วงจรAllamหรือวงจร Allam-Fetvedtเป็นกระบวนการแปลงเชื้อเพลิงคาร์บอน^{[ 1 ]}ให้เป็นพลังงานความร้อน พร้อมทั้งดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ที่เกิดขึ้น

ผู้คิดค้นคือวิศวกรชาวอังกฤษRodney John Allamวิศวกรชาวอเมริกัน Jeremy Eron Fetvedt นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Dr. Miles R Palmer และนักธุรกิจและนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน G. William Brown, Jr. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}วงจร Allam-Fetvedt ได้รับการยอมรับจากMIT Technology Reviewในรายชื่อ 10 เทคโนโลยีที่ก้าวล้ำประจำปี 2018 ^{[ 10 ]}

วงจรนี้ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องที่โรงงานทดสอบขนาด 50 เมกะวัตต์ความร้อนซึ่งใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง ในเมืองลาพอร์ตรัฐเท็กซัส ในเดือนพฤษภาคม 2018

วัฏจักรAllam-Fetvedt เป็น วัฏจักร Braytonแรงดันสูงแบบนำกลับมาใช้ใหม่โดยใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 _{) ในสถานะวิกฤตยิ่งยวด} เป็นสารทำงานร่วมกับ ระบบ การเผาไหม้แบบออกซิเจน-เชื้อเพลิง วัฏจักรนี้เริ่มต้นด้วยการเผาไหม้เชื้อเพลิงก๊าซร่วมกับออกซิเจนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในสถานะวิกฤตยิ่งยวดที่_มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงในห้องเผาไหม้ กระแส CO2 ที่นำกลับมา_ใช้ใหม่มีวัตถุประสงค์สองประการ คือ ลดอุณหภูมิของเปลวไฟในการเผาไหม้ให้อยู่ในระดับที่ควบคุมได้ และเจือจางผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เพื่อให้สารทำงานในวัฏจักรส่วนใหญ่เป็น CO2 _แรงดันในห้องเผาไหม้สามารถสูงถึงประมาณ 30 MPa เชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ประกอบด้วย CO2 ที่นำกลับมาใช้ใหม่ประมาณ 95% _โดยมวล

ห้องเผาไหม้สร้างไอเสียแรงดันสูงที่สามารถส่งไปยังเครื่องขยายกังหันซึ่งทำงานที่อัตราส่วนแรงดันระหว่าง 6 ถึง 12 ไอเสียจากเครื่องขยายจะเป็นส่วนผสมของ CO2 ที่อยู่ในสภาวะกึ่งวิกฤต_โดยส่วนใหญ่ผสมกับน้ำที่เกิดจากการเผาไหม้ ของเหลวนี้จะเข้าสู่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แบบอีโคโนไมเซอร์ซึ่งจะลดอุณหภูมิของไอเสียจากเครื่องขยายให้ต่ำกว่า 65 °C โดยใช้กระแส CO2 _ที่ถูกนำกลับไปใช้ในห้องเผาไหม้ เมื่อออกจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบอีโคโนไมเซอร์แล้ว ไอเสียจากเครื่องขยายจะถูกลดอุณหภูมิลงอีกจนใกล้เคียงกับอุณหภูมิแวดล้อมโดยระบบระบายความร้อนส่วนกลาง ทำให้สามารถแยกน้ำออกจากของเหลวทำงานและนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้

สารทำงานที่เหลืออยู่ซึ่งเกือบจะเป็น CO2 บริสุทธิ์_จะเข้าสู่ขั้นตอนการอัดและสูบฉีด ระบบการอัดประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงที่ มีการระบายความร้อนระหว่างขั้นตอนแบบดั้งเดิม โดยมีแรงดันขาเข้าต่ำกว่าแรงดันวิกฤตของ CO2 สารทำงาน CO2 _{จะถูก}อัดแล้วทำให้เย็นลงจนเกือบถึงอุณหภูมิแวดล้อมในเครื่องระบายความร้อนหลังคอมเพรสเซอร์ ณ จุดนี้ การรวมกันของการอัดและการทำให้เย็นลงของสารทำงานจะช่วยให้มีความหนาแน่นเกิน 500 กก./ลบ.ม. ในสภาวะนี้ กระแส CO2 _{สามารถ ถูกสูบฉีดไปยังแรงดันการเผาไหม้สูงที่ต้องการได้โดยใช้} ปั๊มแบบแรงเหวี่ยงหลายขั้นตอนสุดท้าย สารทำงานที่มีแรงดันสูงจะถูกส่งกลับผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอีโคโนไมเซอร์เพื่อรับความร้อนอีกครั้งและส่งกลับไปยังห้องเผาไหม้

