Επισκόπηση: η παγκόσμια αγορά παραγωγής με καύση άνθρακα. Τύποι και τύποι σύγχρονων θερμοηλεκτρικών σταθμών (TPP)

Η παγκόσμια δυναμικότητα παραγωγής με καύση άνθρακα έχει διπλασιαστεί στα 2.000 GW από το 2000, λόγω της εκρηκτικής ανάπτυξης των επενδυτικών έργων στην Κίνα και την Ινδία. Άλλα 200 GW είναι υπό κατασκευή και 450 GW προγραμματίζονται παγκοσμίως. Τις τελευταίες δεκαετίες, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα παράγουν το 40-41% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας - το μεγαλύτερο μερίδιο σε σύγκριση με άλλους τύπους παραγωγής. Παράλληλα, το 2014 επιτεύχθηκε η κορύφωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα και τώρα έχει ξεκινήσει το ένατο κύμα μείωσης του φορτίου των θερμοηλεκτρικών σταθμών που λειτουργούν και το κλείσιμό τους. Περισσότερα για αυτό στο Carbon Brief.

Η παγκόσμια δυναμικότητα παραγωγής με καύση άνθρακα έχει διπλασιαστεί στα 2.000 GW από το 2000, λόγω της εκρηκτικής ανάπτυξης των επενδυτικών έργων στην Κίνα και την Ινδία. Άλλα 200 GW είναι υπό κατασκευή και 450 GW προγραμματίζονται παγκοσμίως. Υπάρχουν 77 χώρες στη λέσχη γεννητριών με καύση άνθρακα και 13 ακόμη χώρες σχεδιάζουν να ενταχθούν μέχρι το 2030.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα παράγουν το 40-41% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας - το μεγαλύτερο μερίδιο σε σύγκριση με άλλους τύπους παραγωγής.

Παράλληλα, το 2014 επιτεύχθηκε η κορύφωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα και τώρα έχει ξεκινήσει το ένατο κύμα μείωσης του φορτίου των θερμοηλεκτρικών σταθμών που λειτουργούν και το κλείσιμό τους. Με τα χρόνια, 200 GW έκλεισαν στην ΕΕ και τις ΗΠΑ, ενώ άλλα 170 GW θα κλείσουν έως το 2030. Από τις 9 Απριλίου 2018, 27 χώρες έχουν προσχωρήσει στη Συμμαχία σταδιακής κατάργησης του άνθρακα, εκ των οποίων 13 χώρες διαθέτουν σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σε λειτουργία.

Σημειώστε ότι από το 2010 έως το 2017, μόνο το 34% της προγραμματισμένης δυναμικότητας άνθρακα κατασκευάστηκε ή τέθηκε σε κατάσταση κατασκευής (873 GW), ενώ 1.700 GW ακυρώθηκαν ή καθυστέρησαν, σύμφωνα με την CoalSwarm. Για παράδειγμα, ένας διαγωνισμός για την κατασκευή μιας νέας μονάδας μπορεί να προσελκύσει πολλές προσφορές, καθεμία από τις οποίες θα συνυπολογιστεί στην «προγραμματισμένη δυναμικότητα».

Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (IEA), όλες οι μονάδες ακατέργαστου άνθρακα πρέπει να κλείσουν μέσα σε λίγες δεκαετίες, εάν η θέρμανση πρόκειται να περιοριστεί σε λιγότερο από 2 βαθμούς Κελσίου πάνω από τις προβιομηχανικές θερμοκρασίες. Για να ρίξει φως σε αυτήν την ιστορία, το Carbon Brief χαρτογράφησε το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον όλων των σταθμών παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα σε όλο τον κόσμο από τον Φεβρουάριο του 2018. (https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-coal-power-plants), που δείχνει όλους τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα άνω των 30 MW ο καθένας που λειτουργούν την περίοδο 2000-2017, καθώς και τη θέση των προγραμματισμένων. Ο χάρτης περιλαμβάνει περίπου 10.000 κλειστές, λειτουργικές και προγραμματισμένες μονάδες άνθρακα συνολικής ισχύος 4.567 GW, εκ των οποίων λειτουργούν σήμερα 1.996 GW, υπό κατασκευή 210 GW, προγραμματίζονται 443 GW, αποσύρονται 2.387 GW και προτάθηκαν 1.681 GW να κατασκευαστεί αλλά στη συνέχεια να ακυρωθεί από το 2010 σε 95 χώρες του κόσμου. Υπάρχουν επίσης περίπου 27 GW μικρών θερμικών σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα στον κόσμο - έως 30 MW το καθένα.

