Supercritical carbon dioxide blend
সুপারক্রিটিকাল কার্বন ডাই অক্সাইড মিশ্রণ (এস. সি. ও. 2 মিশ্রণ) হল এক বা একাধিক তরলের (ডোপ্যান্ট তরল) সঙ্গে সি. ও. 2-এর একটি সমজাতীয় মিশ্রণ যেখানে এটি তার সমালোচনামূলক তাপমাত্রা এবং সমালোচনামূলক চাপে বা তার উপরে রাখা হয়। কার্বন ডাই অক্সাইড তার ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রা (304.13 K, 31°C, 87°F) এবং ক্রিটিক্যাল চাপের (7.3773 MPa, 72.8 এটিএম, 1,070 পিএসআই, 73.8 বার) উপরে একটি সুপারক্রিটিকাল তরল হিসাবে আচরণ করে, তার ধারককে গ্যাসের মতো ভরাট করার জন্য প্রসারিত করে তবে তরলের মতো ঘনত্ব সহ। অন্যান্য তরল পদার্থের সঙ্গে সিও2-এর সংমিশ্রণ ঘটিয়ে মিশ্রণের ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রা এবং ক্রিটিক্যাল চাপ পরিবর্তন করা যেতে পারে। এস-সিও2 মিশ্রণটি সাধারণত শক্তি চক্রে এস-সিও2 ব্যবহার করার জন্য মিশ্রণের সুপারক্রিটিকাল তাপমাত্রা বাড়ানোর জন্য ডিজাইন করা হয়, যা বর্ধিত শক্তি রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করে। প্রয়োগ বিদ্যুৎ উৎপাদন নতুন বিদ্যুৎ উৎপাদন প্রযুক্তির বিকাশ সত্ত্বেও, বেশিরভাগ বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্র, যার অর্থ তারা বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য তাপ উৎস (সৌর তাপ, পারমাণবিক শক্তি, জীবাশ্ম জ্বালানি, জৈববস্তুপুঞ্জ, জ্বলন, ভূ-তাপীয়) ব্যবহার করে। যদিও এই প্রক্রিয়াটি সরাসরি সীবেক প্রভাব ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে, তবে একটি শক্তি চক্র ব্যবহার করে শক্তি রূপান্তর দক্ষতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করা হয়। ঐতিহ্যগতভাবে, বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি র্যাঙ্কাইন চক্রের উপর ভিত্তি করে এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য বাষ্প টারবাইন ব্যবহার করে। তাপ উৎস এবং হিট সিঙ্কের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য দ্বারা শক্তি চক্রের দক্ষতা সীমিত হয়। পার্থক্য যত বেশি হবে, তত বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যাবে। সুপারক্রিটিকাল কার্বন ডাই অক্সাইড দ্বারা বাষ্প প্রতিস্থাপনের ফলে উচ্চ তাপমাত্রার পার্থক্য পৌঁছতে পারে, তাই বিদ্যুৎ কেন্দ্রের শক্তি দক্ষতা বৃদ্ধি পায়। সুপারক্রিটিকাল অবস্থা তাপ উৎসে তাপ বিনিময়কে সহজতর করে। উপরন্তু, অতিগুরুত্বপূর্ণ কার্বন ডাই অক্সাইড বাষ্পের দ্বিগুণ ঘন, এবং উচ্চ ঘনত্ব এবং আয়তনীয় তাপের সংমিশ্রণ এটিকে একটি উচ্চ শক্তি ঘন তরল করে তোলে, যার অর্থ তাপগতিবিদ্যার চক্রের বেশিরভাগ উপাদানের আকার হ্রাস করা যেতে পারে। অতএব, উদ্ভিদের পরিবেশগত পদচিহ্ন এবং মূলধন ব্যয় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে। উপরন্তু, এস. সি. ও. 2 অ-দাহ্য, অ-বিষাক্ত, অ-বিস্ফোরক এবং সস্তা। একটি সম্মিলিত চক্র ব্যবহার করে দক্ষতা আরও বাড়ানো যেতে পারে। শক্তি চক্রে কার্বন ডাই অক্সাইডের ব্যাপক ব্যবহার বিলম্বিত করেছে এমন প্রধান সীমাবদ্ধতাগুলির মধ্যে একটি হল জারা প্রকৌশল। তরল পরিবহন এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য উপকরণগুলিকে অবশ্যই উচ্চ তাপমাত্রা, ক্ষয় এবং ক্রিপের বিরুদ্ধে উচ্চ প্রতিরোধ প্রদর্শন করতে হবে। কনসেনট্রেটেড সোলার পাওয়ার কনসেনট্রেটেড সোলার পাওয়ার (সিএসপি) হল একটি সৌর তাপীয় প্রযুক্তি যা রিসিভারের মধ্যে সূর্যালোককে ঘনীভূত করতে আয়না বা লেন্স ব্যবহার করে। রিসিভারটি খুব উচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছায়, বাণিজ্যিক সৌর শক্তি টাওয়ারগুলির জন্য 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত, যা উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতার পক্ষে। তবে, ব্যবহৃত তাপ ইঞ্জিনের দ্বারা বিদ্যুৎ উৎপাদন সীমিত। ঘনীভূত সৌর