蒸汽渦輪機仍生產世界上大部分的電力，但超臨界二氧化碳作為介質比水便宜許多，效率也高出10%，使用的渦輪機卻比水小10 倍。耗資1.55 億美元的試驗工廠現已在聖安東尼奧建成。10 月27 日，位於德州的超臨界轉型電力(STEP) 試驗工廠剪彩，專案合作夥伴西南研究院(SwRI)、GTI 能源公司、通用電氣弗諾瓦公司和美國能源部宣布該工廠”機械完工”。

位於德州STEP 試辦設施核心的10 兆瓦超臨界二氧化碳渦輪機

上圖中的設備是世界上第一台超臨界二氧化碳渦輪機。它的大小與一張桌子差不多，是一台10 兆瓦的渦輪機，能夠為大約10,000 個家庭供電。在能源產業，10 兆瓦的發電量是小巫見大巫，但用這麼小的渦輪機發電卻可能被證明是一項革命性的壯舉。

當溫度和壓力分別超過約31 °C（88 °F）和74 bar（1070 psi）時，二氧化碳就會達到超臨界狀態。此時，它不再像氣體或液體，而開始像氣體一樣具有液體的密度。過了這個點，相對較小的溫度變化也會導緻密度的顯著變化。

當然，水也可以達到超臨界狀態，只是需要更多的能量，溫度和壓力需要超過373 °C （703 °F）和220 bar （3191 psi）。

位於聖安東尼奧的STEP 設施已宣布”機械完工”，將於2024 年投入使用圖/西南研究院

這種超臨界二氧化碳流體的特性使其成為在閉環系統中提取能源的理想選擇。早在2016 年，通用電氣公司就宣布將開始建造一座試驗工廠，以在商業相關裝置中證明這一想法，預計將使用體積僅為目前渦輪機十分之一的渦輪機，在提取效率為50% 的情況下實現10 兆瓦的發電量，比目前運轉在40% 左右的蒸汽渦輪機高出約10%。

這種渦輪機可以大幅降低依靠熱能和渦輪機發電的成本；小型渦輪機不僅成本更低，而且結構更緊湊，因此發電廠所需的土地更少。此外，它還能從給定的熱源產生更多的電能，從而減少單位碳排放量，即使是煤炭和天然氣發電機也不例外。

此外，它的啟動和開啟速度也更快。通用電氣公司的原型機在700 °C（1292 °F）左右的溫度下運行，大約兩分鐘就能開始發電，而蒸汽渦輪機至少需要半小時。因此，這些二氧化碳渦輪機對負載需求的反應速度要快得多，在以再生能源為基礎的電網中更有用武之地。

一旦得到驗證，這項技術就能擴大到與公用事業相關的規模，並開始取代發電廠中的蒸汽渦輪機。這包括化石燃料發電廠，以及某些核電、地熱、聚光太陽能和其他裝置。

在試點電廠投入使用之前，還有很多工作要做，但該聯盟預計它將於2024 年開始運作。

SwRI總裁兼執行長 Adam Hamilton）在一份新聞稿中表示：「STEP無疑將改變我們對發電的看法。令人興奮的是，我們正式啟動了這座試驗電站，它是SwRI開發的潛在革命性技術的發源地”。”