Αύξηση της παραγωγικής ικανότητας άνθρακα

Η παραγωγή με καύση άνθρακα είναι, πάνω από όλα, η υπόσχεση φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας για την τόνωση της οικονομικής ανάπτυξης. Η παγκόσμια δυναμικότητα παραγωγής με καύση άνθρακα αυξανόταν ετησίως μεταξύ 2000 και 2017, σχεδόν διπλασιάζοντας από 1.063 GW σε 1.995 GW. Ο άνθρακας παράγει το 40-41% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας, το μεγαλύτερο μερίδιο των τελευταίων δεκαετιών. Σήμερα, 77 χώρες σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν ενέργεια από άνθρακα, από 65 το 2000. Άλλες 13 σχεδιάζουν να ενταχθούν στον ενεργειακό σύλλογο άνθρακα.

Οι εκπομπές CO2 από τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις είναι αρκετές για να διαταράξουν τον προϋπολογισμό άνθρακα κατά 1,5 ή 2 βαθμούς Κελσίου. Σύμφωνα με τη μελέτη, αυτοί οι περιορισμοί θα σήμαιναν ότι δεν θα υπάρχουν νέες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και ένα πρόωρο κλείσιμο του 20% του στόλου παραγωγής με καύση άνθρακα. Σύμφωνα με τον ΔΟΕ, όλα τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής με ακατέργαστο άνθρακα θα πρέπει να κλείσουν έως το 2040, εάν ο κόσμος θέλει να παραμείνει «πολύ κάτω» από την ανάπτυξη των 2 βαθμών Κελσίου. Αυτό θα σήμαινε τη διακοπή της ισχύος 100 GW άνθρακα κάθε χρόνο για 20 χρόνια, ή περίπου ένα μπλοκ άνθρακα κάθε μέρα μέχρι το 2040.

Ωστόσο, οι τίτλοι και οι ενεργειακές προβλέψεις δείχνουν ότι η ανάπτυξη του άνθρακα δεν θα σταματήσει. Αυτές οι ζοφερές προοπτικές για επιδείνωση του κλίματος μετριάζονται από σημάδια ταχείας ενεργειακής αλλαγής. Ο αγωγός των μπλοκ άνθρακα υπό κατασκευή ή σχεδίαση έχει μειωθεί στο μισό από το 2015. Ο ρυθμός παύσης λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών επιταχύνεται, φθάνοντας σε συνδυασμένο επίπεδο 197 GW μεταξύ 2010 και 2017.

Επιβράδυνση του άνθρακα

Ο ΔΟΕ πιστεύει ότι κορυφαία επένδυση στην παγκόσμια ενέργεια άνθρακα έχει ήδη περάσει και ο κλάδος έχει εισέλθει σε φάση «δραματικής επιβράδυνσης». Η έκθεση του IEA αναφέρει ότι η Κίνα, η οποία παρέχει το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας αύξησης, δεν χρειάζεται πλέον νέους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

Η αποτυχία στις επενδύσεις σημαίνει ότι η ανάπτυξη της παραγωγικής ικανότητας άνθρακα επιβραδύνεται. Και αν το 2011 εισήχθησαν 82 GW στον κόσμο, τότε το 2017 - μόνο 34 GW.

