SupCritical CO2 (sCO2) Brayton cycle 발전기가 데이터센터 전력 밀도 향상의 대안으로 떠오르고 있습니다.

Elemental Nuclear이 Sandia National Laboratories를 통해 관리되는 미국 에너지부와의 전략적 파트너십을 발표했습니다. 이는 데이터 센터 및 기타 애플리케이션을 위한 초임계 이산화탄소(sCO₂) 기반 Brayton Cycle Generator 시스템 개발을 지원하기 위한 것입니다.

Sandia National Laboratories는 폐쇄 루프 재압축 Brayton 사이클 시스템의 선도적 전문가이며, 세계 최고 수준의 sCO₂ 시험 시설 중 하나를 운영하고 있습니다. 이 파트너십 하에서 Sandia와 Elemental Nuclear는 두 가지 규모의 고급 sCO₂ 발전 기술을 설계, 구축 및 시연할 것입니다.

첫 번째 시스템은 소형 모듈식 데이터 센터와 원격 군사 시설을 목표로 하는 1 MWe 천연 가스 및 폐열 연소식 전력 및 냉각 시스템입니다. Elemental은 이후 Elemental ISTR 원자로를 포함한 여러 열원으로 작동하도록 설계된 확장된 10 MWe 시스템을 개발할 계획입니다. 이 더 큰 시스템은 데이터 센터, 마이크로그리드 및 산업 고객을 위한 자체 발전 전력 애플리케이션에 초점을 맞출 것입니다.

Elemental Nuclear은 이 규모에서 sCO₂ Brayton 사이클 발전 시스템의 장기적 실행 가능성을 시연하는 첫 번째 회사가 되는 것을 목표로 하고 있습니다. 첫 번째 시스템은 2027년에 운영될 것으로 예상되며, 상용 시스템 납품은 2028년부터 시작될 예정입니다.

Elemental Nuclear의 최고경영자인 David Blythe는 "이 전략적 파트너십 프로젝트의 승인은 Elemental의 비전에 대한 주요 검증이며 우리 회사의 중요한 이정표입니다"라고 말했습니다. "Brayton 사이클 시스템의 세계 최고 권위자인 Sandia National Laboratories와 함께, 우리는 sCO₂ 발전이 데이터 센터, 산업 운영자, 중요 시설을 위한 신뢰할 수 있는 자체 발전 공급원으로서 상용 규모에서 제공될 수 있음을 증명하려고 합니다."

Brayton Cycle은 전기를 생성하기 위해 증기 대신 가열된 초임계 이산화탄소를 사용합니다. 19세기 엔지니어 George Brayton의 이름을 따서 명명된 이 방법은 뜨거운 고압 유체를 이용하여 터빈을 회전시킵니다. 마치 제트 엔진처럼 작동합니다.

초임계 이산화탄소는 극도의 압력 하에서 액체와 기체로 모두 작용하는 비독성의 안정적인 물질입니다. CO₂는 폐쇄 시스템 내에 머물러 있으며 온실 가스로 배출되지 않습니다. 화씨 1,290도(섭씨 700도)까지 도달할 수 있으며, 이는 증기보다 훨씬 더 뜨겁습니다.

이러한 열 용량으로 인해 연구자들은 Brayton Cycle이 전통적인 증기 기반 Rankine 사이클보다 훨씬 더 효율적으로 폐열을 에너지로 변환할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 말합니다.

간단한 폐쇄 루프 Brayton 사이클에서 초임계 CO₂는 열교환기를 통해 가열되고, 에너지는 터빈에서 추출됩니다. 터빈을 빠져나간 후 CO₂는 회수기에서 냉각되어 압축기에 진입합니다. 압축기는 초임계 CO₂를 필요한 압력으로 압축하며, 회수기에서 폐열을 만난 후 가열기로 돌아가 사이클을 계속합니다. 회수기는 전체 시스템 효율을 크게 향상시킵니다.