Supercritical carbon dioxide blend
سپر کریٹیکل کاربن ڈائی آکسائیڈ مرکب (ایس سی او 2 مرکب) ایک یا زیادہ سیالوں (ڈوپینٹ سیال) کے ساتھ سی او 2 کا ایک یکساں مرکب ہے جہاں اسے اس کے اہم درجہ حرارت اور اہم دباؤ پر یا اس سے اوپر رکھا جاتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ اپنے نازک درجہ حرارت (304.13 K، 31.0 °C، 87.8 °F) اور نازک دباؤ (7.3773 MPa، 72.8 اے ٹی ایم، 1,070 پی ایس آئی، 73.8 بار) سے اوپر ایک سپر کریٹیکل سیال کے طور پر برتاؤ کرتا ہے، اپنے کنٹینر کو گیس کی طرح بھرنے کے لیے پھیلتا ہے لیکن مائع کی طرح کثافت کے ساتھ۔ دیگر سیالوں کے ساتھ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ملا کر، مرکب کے اہم درجہ حرارت اور اہم دباؤ میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔ ایس-سی او 2 مرکب عام طور پر مرکب سپر کریٹیکل درجہ حرارت کو بڑھانے کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے تاکہ پاور سائیکلوں میں ایس-سی او 2 کو استعمال کیا جا سکے، جس سے توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایپلی کیشنز بجلی کی پیداوار نئی بجلی پیدا کرنے والی ٹیکنالوجیز کی ترقی کے باوجود، زیادہ تر پاور پلانٹس تھرمل پاور اسٹیشن ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ بجلی پیدا کرنے کے لیے حرارت کا ذریعہ (سولر تھرمل، نیوکلیئر پاور، فوسل فیول، بائیو ماس، انسینریشن، جیوتھرمل) استعمال کرتے ہیں۔ اگرچہ یہ عمل براہ راست سی بیک اثر کا استعمال کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے، لیکن پاور سائیکل کا استعمال کرکے پاور کنورژن کی کارکردگی میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا ہے۔ روایتی طور پر، پاور پلانٹس رینکائن سائیکل پر مبنی ہوتے ہیں اور بجلی کی پیداوار کے لیے بھاپ ٹربائنز کا استعمال کرتے ہیں۔ پاور سائیکل کی کارکردگی حرارت کے منبع اور ہیٹ سنک کے درمیان درجہ حرارت کے فرق سے محدود ہوتی ہے۔ فرق جتنا زیادہ ہوگا اتنی ہی زیادہ بجلی پیدا کی جا سکتی ہے۔ سپر کریٹیکل کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ذریعہ بھاپ کو تبدیل کرنے سے درجہ حرارت میں زیادہ فرق تک پہنچنے میں مدد ملتی ہے، اس لیے پاور پلانٹ کی بجلی کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ سپر کریٹیکل حالت حرارت کے منبع پر حرارت کے تبادلے کو آسان بناتی ہے۔ مزید برآں، سپر کریٹیکل کاربن ڈائی آکسائیڈ بھاپ سے دوگنا گھنے ہوتے ہیں، اور اعلی کثافت اور حجم حرارت کا امتزاج اسے ایک اعلی توانائی گھنے سیال بناتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ تھرموڈینامک سائیکل کے زیادہ تر اجزاء کا سائز کم کیا جا سکتا ہے۔ اس لیے پلانٹ کے ماحولیاتی اثرات اور سرمائے کے اخراجات میں کافی کمی واقع ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، ایس سی او 2 غیر آتش گیر، غیر زہریلا، غیر دھماکہ خیز اور سستا ہے۔ مشترکہ سائیکل کا استعمال کرتے ہوئے کارکردگی میں مزید اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ بجلی کے چکروں میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے بڑے پیمانے پر استعمال میں تاخیر کرنے والی اہم حدود میں سے ایک کٹاؤ انجینئرنگ ہے۔ سیال کی نقل و حمل اور بجلی کی پیداوار کے لیے مواد کو اعلی درجہ حرارت، کٹاؤ اور کریپ کے خلاف اعلی مزاحمت ظاہر کرنی چاہیے۔ کنسنٹریٹڈ سولر پاور کنسنٹریٹڈ سولر پاور (سی ایس پی) ایک سولر تھرمل ٹیکنالوجی ہے جو سورج کی روشنی کو رسیور میں مرتکز کرنے کے لیے آئینے یا لینس کا استعمال کرتی ہے۔ رسیور بہت زیادہ درجہ حرارت تک پہنچتا ہے، تجارتی شمسی توانائی کے ٹاوروں کے لیے 1000 ڈگری سیلسیس تک، جو اعلی طاقت کے تبادلوں کی کارکردگی کو پسند کرتا ہے۔ تاہم، بجلی کی پیداوار استعمال شدہ ہیٹ انجن سے محدود ہوتی ہے۔ متمرکز شمسی توانائی کے شعبے میں، انتہائی اہم کاربن ڈائی آکسائیڈ کو حرارتی انجن کے سیال کے طور پر استعمال کرنا لاگت میں نمایاں کمی فراہم کر سکتا ہے۔ پاور بلاک کی اعلی کارکردگی شمسی میدان کے سائز کو کم کرتی ہے، جس سے مٹی کا قبضہ کم ہوتا ہے اور اس وجہ سے پلانٹ کے اس حصے کی لاگت کم ہوتی ہے۔ دستیاب تجزیوں کے مطابق، روایتی سپر کریٹیکل CO2 CSP کی بجلی کی پیداوار کی لاگت سازگار حالات میں 9,5-10 $cent/KWh ہونے کی توقع ہے۔ اس کے علاوہ، متمرکز شمسی توانائی کسی بھی درمیانی توانائی کیریئر کا استعمال کیے بغیر شمسی تابکاری کو براہ راست بازیافت کرنے کا امکان پیش کرتی ہے۔ تاہم، اس سے ہائی پریشر سولر ریسیورز کے ڈیزائن میں چیلنجز پیدا ہوتے ہیں، جن میں سیال کے اہم دباؤ کے ساتھ ساتھ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام سے بھی زیادہ دباؤ ہونا چاہیے۔ موثر سپر کریٹیکل CO2 پاور سائیکلوں کے لیے ضروری ہے کہ کمپریسر انلیٹ کا درجہ حرارت سیال کے اہم درجہ حرارت (خالص کاربن ڈائی آکسائیڈ کے لیے 31 ڈگری سیلسیس) کے قریب یا اس سے بھی کم ہو۔ جب یہ ہدف حاصل ہو جاتا ہے، اور حرارت کا منبع 600-650 °C سے زیادہ ہوتا ہے، تو ایس سی او 2 سائیکل پانی/بھاپ پر اسی حد کے حالات کے ساتھ چلنے والے کسی بھی رینکائن سائیکل کو پیچھے چھوڑ دیتا ہے۔ بنجر مقامات پر موسمی حالات کی وجہ سے جہاں مرتکز شمسی توانائی کے پلانٹ عام طور پر واقع ہوتے ہیں، ماحول کا درجہ حرارت 35 ڈگری سیلسیس سے زیادہ ہوتا ہے، کم توانائی کی ضروریات کے ساتھ سیال کو کمپریس کرنے کے لیے کافی کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ٹھنڈا کرنا ناممکن ہے۔ اس کے مطابق، کاربن ڈائی آکسائیڈ کے تقریبا مثالی رویے کی طرف تیزی سے منتقلی جب درجہ حرارت 40 ڈگری سیلسیس یا اس سے زیادہ بڑھ جاتا ہے تو کمپریشن کے کام میں اضافہ ہوتا ہے اور پاور بلاک کی تھرمل کارکردگی کو کم کرتا ہے، جسے صرف ٹربائن انلیٹ درجہ حرارت میں بڑے اضافے کے ذریعے دوبارہ بڑھایا جا سکتا ہے۔ ان تھرموڈینامک مسائل پر قابو پانے کے لیے، اعلی اہم درجہ حرارت کے ساتھ ایک انتہائی اہم کاربن ڈائی آکسائیڈ کا مرکب استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کئی ایس سی او 2 مرکب کے اہم درجہ حرارت کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک مرکب جو 80 ڈگری سیلسیس کے نازک درجہ حرارت تک پہنچ جاتا ہے، 50 ڈگری سیلسیس تک ہیٹ سنک درجہ حرارت کے لیے اعلی کارکردگی فراہم کر سکتا ہے۔ اسکارابیوس پروجیکٹ، جسے یورپی یونین سے مالی اعانت ملی ہے، پاور سائیکل کی کارکردگی میں اضافہ کرکے آپریٹنگ اور سرمائے کے اخراجات کو کم کرنے کے لیے کنسنٹریٹڈ سولر پاور پلانٹس میں سپر کریٹیکل کاربن ڈائی آکسائیڈ کے مرکب کو نافذ کرنے کے لیے ایک نیا تصوراتی نقطہ نظر وضع کرتا ہے۔ اسکارابیوس پروجیکٹ کو یورپی یونیورسٹیوں کے ایک کنسورشیم نے تیار کیا ہے (اٹلی سے پولیٹیکنیکو دی میلانو اور یونیورسٹی ڈیگلی اسٹڈی دی بریشیا، آسٹریا سے ٹیکنیشے یونیورسٹیٹ وین، اسپین سے یونیورسیڈڈ ڈی سیویلا اور برطانیہ سے یونیورسٹی آف لندن) اور نجی کمپنیاں (جرمنی سے کیلیوئن، ریاستہائے متحدہ سے بیکر ہیوز اور اسپین سے ابینگوا) جن کو کنسنٹریٹڈ سولر پاور کا تجربہ ہے۔ سپر کریٹیکل کاربن ڈائی آکسائیڈ مرتکز شمسی توانائی بجلی کی پیداوار تھرموڈینامک سائیکل رینکائن سائیکل بھاپ ٹربائن کاربن ڈائی آکسائیڈ حوالہ جات کاربن ڈائی آکسائیڈ