বিদ্যুৎ খাতে, গরম করার ইঞ্জিনের তরল হিসাবে সুপারক্রিটিকাল সিও2 ব্যবহার উল্লেখযোগ্য ব্যয় হ্রাস করতে পারে। পাওয়ার ব্লকের উচ্চ দক্ষতা সৌরক্ষেত্রের আকার হ্রাস করে, মাটির দখল হ্রাস করে এবং তাই প্ল্যান্টের এই অংশের খরচ। উপলব্ধ বিশ্লেষণ অনুযায়ী, প্রচলিত সুপারক্রিটিকাল সিও2 সিএসপি-র বিদ্যুৎ উৎপাদন খরচ অনুকূল পরিস্থিতিতে 9,5-10 $শতাংশ/কেডব্লিউএইচ হবে বলে আশা করা হচ্ছে। উপরন্তু, কেন্দ্রীভূত সৌর শক্তি কোনও মধ্যবর্তী শক্তি বাহক ব্যবহার না করে সরাসরি সৌর বিকিরণ পুনরুদ্ধারের সম্ভাবনা প্রদান করে। যাইহোক, এটি উচ্চ চাপের সৌর রিসিভারের নকশায় চ্যালেঞ্জ তৈরি করে, যা অবশ্যই তরলের সমালোচনামূলক চাপের পাশাপাশি শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার উপরে চাপ ধরে রাখতে হবে। দক্ষ সুপারক্রিটিকাল সিও2 শক্তি চক্রের জন্য সংকোচকারী প্রবেশের তাপমাত্রা তরলের সমালোচনামূলক তাপমাত্রার (বিশুদ্ধ কার্বন ডাই অক্সাইডের জন্য 31 ডিগ্রি সেলসিয়াস) কাছাকাছি বা এমনকি কম হওয়া প্রয়োজন। যখন এই লক্ষ্যে পৌঁছানো যায়, এবং তাপ উৎস 600-650 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চেয়ে বেশি হয়, তখন এস. সি. ও. 2 চক্রটি একই সীমানা অবস্থার সাথে জল/বাষ্পে চলমান যে কোনও র্যাঙ্কাইন চক্রকে ছাড়িয়ে যায়। শুষ্ক জায়গাগুলিতে আবহাওয়ার অবস্থার কারণে যেখানে ঘনীভূত সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি সাধারণত অবস্থিত, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা 35 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে, কম শক্তির প্রয়োজনীয়তার সাথে তরলকে সংকুচিত করার জন্য পর্যাপ্ত সিও 2 শীতল করা অসম্ভব। তদনুসারে, তাপমাত্রা 40 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তার উপরে বৃদ্ধি পেলে কার্বন ডাই অক্সাইডের প্রায় আদর্শ আচরণে দ্রুত রূপান্তর সংকোচনের কাজ বাড়ায় এবং পাওয়ার ব্লকের তাপ দক্ষতা হ্রাস করে, যা কেবল টারবাইন ইনলেট তাপমাত্রার একটি বড় বৃদ্ধির মাধ্যমে আবার বাড়ানো যেতে পারে। এই তাপগতিবিদ্যার সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠতে, উচ্চ ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রার সঙ্গে একটি অতি-ক্রিটিক্যাল সিও2 মিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে। বেশ কয়েকটি এস. সি. ও. 2 মিশ্রণের সমালোচনামূলক তাপমাত্রা অধ্যয়ন করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, 80 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সমালোচনামূলক তাপমাত্রায় পৌঁছানো একটি মিশ্রণ 50 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত হিট সিঙ্ক তাপমাত্রার জন্য উচ্চ দক্ষতা প্রদান করতে পারে। স্কারাবিয়াস প্রকল্প, যা ইউরোপীয় ইউনিয়নের কাছ থেকে অর্থায়ন পেয়েছে, বিদ্যুৎ চক্রের দক্ষতা বাড়িয়ে পরিচালন এবং মূলধন ব্যয় হ্রাস করার জন্য ঘনীভূত সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে সুপারক্রিটিকাল কার্বন ডাই অক্সাইড মিশ্রণ বাস্তবায়নের জন্য একটি নতুন ধারণাগত পদ্ধতি প্রণয়ন করেছে। স্কারাবিয়াস প্রকল্পটি ইউরোপীয় বিশ্ববিদ্যালয়গুলির একটি কনসোর্টিয়াম (ইতালি থেকে পলিটেকনিকো ডি মিলানো এবং ইউনিভার্সিটা ডিগলি স্টাডি ডি ব্রেসিয়া, অস্ট্রিয়া থেকে টেকনিশে ইউনিভার্সিটাট ভিয়েন, স্পেন থেকে ইউনিভার্সিডাদ ডি সেভিলা এবং যুক্তরাজ্য থেকে লন্ডন বিশ্ববিদ্যালয়) এবং বেসরকারী সংস্থাগুলি (জার্মানি থেকে কেলভিয়ন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র থেকে বেকার হিউজেস এবং স্পেন থেকে আবেঙ্গোয়া) ঘনীভূত সৌরশক্তির অভিজ্ঞতার সাথে তৈরি করেছে। আরও দেখুন সুপারক্রিটিকাল কার্বন ডাই অক্সাইড ঘনীভূত সৌর শক্তি বিদ্যুৎ উৎপাদন তাপগতিবিদ্যার চক্র র্যাঙ্কাইন চক্র বাষ্প টারবাইন কার্বন ডাই অক্সাইড রেফারেন্স কার্বন ডাই অক্সাইড