentong mas malaking netong output ng kuryente kaysa sa mga karaniwang teknolohiyang gumagamit ng singaw para sa init na nasasayang, habang kalahati lamang ang kinakailangang espasyo.

Higit pa sa agarang pakinabang sa ekonomiya, sinusuportahan ng teknolohiya ang mga layunin ng China na makamit ang pinakamataas na antas ng carbon emissions at carbon neutrality sa pamamagitan ng pag-convert sa mga basurang inilalabas ng industriya tungo sa malinis na kuryente. Lalong kapaki-pakinabang ang kawalan ng konsumo sa tubig ng sistema sa timog-kanlurang China, kung saan madalas na nagiging hadlang sa pagpapalawak ng industriya ang kakulangan sa tubig. Hindi tulad ng mga planta ng singaw na nangangailangan ng maraming tubig para sa pagpapalamig, epektibong gumagana ang sCO2 na may saradong loop sa mga tigang na kapaligiran. Dahil dito, lumalawak ang mga lugar kung saan nagiging matipid ang pagbawi ng init na nasasayang.

Mga Alalahanin sa Tibay at Panganib sa Teknolohiya

Sa kabila ng tagumpay, nagbabala ang mga independiyenteng analyst laban sa walang-pagsuring pagtanggap sa paunang datos ng pagganap. Tinataya ni Michael Barnard, analyst sa CleanTechnica, na 40 hanggang 70 porsiyento ang posibilidad na kapansin-pansing bumaba ang pagganap ng Chaotan One sa loob ng dalawa hanggang limang taon. Nakabatay ang pagtatayang ito sa ilang nagkakaugnay na mekanismo ng pagkasira na likas sa mga sistemang supercritical CO2 na tumatakbo sa presyong 200 atmospera at mataas na temperatura.

Gumagamit ang mga eksaktong heat exchanger ng diffusion bonding para makalikha ng mga microchannel na kayang tiisin ang napakataas na presyon. Kapag nagsimula nang masira ang mga pinagdugtungang bahagi, halos imposibleng kumpunihin ang mga ito at kailangang palitan ang buong yunit. Sa carburization, pumapasok ang carbon sa mga haluang metal na bakal sa ilalim ng mga kondisyong supercritical. Maaari nitong gawing marupok ang mga materyales at baguhin ang gaspang ng mga ibabaw sa loob ng mga kanal. Dahil dito, tumataas ang pagbaba ng presyon at bumababa ang kahusayan ng cycle sa paglipas ng panahon, unti-unting pinahihina ang sinasabing 85 porsiyentong bentahe sa kahusayan noong nagsimula ang operasyon.

Isa pang mahinang bahagi ang tibay ng mga seal. Maliit at madaling gumalaw ang molekula ng CO2 na may mataas na presyon, gaya ng hydrogen. Dahil dito, kailangang perpekto ang pagsasara sa mga umiikot na baras at flange na paulit-ulit na dumaraan sa pagbabago ng temperatura at puwersang mekanikal. Ipinahihiwatig ng makasaysayang datos mula sa mga istasyon ng pagpapakarga ng hydrogen, kung saan sanhi ang pagkasira ng mga seal ng humigit-kumulang 50 porsiyento ng mga pagkaantala sa serbisyo, na maaaring labis na optimistiko ang paniniwalang mapananatiling perpekto ang mga seal sa tuluy-tuloy na operasyon nang ilang taon. Binabago ng maliliit na tagas ang dami ng gumaganang likido, inilalayo ang mga compressor sa pinakamainam na takbo at dinaragdagan ang kargang hindi direktang lumilikha ng kuryente.

Lalong pinatataas ng kontaminasyon mula sa industriya ang mga panganib na ito. May mga partikulo, metal oxide, at sulfur compound ang mga inilalabas ng planta ng bakal na dumidikit sa mga ibabaw na naglilipat ng init. Unti-unti nitong pinabababa ang kahusayan, gaya ng namumuong kaliskis sa tubo. Tinataya ni Barnard na 60 hanggang 85 porsiyento ang posibilidad na bumaba ang pagganap dahil sa pagdumi sa ganitong industriyal na kapaligiran sa loob ng dalawa hanggang limang taon. Maaari nitong pababain ang temperatura sa pasukan ng turbina anuman ang kondisyon ng panloob na sirkulasyon ng CO2.

