تشاوتان وان
تشاوتان وان (Chaotan One)، هو مولد طاقة صيني يعمل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، كُشف عنه في نهاية 2025. وهو أول محرك ثاني أكسيد كربون حرج يُستخدم تجارياً، حيث بدأ استخدامه في مصنع للصلب بمقاطعة گويژو الصينية في نوفمبر 2025.
التاريخ
في نوفمبر 2025، قام مهندسون صينيون بنشر أول مولدات طاقة تعمل بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج قابلة للتطبيق تجارياً في العالم، وذلك في مصنع للصلب في مقاطعة گويژو. يحول مولد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج الحرارة المهدرة إلى كهرباء. وبالمقارنة مع أنظمة البخار والأنظمة الحرارية التقليدية، يتميز تصميم هذا المولد بكفاءة أعلى بنسبة تزيد عن 85%، وينتج كهرباء أكثر بنسبة 50%. تُعد كميات الحرارة المهدرة الهائلة ضرورة لا غنى عنها في الصناعات الثقيلة. لكن يمكن نشر هذه المولدات في آلاف المصافي ومصاهر المعادن والمصانع الكبرى في الصين، لتحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء قابلة للاستخدام. أُطلق على المولد اسم تشاوتان وان، ويمثل نقلة نوعية في كفاءة توليد الطاقة، إذ يكسر تقليداً عمره قرن من الزمان كان يعتمد على البخار. في الماضي كان اختراع المحرك البخاري خطوة أولى نحو الثورة الصناعية التي غيرت العالم. ولأول مرة، أصبح بإمكان البشر حرق الوقود واستخدامه لإنجاز العمل، وليس فقط لإنتاج الحرارة. على مر السنين، تم تحسين كفاءة المحرك بشكل أكبر من خلال تصميمات ووقود مختلفين؛ ومع ذلك، ظلت وسيلة القيام بالعمل كما هي - البخار. يتطلب توليد البخار غلي الماء أولاً، ثم تحويله إلى حالة سائلة. هاتان الخطوتان تستهلكان طاقة كبيرة، ولذا يبحث العلماء عن وسط أفضل بديل لهما. وقد وجدوا ضالتهم في ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج.[1] بُني المولد بالتعاون بين معهد الطاقة النووية الصيني التابع للمؤسسة الوطنية الصينية للطاقة النووية وجيگانگ الدولية للهندسة والتكنولوجيا.
آلية العمل
تعتمد محطات الطاقة الحرارية عادة على دورتين ديناميكيتين حراريتين رئيسيتين. تتضمن دورة رانكين، المستخدمة في محطات الطاقة البخارية، غلي الماء حتى يتحول إلى بخار ماء، والذي يُستخدم لتشغيل التوربين وإنتاج الكهرباء. تعتمد دورة برايتون، المستخدمة في التوربينات الغازية والمحركات النفاثة، على ضغط الغاز إلى ضغط عالي ثم تسخينه، مما يؤدي إلى تمدده وتشغيل التوربين. يعتمد مولد تشاوتان وان على استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، أو فوق ضغط ودرجة حرارة حرجة يكون عندها له خصائص كل من الغاز والسائل. يمكن تشغيل هذه التقنية باستخدام الحرارة المهدرة، بما في ذلك الحرارة الناتجة عن التلبيد - وهي عملية تُستخدم لضغط وربط مسحوق الصلب. ويمكن أن تصل درجة حرارة الحرارة المهدرة إلى أكثر من 700°س.[2]
وفقاً لمعهد الميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم الصينية، فإن كفاءة دورة رانكين المستخدمة في محطات الطاقة البخارية تقتصر على حوالي 40% عند استخدام مصادر الحرارة ذات درجة الحرارة العالية. بالمقارنة، تسمح خصائص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج بكفاءة توليد الطاقة التي تصل إلى أكثر من 50%، حتى مع مصادر الحرارة ذات درجات الحرارة العالية. كما أن ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أكثر كثافة من البخار، مما يعني أنه يمكن صنع الوحدات بتوربينات أصغر ومكونات أخرى لنفس كمية توليد الطاقة، مما يجعلها واعدة للاستخدام في الأماكن الضيقة مثل السفن والمركبات الفضائية، وفقاً لمعهد الميكانيكا.
يقوم معهد الطاقة النووية الصيني بالبحث والتطوير في وحدات الطاقة فوق الحرجة منذ أكثر من عشر سنوات. عام 2019، حقق المعهد توليداً مستقراً وكاملاً للطاقة باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في المختبر. وبدأ في أكتوبر 2023 بناء الوحدات الجديدة، القادرة على تزويد حوالي 30.000 منزل أمريكي بالطاقة.
يُعدّ مصنع الصلب في ليوپانشوي بمقاطعة گويژو أول مصنع في العالم يستخدم مولد الطاقة بتقنية ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لأغراض تجارية. يضم المصنع وحدتين بقدرة 15 ميگاواط لكل منهما، وقد رُبط بشبكة الكهرباء الوطنية في نوفمبر 2025. صُمم المصنع لتحويل الحرارة المتبقية من مصنع الصلب إلى كهرباء.
أفادت إحدى وسائل الإعلام الصينية أنه بالمقارنة مع تقنيات الطاقة الحرارية البخارية المستخدمة، من المتوقع أن يحقق مولد تشاوتون وان زيادة بنسبة 50% في صافي توليد الكهرباء مع تحسين كفاءة توليد الطاقة الإجمالية بأكثر من 85%. بالمقارنة مع مولدات دورة البخار القياسية، فإن تصميم مولد ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج أبسط، ويستخدم مكونات أقل، كما أنه أسهل في التشغيل والصيانة. من المرجح أن يبشر نجاح مولد تشاوتون وان بعصر جديد في توليد الطاقة، باستخدام ثاني أكسيد الكربون كوسيط وتجاوز الحاجة إلى تحويل الماء إلى بخار.
مشروعات شبيهة
تعمل الصين والولايات المتحدة على تطوير مولدات طاقة تعمل بكفاءة باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. ومع ذلك، فقد أظهرت الصين قدراتها التقنية في هذا المجال من خلال نشرها في بيئة تجارية. تُجرى اختبارات على وحدات توليد الطاقة بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج في أماكن أخرى حول العالم، بما في ذلك محطة توليد الطاقة الكهربائية التحويلية فوق الحرجة التجريبية. ويقود هذا المشروع شركة GTI Energy بتمويل من وزارة الطاقة الأمريكية. وفقاً لشركة GTI Energy، أكملت محطة توليد الطاقة الكهربائية التجريبية بقدرة 10 ميگاواط في سان أنطونيو، تكساس، المرحلة الأولى من الاختبار في سبتمبر 2024، وذلك في إطار مشروع ستپ. في هذه المرحلة، وصل المصنع إلى سرعة التشغيل الكاملة عند درجة حرارة 500°س، مما أدى إلى توليد 4 ميگاواط من الطاقة المتزامنة مع الشبكة - وهو ما يكفي لتزويد 4.000 منزل بالكهرباء.
انظر أيضاً
المصادر
- ^ "World's first commercial supercritical carbon dioxide power generator begins operation". interestingengineering.com. 2025-12-22. Retrieved 2026-01-27.
- ^ "Nuclear tech milestone: China's supercritical 'steam-free' generator connects to grid". ساوث تشاينا مورننگ پوست. 2025-11-24. Retrieved 2026-01-27.