之前科学家把二氧化碳拿来做淀粉已经超越我们想象，怎么现在还能拿来发电了？
这不，今年8月22日，中国科学院电工研究所传来捷报：经过5年艰难攻关，我国自主研制的、首座超临界二氧化碳光热发电机组研制成功！
也就是说，曾经只存在于各国能源界创想中的“黑科技”——“二氧化碳发电”，真正在我国落地，从理论走向了现实。并且，这发电机组还是完全由我国自主研发的，含金量多高，不必多言！
“二氧化碳发电”究竟如何实现？它有可能在未来成为我国的发电主力，实现老百姓的“用电自由”吗？
十年磨一剑，我国首座二氧化碳发电机组问世
在工业生产的各个领域，如何降低碳排放量，一直是世界各国面临的一个难题。如今全球变暖越发加剧，世界极端气候灾难频发，生与死的抉择直接被摆放在了人类文明面前。也是因此，现在国国都在搞新能源。
作为全球变暖的“罪魁祸首”，二氧化碳“首当其冲”，成了科学家们关注的重点。拿二氧化碳来发电，早已不是一个新点子。
在我国攻克难关之前，美国、法国、日本、英国等工业和新能源较为发达的国家都已经开始了对二氧化碳发电技术豪掷亿金的投入，且也取得了一定的进展。例如美国海军堆项目组的下属实验室就已建成了一座100kW电功率的整体试验系统。
相比这些国家，我国在二氧化碳发电技术上并没有很大的优势。直到近10年前，我国的相关研究才刚刚起步，这个时间算不上早。
2014年，我国华能集团启动了二氧化碳发电技术的前期研究，当时国内没有任何经验可以借鉴，西方国家自然更不愿意把珍贵的技术展示给我们。因此，咱们想要研发出二氧化碳发电机组，只能完全依靠自主创新。“摸着石头过河”，这是我国科学家在面对新技术时最为熟悉的局面。
经过7年的不懈努力，华能集团联合多所高校以及企业，才终于在循环系统构建、核心设备设计、机组制造安装、整套启动运行等多个关键环节攻克了技术难题，于2021年12月8日成功投运了我国首座大型二氧化碳循环发电试验机组。
当时的试验机组，发电功率为5兆瓦。
有了试验中积攒的宝贵经验，又历经5年的技术攻关和工程建设，2024年8月22日，我国首座超临界二氧化碳光热发电机组才研制成功。根据第三方测试结果，该发电机组的各项指标已经全面达到了要求；且根据专家组评价，建议这一技术可以推广。
项目一时披露成功，背后真可谓是十年磨一剑！我国二氧化碳发电机组的落地，代表着我国在新能源技术和节能减排领域的最新成就，已经走在了世界前列；也意味着我国在高焦比聚光场、高速电机、颗粒吸热器等领域的技术越发成熟。
这是我国在电力生产方面的革新，并且，还是具有可推广性的革新。未来，咱们老百姓的家家户户，可能都会用上通过二氧化碳发出的电！
二氧化碳发电，为啥是个宝？
如今在新能源领域有点建树的国家，都在积极地推进二氧化碳发电技术的研发和应用。为啥都把它当个宝？其实，除了节能减排之外，它的好处还有很多。
二氧化碳发电技术，或者说“超临界二氧化碳发电系统”，作为一种新型的发电技术，并非是真的能实现直接将二氧化碳作为原料，变魔法似的转化为电能的技术，而是把二氧化碳作为媒介，用专业术语来说，就是“工质”。
通过工质，热源的热量就能转化为机械能，为人类的活动提供动力。而这热源，可以来自太阳能、地热能、化石燃料、工业废热，还能来自核反应堆。换而言之，二氧化碳发电技术，可以应用的领域非常广泛。
传统的发电方式中，作为媒介的工质大都是水或者水蒸气。
例如火力发电，通常使用煤炭、石油或天然气等化石燃料，将其放入锅炉中燃烧，产生高温高压的烟气。之后，烟气通过锅炉壁将热量传递给水，使水变成高温高压的蒸汽。这蒸汽进入涡轮机，涡轮机叶片就能被推着转，发电机又被带着旋转，电力就来了。
火力发电的缺点非常明显，就是化石燃料的燃烧会产生大量二氧化碳、二氧化硫等化学物质。它们对环境的污染非常大，长期这么发电，人的健康就要受影响。
更何况，化石燃料资源还是有限的。随着城市化发展，人类的用电需求越来越高，化石燃料根本经不起这么无休止地消耗。
怎么办呢？人们把眼光投向了其他地球上“取之不尽，用之不竭”的资源。例如水、风、太阳能、地热能。于是，水力发电、风力发电、太阳能发电、地热能发电的电力生产方式应运而生了。
这几种发电方式几乎不产生污染物，对环境的影响也在可控范围之内，但都有一个共同的致命缺陷——受周围环境条件的影响大。
水力发电需要建水电站，高度依赖特定的水资源条件，并非所有的河流都适合建水电站；风力发电则需要建在风力资源丰富的地区，例如沿海、高原，且受风速影响，发电量不稳定。
地热发电项目也需要依赖丰富的地热资源，而这些资源主要分布在地壳活动频繁的地区，例如环太平洋地震带、地中海-喜马拉雅地震带等；太阳能发电看似只要有阳光照射的地方就可以建造，但也受光照条件制约，如果遇到阴雨天气，发电量就会很不稳定。
并且，建一座水电站或是地热发电项目，成本非常高。环境污染问题是解决了，但只用这些清洁能源发电，显然还是不足以满足所有生产和生活的需求，还是得把多种发电方式结合起来，配合使用。
