Технология сверхкритического CO2 будет проверена, а затем масштабирована в течение следующих 10 лет.

Сверхкритический CO2 может повысить эффективность преобразования тепла в энергию с 39% до 50-60%.

Необходимы материалы, устойчивые к коррозии. Сплав 740 (титан, никель, хром, алюминий) теряет около 1–2 микрон в год при температуре 750°С.

В октябре 2016 года Министерство энергетики объявило, что строит прототип электростанции, в которой используются сверхкритические турбины на CO2. Когда примерно через шесть лет проект стоимостью 80 миллионов долларов будет запущен в эксплуатацию, он будет генерировать 10 мегаватт энергии — этого будет достаточно для эксплуатации нескольких тысяч домов. Сверхкритические турбины на CO2 могут начать массово заменять традиционные паровые турбины примерно через десять лет.

Две трети электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается из ископаемого топлива с помощью паровых турбин, работающих на сжигании. Чтобы достичь высоких температур, необходимых для высокой эффективности, пар сначала необходимо испарить из жидкой воды. Пар дополнительно нагревается, расширяется через турбину и конденсируется в воду на другой стороне. В этом процессе, называемом циклом Ренкина, стадия испарения представляет собой фазовый переход, который требует большого подвода тепла, но не приводит к увеличению температуры (или эффективности). Усовершенствованные паровые турбины пытаются избежать фазового перехода, переходя в сверхкритические условия, но попытки отвести тепло при низких температурах заставляют части этого цикла работать чуть выше критической точки воды (374°C и 218 атм). Вблизи этой точки теплоемкость пара резко возрастает, поэтому до 36% общего количества тепла по-прежнему уходит на низкотемпературный процесс, подобный испарительному (см. рисунок). Переключившись с пара на сверхкритический CO2 (scCO2) и запустив цикл Брайтона (тот же цикл, который используется в газовых турбинах), можно избежать стадии «испарителя», что дает возможность заменить докритические паровые установки циклом, который можно было бы использовать на 30% эффективнее. Ожидается, что эти преимущества сохранятся и при использовании турбин меньшего размера, подходящих для сбора солнечной тепловой энергии.

NET Power изобрела и коммерциализирует новую энергетическую систему, которая производит электроэнергию из природного газа, которая конкурентоспособна по стоимости с современными технологиями и генерирует нулевые выбросы в атмосферу, полностью устраняя дымовую трубу. Эта система основана на новом термодинамическом цикле, цикле Аллама, названном в честь его ведущего изобретателя Родни Аллама.

Считающийся прорывом в технологии производства электроэнергии, цикл Аллама использует кислородно-кислородный цикл со сверхкритическим CO2 под высоким давлением, с высокой рекуперацией, который делает улавливание углерода частью основного процесса производства энергии, а не второстепенной мыслью. Результатом является высокоэффективная выработка электроэнергии, которая по своей сути производит побочный продукт CO2 трубопроводного качества без каких-либо затрат на производительность системы.

CO2, образующийся при сгорании в цикле Аллама, несколько раз возвращается обратно в камеру сгорания, образуя рабочую жидкость, которая в основном представляет собой чистый CO2 под высоким давлением. Используя рабочую жидкость CO2 при очень высоких давлениях, а не пар, NET Power может избежать «фазовых изменений», которые делают паровые циклы настолько неэффективными. Вместо запуска парового цикла и потери тепловой энергии в трубе, NET Power удерживает тепло внутри системы, а это означает, что турбине требуется меньше топлива для достижения необходимой рабочей температуры.

На электростанциях NET используется процесс, называемый кислородным сжиганием, при котором топливо сжигается с использованием чистого кислорода, а не окружающего воздуха. Кислород предпочтительнее воздуха, поскольку воздух почти на 80% состоит из азота. При сгорании азот образует NOx — вредный загрязнитель. Кислородное сжигание позволяет электростанциям NET Power практически полностью исключить производство NOx.

Электростанциям NET требуется установка воздухоразделения (ВРУ) для отделения кислорода из окружающего воздуха для кислородного сжигания. ВРУ являются хорошо известными технологиями, однако их применение в энергетике затруднено высокими капитальными затратами и требованиями к энергии. NET Power решает эти проблемы несколькими способами. Электростанциям NET не требуется все оборудование, связанное с паровым циклом, и поэтому они могут использовать эти «сэкономленные» капитальные затраты для добавления установки разделения воздуха, не тратя денег. Кроме того, NET Power имеет более высокий пусковой КПД, или «полный» КПД, чем традиционные системы, поскольку потери энергии на основе пара устранены; это означает, что электростанции NET могут поглощать потребление энергии ВРУ, оставаясь при этом высокоэффективными.