ผลิตภัณฑ์ CO2 สุทธิ_ที่ได้จากการเติมเชื้อเพลิงและออกซิเจนในห้องเผาไหม้จะถูกแยกออกจากกระแสแรงดันสูง ณ จุดนี้ ผลิตภัณฑ์ CO2 _จะอยู่ภายใต้แรงดันสูงและมีความบริสุทธิ์สูง พร้อมสำหรับการกักเก็บหรือการใช้งานโดยไม่ต้องอัดเพิ่มเติม^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

เพื่อให้ระบบมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง จำเป็นต้องมีการเข้าใกล้กันของอุณหภูมิที่ด้านอุณหภูมิสูงของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลัก เนื่องจากกระบวนการทำความเย็นที่ใช้ในขั้นตอนการอัดและการสูบฉีด โดยทั่วไปแล้วจะเกิดความไม่สมดุลของพลังงานอย่างมากในวงจรระหว่างกระแสไอเสียของเครื่องขยายตัวทำความเย็นและกระแสการหมุนเวียน _{CO2 ที่ให้ความร้อนกลับคืนมา}

วงจร Allam-Fetvedt แก้ไขความไม่สมดุลนี้โดยการรวมความร้อนระดับต่ำที่ปลายอุณหภูมิต่ำของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบฟื้นคืนพลังงาน เนื่องจากอุณหภูมิต่ำที่ปลายด้านเย็นของวงจร ความร้อนระดับต่ำนี้จึงต้องการเพียงช่วง 100 °C ถึง 400 °C เท่านั้น แหล่งความร้อนที่สะดวกคือ หน่วย แยกอากาศ (ASU) ซึ่งจำเป็นสำหรับระบอบการเผาไหม้ด้วยออกซิเจน

เมื่อเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง การกำหนดค่าพื้นฐานนี้ได้รับการจำลองเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดถึง 60% (LHV) เป็นวงจรพลังงานสุทธิจากโหลดปรสิตทั้งหมด รวมถึง ASU ที่ใช้พลังงานสูง แม้จะเป็นสิ่งใหม่ แต่ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับวงจรนี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ยกเว้นชุดกังหันเผาไหม้ กังหันอาศัยเทคโนโลยีและวิธีการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งใช้ในเครื่องมือออกแบบกังหันก๊าซและไอน้ำ ที่มีอยู่ ^{[ 15 ] [ 16 ]}

การก่อสร้างเริ่มขึ้นในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2559 ที่เมืองลาพอร์ต รัฐเท็กซัสสำหรับโรงงานทดสอบอุตสาหกรรมขนาด 50 เมกะวัตต์-ความร้อน เพื่อแสดงวงจร Allam-Fetvedt และเสร็จสิ้นในปี พ.ศ. 2560 ในปี พ.ศ. 2561 วงจร Allam-Fetvedt และเทคโนโลยีสนับสนุนได้รับการตรวจสอบ^{[ 17 ]}ทำให้ OEM สามารถรับรองส่วนประกอบสำหรับการใช้งานในโรงงานผลิตในอนาคตได้

เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน 2021 เวลาประมาณ 19:40 น. EST โรงงานทดสอบได้ซิงโครไนซ์กับโครงข่าย ERCOT ได้สำเร็จ^{[ 18 ]}ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าวงจร Allam Fetvedt สามารถผลิตพลังงานได้ที่ 60 Hz

ศูนย์ทดสอบแห่งนี้เป็นกรรมสิทธิ์และดำเนินการโดย NET Power ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของConstellation Energy Corporation , Occidental Petroleum (Oxy) Low Carbon Ventures, Baker Hughesและ 8 Rivers Capital (ผู้คิดค้นเทคโนโลยี)

NET Power ได้รับรางวัลความเป็นเลิศระดับนานาชาติประจำปี 2018 ในโครงการเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำด้านพลังงานแห่งปีในงานนิทรรศการและการประชุมปิโตรเลียมระหว่างประเทศอาบูดาบี (ADIPEC) ^{[ 19 ]}

• กระบวนการเผาไหม้ด้วยออกซิเจน-เชื้อเพลิง

• แผนภาพกระบวนการผลิตก๊าซธรรมชาติ
• แผนภาพกระบวนการผลิตถ่านหิน
• แผนภาพการไหลของมวล
• แผนภาพความดันและเอนทาลปีจำเพาะ