一家新公司计划通过液态二氧化碳提高为数据中心供电的脏气轮机的效率。

American Supercritical 在周三从隐身状态中出现，宣布获得800万美元融资。它希望用能产生更多功率、但不增加排放的装置（虽然燃气轮机仍会排放碳污染）来改造许多数据中心依赖的低效燃气轮机。该技术理论上也可用于多种能源，在电力需求激增的时代。

联合创始人Simon Shuham表示：“我们想先从燃气轮机开始，最终将范围扩大到其他领域。”

美国大多数大型燃气发电厂采用所谓的联合循环工艺，使用一系列热机：首先，涡轮机通过燃烧压缩空气和天然气产生电力，然后另一台发动机利用热排气产生蒸汽并创造额外能量。但由于多种原因，美国各地的数据中心选择使用所谓的单循环涡轮机来供电，省略了蒸汽部分。

这些涡轮机的效率远低于联合循环电厂。通常，单循环涡轮机只有约35%的能量被转化为电力，其余则以废气形式排放。（在联合循环电厂中，这一比例更接近60%到65%。）废气中含有温室气体，使得使用单循环涡轮机的电厂在环境方面远不如联合循环电厂。

这些电厂的规模与低效相结合，构成了气候灾难的配方。例如，亚马逊在德克萨斯州建设的一座仅使用单循环涡轮机的庞大数据中心电厂，年排放量被允许超过3300万吨温室气体——这比一些小国的年度排放总量还多。

但美国Supercritical公司的创始人表示，这些小型、效率较低的燃气轮机与超临界二氧化碳（supercritical CO2）技术相结合，可以产生很好的效果。当二氧化碳被加压并保持在特定温度下时，它会进入超临界状态：这种状态下，它的密度与液体相当，但仍具有气体的特性，因此能够通过更小的设备更高效地传输能量。

美国Supercritical公司希望将这些超临界二氧化碳系统连接到小型燃气轮机上，从而帮助提高能源生产效率。虽然这些燃气轮机本身仍然需要燃烧天然气来产生能量，但超临界二氧化碳系统可以利用燃气轮机产生的高温废气来进一步发电。与传统的通过加热水产生蒸汽的方式不同，超临界二氧化碳系统可以直接利用这些热量来发电，且不会产生额外的排放物。

“我们实际上是在建造‘微型联合循环发电厂’，”Shuham说道。

使用超临界二氧化碳技术还可以大幅减少发电过程中的用水量——这一点在数据中心领域尤为关键（因为数据中心通常耗水量巨大）。更重要的是，所使用的二氧化碳处于封闭循环系统中，因此无需不断补充新的二氧化碳。该公司联合创始人Matthew Carlson研究超临界二氧化碳技术已有十多年时间，他将这种系统比作利用二氧化碳进行冷却的制冷系统。

该公司最初计划销售功率为10兆瓦的装置——按照燃气发电厂的常规标准来看，这个功率属于较小的规模。根据美国Supercritical公司的计算，加装超临界二氧化碳系统后，燃气轮机的效率可以提高50%，同时不会增加任何温室气体排放或用水量。

不过，即使将全国所有效率较低的燃气轮机都改造为使用超临界二氧化碳系统的装置，也无法将温室气体排放量降至零。毕竟，天然气的生产和使用本身就会对地球产生温室效应；此外，数据中心本身也是新的污染源——而此时全球正需要减少对天然气的依赖。

在美国的国家实验室中，利用超临界二氧化碳（supercritical CO2）进行发电的技术已经研究了50多年。在过去20年里，相关研究从理论探索转向了实际应用阶段的尝试，这一进程得益于技术在加压过程中的重大突破。Doug Hofer是美国Supercritical公司的顾问，他曾在美国通用电气（GE）担任涡轮工程师长达20年；他表示，其中一个重要的创新是开发出了更紧凑、更经济的热交换器——这些设备能够同时用于加热和冷却二氧化碳。

中佛罗里达大学（University of Central Florida）的工程学教授Subith Vasu指出，美国Supercritical公司并非唯一一家试图将这项技术推向市场的公司。Vasu在该校的先进涡轮机械与能源研究中心（Center for Advanced Turbomachinery and Energy Research）负责一个研究实验室。不过，这些公司仍需克服许多障碍才能实现商业成功。

“每当涉足新技术时，就必须确保所有相关组件和供应链都已完备，”Vasu说。他还补充道，技术上的挑战依然很多，“成本问题尤为突出。”

Hofer认为，技术推广的延迟部分原因在于大型企业对传统发电厂的性能感到满意，因此不愿投资于新技术；同时，涡轮机制造商也不愿意为潜在的竞争对手提供资金支持。“这就是创新者面临的困境，对吧？”他说，“要让这项技术得以广泛应用，确实需要外部力量的推动。”据预测，到2030年全球将在数据中心领域投入7万亿美元，这为相关技术开辟了全新的市场机会——尤其是在那些竞相在人工智能领域占据优势的企业中。

“人们（为电力）付费的意愿非常强烈，但他们受到了瓶颈的制约，”舒汉说。“我们的目标是进入这里，对他们现有的系统进行改造，使他们能够建设更多的数据中心，或者淘汰一些燃气轮机。”今年早些时候，中国宣布全球首个使用超临界二氧化碳的地热发电厂已投入运营。卡尔森表示，在他的职业生涯中，他曾致力于超临界二氧化碳在核能、地热能和太阳能领域的应用。他和舒汉表示，他们的装置可以进行改造，以适配小型模块化反应堆，这项技术在特朗普政府时期得到了大力支持。（该公司表示已与一家公司签署了初步协议，但未透露具体名称）。它同样可以与其他热源配合使用。“我们只需要获得热源，然后就能将其转化为电能，”卡尔森说。