Ο αριθμός των νέων σταθμών υπό κατασκευή μειώνεται ταχύτερα κάθε χρόνο, μειωμένος κατά 73% από το 2015, σύμφωνα με την τελευταία ετήσια έκθεση των CoalSwarm, Greenpeace και Sierra Club. Η Κίνα κλείνει πολλές εκατοντάδες μικρότερες, παλαιότερες και λιγότερο αποδοτικές μονάδες, αντικαθιστώντας τις με μεγαλύτερες, πιο αποδοτικές. Όλα αυτά σημαίνουν ότι παγκόσμια δύναμη παραγωγή άνθρακα μπορεί να κορυφωθεί το 2022, σύμφωνα με την έκθεση κατάστασης της βιομηχανίας του ΔΟΕ.

Μέγιστες εκπομπές CO2

Τα στοιχεία του IEA δείχνουν ότι εκπομπές CO2 από την ενέργεια άνθρακα, ίσως ήδη κορυφώθηκε το 2014 ., παρά το γεγονός ότι η ικανότητα άνθρακα συνεχίζει να αυξάνεται. Οι εκπομπές CO2 άνθρακα μειώθηκαν κατά 3,9% την περίοδο 2014-2016, η παραγωγή άνθρακα κατά 4,3%.

Καθώς η χωρητικότητα άνθρακα συνεχίζει να αυξάνεται, οι υπάρχοντες σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα λειτουργούν λιγότερες ώρες. Κατά μέσο όρο, οι παγκόσμιες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα λειτούργησαν περίπου το ήμισυ του χρόνου το 2016, με συντελεστή φορτίου 52,5%. Παρόμοια τάση παρατηρείται στις ΗΠΑ (52%), την ΕΕ (46%), την Κίνα (49%) και την Ινδία (60%).

Ένας αριθμός άλλων παραγόντων επηρεάζει επίσης τη σχέση μεταξύ των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και των εκπομπών CO2. Αυτές περιλαμβάνουν τον τύπο του άνθρακα και τις τεχνολογίες καύσης που χρησιμοποιούνται από κάθε μονάδα. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί που καίνε λιγνίτη χαμηλής ποιότητας μπορούν να εκπέμπουν έως και 1.200 τόνους CO2 ανά GWh παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Ο υψηλής ποιότητας άνθρακας εκπέμπει λιγότερες εκπομπές.

Η τεχνολογία καύσης είναι επίσης σημαντική, από λιγότερο αποδοτικές «υποκρίσιμες» εγκαταστάσεις σε υπερ-υπερκρίσιμο συστήματα που αυξάνουν την απόδοση του λέβητα σε υψηλότερες πιέσεις. Οι παλαιότερες και λιγότερο αποδοτικές υποκρίσιμες μονάδες λειτουργούν με απόδοση 35%. Οι νέες τεχνολογίες αυξάνουν αυτό το ποσοστό στο 40%, και υπερ-υπερκριτικό έως 45% (HELE).

Ωστόσο, σύμφωνα με την Παγκόσμια Ένωση Άνθρακα, ακόμη και τα μπλοκ άνθρακα HELE εκπέμπουν περίπου 800 tCO2/GW. Αυτό είναι περίπου διπλάσιο από τις εκπομπές των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με αέριο και περίπου 50-100 φορές υψηλότερο από την πυρηνική, την αιολική και την ηλιακή. Ο ΔΟΕ δεν βλέπει άλλες προοπτικές για ενέργεια άνθρακα σε σενάρια πριν από τον 2C, καθώς οι υπολειμματικές εκπομπές είναι πολύ υψηλές, ακόμη και με τη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα.

Υπήρξε μια ελαφρά άνοδος στην παραγωγή άνθρακα και τις εκπομπές CO2 το 2017, λόγω της υψηλότερης παραγωγής στην Κίνα, αν και παραμένουν κάτω από το ανώτατο όριο του 2014.