Higit Pa sa Bakal: Mga Susunod na Larangan

Inanunsyo na ng CNNC ang mga planong palawakin ang teknolohiya ng supercritical CO2 sa pamamagitan ng pagsasama nito sa mga sistemang nag-iimbak ng enerhiya gamit ang tunaw na asin. Target nitong magsimula ng mga operasyong demonstrasyon pagsapit ng 2028. Tinutugunan ng pinagsamang pamamaraang ito ang pabagu-bagong suplay ng mga renewable energy source sa pamamagitan ng pag-iimbak ng enerhiya bilang init sa tunaw na asin at pag-convert nito sa kuryente gamit ang episyenteng sCO2 cycle kapag pinakamataas ang pangangailangan. Napili ang proyekto para sa ikalimang pangkat ng China ng mahahalagang kagamitang pang-enerhiya na kauna-unahan sa uri nito.

Isa pang pagkakataon para sa paglago ang pagiging angkop ng teknolohiya sa mga planta ng concentrated solar power. Lumilikha ang mga pasilidad ng solar thermal ng mataas na temperatura na mainam para sa sCO2 Brayton cycle, na posibleng makapaghatid ng mas mataas na kahusayan sa pag-convert kaysa sa kasalukuyang mga solar plant na gumagamit ng singaw. Posible rin ang mga aplikasyon sa enerhiyang nuklear, dahil may mga bentahe ang kompaktong turbomachinery para sa mga makabagong disenyo ng reaktor, kabilang ang maliliit na modular reactor at mga sistemang pinalalamig ng gas na may mataas na temperatura.

Nakikita ni Huang Yanping ang mas malawak pang paggamit ng teknolohiya sa pag-iimbak ng enerhiya, pagbawi ng init na nasasayang, at suplay ng singaw sa industriya. Partikular na nakatuon ang tagumpay na ito sa mga pinagmumulan ng init na katamtaman ang laki, na matagal nang mahirap i-convert nang episyente. Dahil dito, nabubuksan ang mga pamilihang dati’y hindi matipid para sa kagamitang lumilikha ng kuryente. Kung mapatutunayang matibay ang teknolohiya sa mga darating na taon, maaari nitong lubusang baguhin ang ekonomiya ng desentralisadong paglikha ng kuryente at pagbawas ng carbon emissions sa industriya sa buong mundo.

Mahahalagang Punto

• Nagsimula noong Disyembre 2025 ang operasyon ng Chaotan One, ang kauna-unahang komersyal na supercritical CO2 power generator sa mundo, sa Lalawigan ng Guizhou, China
• Gumagamit ang pasilidad na may kapasidad na 30 megawatts ng init na nasasayang sa planta ng bakal para lumikha ng kuryente nang may 85% na mas mataas na kahusayan kaysa sa mga karaniwang sistemang gumagamit ng singaw
• Tumatakbo ang supercritical CO2 sa temperaturang lampas 31 degrees Celsius at presyong lampas 73 atmospera, at taglay nito ang densidad na tulad ng likido at katangian ng pagdaloy na tulad ng gas
• Kinailangan ang 17 taon ng pananaliksik para mabuo ito, kabilang ang mga tagumpay sa vacuum diffusion welding at teknolohiya ng dry gas sealing para sa mga sistemang megawatt ang kapasidad
• Hindi nangangailangan ng tubig para sa pagpapalamig ang sistemang may saradong loop at maaari itong iangkop sa mga umiiral na pasilidad ng industriya nang hindi nagtatayo ng bago
• Nagbabala ang mga analyst na may 40-70% posibilidad na bumaba ang pagganap sa loob ng 2-5 taon dahil sa pagkasira ng heat exchanger, pagtagas sa mga seal, at kontaminasyong industriyal
• Patuloy na sinusubukan ng Estados Unidos ang katulad na teknolohiya sa pamamagitan ng STEP program, at target ang komersyal na paggamit sa dekada 2030
• Kabilang sa mga posibleng susunod na aplikasyon ang pagsasama sa pag-iimbak ng enerhiya gamit ang tunaw na asin, concentrated solar power, at mga makabagong reaktor nuklear