En el marco de los objetivos de "doble carbono", el dióxido de carbono no solo es un gas de efecto invernadero principal, sino también un fluido de trabajo natural y una materia prima industrial importantes. Los compresores de CO₂ desempeñan un papel destacado en dos campos principales: la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) y la refrigeración transcrítica con CO₂ y las bombas de calor. En comparación con los sistemas de amoníaco y freón, los sistemas de CO₂ operan a presiones más altas, lo que impone requisitos únicos a los compresores y los convierte en equipos clave dentro de la cadena de tecnologías bajas en carbono.
Las condiciones de operación especiales de los compresores de CO₂ se manifiestan en primer lugar en la operación a alta presión. La presión en el lado de alta presión de un ciclo transcrítico de CO₂ puede alcanzar de 10 a 12 MPa, muy superior a la de los sistemas de refrigeración convencionales. La temperatura crítica del CO₂ es de 31,1 °C; a temperatura ambiente, tras el enfriamiento se encuentra en estado supercrítico, por lo que el compresor debe adaptarse a condiciones de operación transcríticas. Las elevadas diferencias de presión y la alta densidad del gas imponen mayores exigencias a los cojinetes, los sellos y las válvulas de láminas. Asimismo, el CO₂ tiene una baja compatibilidad con los aceites lubricantes convencionales, por lo que se requieren aceites especiales POE o PAG para garantizar la lubricación y la vida útil del sistema.
En el ámbito de aplicación, los sistemas de refrigeración transcrítica con CO₂ ya se han implementado en múltiples escenarios. En la cadena de frío de supermercados, se han aplicado a gran escala en Europa y Estados Unidos, y las regulaciones ambientales impulsan su sustitución del freón. En el campo del calentamiento de agua con bombas de calor, las bombas de calor de CO₂ pueden producir agua caliente a más de 90 °C, adecuadas para hoteles, hospitales y otros establecimientos. En la congelación industrial, los compresores de CO₂ también se utilizan con frecuencia en la etapa de baja temperatura de sistemas en cascada para túneles de congelación rápida y congeladores IQF. En el campo de CCUS, la captura post-combustión requiere capturar CO₂ de los gases de combustión de las centrales eléctricas y presurizarlo hasta la presión de transporte por ductos; el transporte por ductos de CO₂ supercrítico requiere compresores de gran tamaño; y la recuperación mejorada de petróleo y el almacenamiento implican inyectar CO₂ en yacimientos petrolíferos para mejorar la recuperación o en acuíferos salinos profundos para su almacenamiento. Además, procesos químicos y alimentarios como la síntesis de urea y la producción de bebidas carbonatadas también son inseparables de los compresores de CO₂.
En cuanto a la selección de tipos, los compresores alternativos son adecuados para escenarios de alta presión y bajo caudal, como el llenado de CO₂; los compresores de tornillo son adecuados para presión media y gran caudal, como los sistemas de refrigeración transcrítica con CO₂; los compresores centrífugos son adecuados para proyectos de captura de carbono CCUS a gran escala, con gran caudal y alta eficiencia; y los compresores de diafragma son adecuados para la compresión de CO₂ de alta pureza, ya que evitan la contaminación por aceite. Cada tipo tiene sus propios límites de aplicación, y la selección debe determinarse de forma integral considerando la presión, el caudal, la pureza y el costo operativo.
Las dificultades técnicas se concentran principalmente en el sellado de alta presión, la optimización de la eficiencia, los materiales resistentes a la presión y el control inteligente. Para el sellado de alta presión se pueden adoptar soluciones combinadas como sellos de gas seco y sellos de fluido magnético. El ciclo transcrítico presenta pérdidas por estrangulamiento relativamente grandes, y la eficiencia puede mejorarse mediante la recuperación de trabajo con un expansor y la optimización de los canales de flujo internos del compresor. En cuanto a los materiales, los impulsores de aleaciones de alta resistencia y acero inoxidable dúplex se utilizan cada vez más. La presión de los sistemas transcríticos varía con la temperatura ambiente, lo que exige una optimización en tiempo real de la presión de descarga; por ello, el control inteligente se ha convertido en una capacidad estándar.
En cuanto a las perspectivas de mercado, los proyectos globales de CCUS se están desplegando a un ritmo acelerado y la demanda de compresores de CO₂ crece rápidamente. El Reglamento F-Gas de la UE impulsa la sustitución de los HFC por refrigeración con CO₂ en supermercados y aplicaciones industriales. En el marco de la política de "doble carbono" de China, los proyectos de demostración de CCUS se están poniendo en marcha sucesivamente, y los compresores de CO₂ de fabricación nacional enfrentan importantes oportunidades. Se puede prever que los compresores de CO₂ son equipos clave que conectan la "reducción de emisiones" con la "refrigeración ecológica". A medida que el mercado de carbono y las regulaciones ambientales se perfeccionan continuamente, la tecnología de compresión de CO₂ entrará en un período de rápido crecimiento. La empresa también seguirá profundizando en este campo, impulsando la innovación en torno al sellado de alta presión, el control transcrítico, la compresión de alta eficiencia y la operación y mantenimiento inteligentes, para proporcionar soluciones de compresión más fiables y eficientes para CCUS y la refrigeración ecológica.