后来，核技术得到了发展，核能发电的方式也诞生了。它以核反应堆为核心，可以在较小的空间内产生大量电能，发电效率比其他传统方式更高，且发电过程也几乎不产生温室气体和其他有害物质，既能高效发电，又能保护环境。
不过，核能发电却有着很高的风险，一旦发生事故，后果十分严重。前苏联的切尔诺贝利核电站就曾因操作不当发生了严重事故，直接导致放射性物质污染了欧洲的大部分地区。如果当时人们的反应再晚一些，放射性物质大面积泄露入海洋，那么人类甚至可能遭遇“团灭”。
这次事故也被称为人类历史上最严重的核事故。至今将近四十年过去，当年泄露的放射性物质仍然有很高的威胁，而据专家推测，这次事故的后果将延续一百年。
另外，科学家们还“捯饬”出了生物质发电以及垃圾发电等方式，旨在实现废弃物的资源化利用，以减少环境污染。但两种方式要么燃烧效率太低，要么技术要求太高，都没有得到广泛应用。
就没有一种发电方式，可以兼顾高效率、低污染、大范围吗？既然试了这么多种发电原料，都各有优劣，那么，干脆就从造成环境污染的源头——二氧化碳上做文章。
在研究的过程中，科学家们发现，在超临界状态下的二氧化碳（sCO₂）有着利于作为发电工质的独特特性，例如临界点低、密度高、粘度低、热容大、环保性好等。
将其应用于发电过程中，代替水和水蒸气充当媒介，它就能表现出巨大的优势。
一、效率更高。在相同条件下，sCO₂发电技术的热电转换效率比传统的蒸汽发电技术高3-5%。也就是说，同样的原材料，sCO₂发电技术能够产生更多的电能，能源利用效率也就提高了。
二、灵活性更强。传统的燃煤发电站和核能发电站的启动和停止时间较长，但sCO₂发电系统具有快速启动和深度调峰的能力，能够更快地响应变化。电网波动和发生意外情况时，sCO₂发电系统就能发挥很大作用。
三、环保性更好。sCO₂发电技术几乎不需要水作为冷却剂，这有助于减少水资源的消耗和污染。同时，由于sCO₂是一种无毒、无害、可回收的工质，其排放量和环境影响远小于传统的燃煤和核能发电技术。在应用中，sCO₂发电技术能减少约10％的碳排放量。
四、经济性更优。sCO₂发电系统的运营成本相对较低。且由于发电过程不再依赖水和水蒸气，对系统的损耗也能大大减少。再加上效率的提升，这种系统如果可以在我国大范围推广，那么老百姓就能享受到更低廉、高效的电力了。
二氧化碳发电，前景如何？
效率高、污染小、先决条件要求低等特性，使得二氧化碳发电技术在许多领域都展现出了广阔的应用前景。
例如在核能发电领域，二氧化碳发电技术可以应用于钠冷堆、铅冷堆和熔盐堆等不同类型的核反应堆中，不仅核能发电的效率可以进一步提高，更是增强了发电过程中的安全性。
在其他传统发电领域，二氧化碳发电技术也能提高其效率、降低发电成本、减少碳排放、实现能源的再利用等，都对其短板进行了补充。
在电动汽车领域，二氧化碳发电技术也大有作为。它能应用于电动汽车的热管理系统，提高电池的热管理效率，延长其电池寿命。甚至，在航空航天领域，这项技术也能为空间站、卫星等提供电力。
更重要的是，二氧化碳发电技术还特别适合应用在舰船发电及推进系统中。舰船内部空间有限，对发电和推进系统的体积和重量要求较高。二氧化碳发电，能量转换效率高、系统设计紧凑，既能满足舰船的各种需求，又能提高其空间利用效率。
这么看，或许咱们未来造的航母，就会搭载二氧化碳发电技术。
不过，归根到底，这也还是门新技术，距离其成熟，还有好一段路要走。各种技术问题还亟待在实际的应用中暴露出来，并被解决；技术成熟后，才能再谈商业化。
虽然运营成本低，但造价高；虽然国家大力支持研发，但政策还需要时间才能完善；虽然降低碳排放有利于每一个人的生存问题，但民众的接受度还需要逐步提高……但无论如何，可以确定的是，二氧化碳发电技术大规模应用了，确实有利于降低电价，惠及普通百姓。
甚至，由于其占空间小、效率高，未来技术成熟了，还有可能开发出适用于家庭的小型发电系统——到时候，咱们用电都能自给自足，真能实现“用电自由”！
在国际社会上，西方不少国家都喜欢高呼“环保”，却经常言行不一。美国就曾为了部分行业的发展，放松环保相关的法规，甚至在生态保护区进行石油开采；日本更是直接向海洋倾泻核污染水，即使引发国际社会的强烈反对，也无动于衷。
就这，美国还经常喜欢批评咱们，说咱们在环保方面不力。
实际上，就算从历史数据来看，从工业革命算起，截止到2020年，美国的历史累积碳排放量为0.46万亿吨，远超中国的0.2万亿吨——这也可以啪啪打老美的脸。
相比之下，中国则“人狠话不多”，做得多，说得少，在固碳研究方面不断深入，建起了不少生态工程，研发了各种碳捕集技术。这次二氧化碳光热发电机组的建成，就是个好例子。
作为在国际社会颇具影响力的国家，我们坚持走和谐发展的道路、可持续发展的道路，坚持“绿水青山就是金山银山”的路线，誓要带头建立起“人类命运共同体”，由己及人地惠及更广泛的人民——这才是一个大国该有的担当，一个大国该有的智慧！
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