Διάβρωση της οικονομίας του άνθρακα

Η χαμηλή χρήση σταθμών ηλεκτροπαραγωγής (PLU) είναι «διαβρωτική» για την οικονομία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Γενικά, είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν τουλάχιστον στο 80% του χρόνου, καθώς έχουν σχετικά υψηλό πάγιο κόστος. Αυτή είναι και η βάση της εκτίμησης κόστους για την κατασκευή ενός νέου μπλοκ άνθρακα, ενώ ένα μικρότερο φορτίο αυξάνει το κόστος ανά μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας. Η δυναμική της μείωσης των NFI είναι ιδιαίτερα τοξική για τους φορείς εκμετάλλευσης σταθμών με καύση άνθρακα που ανταγωνίζονται με τη ραγδαία πτώση των τιμών των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, το φθηνό φυσικό αέριο στις ΗΠΑ και τις αυξανόμενες τιμές του άνθρακα στην ΕΕ. Οι περιορισμοί στον εφοδιασμό άνθρακα αυξάνουν τις τιμές του άνθρακα, υπονομεύοντας περαιτέρω τυχόν παρατεταμένα πλεονεκτήματα έναντι των εναλλακτικών.

Οι νέοι περιβαλλοντικοί κανονισμοί αυξάνουν το κόστος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα σε πολλές δικαιοδοσίες από την ΕΕ έως την Ινδία και την Ινδονησία. Οι ιδιοκτήτες σταθμών άνθρακα πρέπει να επενδύσουν σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων για να πληρούν υψηλότερα περιβαλλοντικά πρότυπα ή να κλείσουν τελείως τις βρώμικες θερμοηλεκτρικές μονάδες τους. Αυτός ο συνδυασμός παραγόντων σημαίνει ότι οι περισσότεροι σταθμοί του υπάρχοντος «στόλου» άνθρακα στην ΕΕ και ακόμη και στην Ινδία αντιμετωπίζουν σοβαρά οικονομικά προβλήματα, σύμφωνα με το Financial thinktank Carbon Tracker. Βρεθηκε οτι Μέχρι το 2030, για παράδειγμα, σχεδόν όλοι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στην ΕΕ θα είναι ασύμφοροι. Ο ιδρυτής της Bloomberg New Energy Finance, Michael Liebreich, λέει ότι ο άνθρακας αντιμετωπίζει δύο «σημεία ανατροπής». Η πρώτη είναι όταν οι νέες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας γίνονται φθηνότερες από τις νέες θερμοηλεκτρικές μονάδες με καύση άνθρακα, κάτι που έχει ήδη συμβεί σε αρκετές περιοχές. Το δεύτερο είναι όταν οι νέες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι φθηνότερες από τις υπάρχουσες μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα.

σημειώστε ότι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν υπό αντίξοες οικονομικές συνθήκες, για παράδειγμα, με επιβάρυνση ρεύματος. Αυτή η πρακτική εισήχθη από πολλές χώρες της ΕΕ το 2018.

Το 2018, η Κίνα, το Βιετνάμ και η Ταϊλάνδη κατάργησαν πλήρως την επιβάρυνση για την ηλιακή παραγωγή. Οι Φιλιππίνες και η Ινδονησία το μείωσαν σημαντικά. Και στην Ινδία, η ηλιακή παραγωγή είναι ήδη φθηνότερη από τον άνθρακα. Δηλαδή σε συνθήκες πραγματικού ανταγωνισμού παραγωγής με καύση άνθρακα στις χώρες νοτιοανατολικός Η Ασία ήδη χάνει ΑΠΕ και θα αναπτυχθεί πιο αργά από το προβλεπόμενο.

Βασικές χώρες και περιοχές

77 χώρες χρησιμοποιούν άνθρακα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, από 65 χώρες το 2000. Έκτοτε, 13 χώρες έχουν δημιουργήσει χωρητικότητα άνθρακα και μόνο μία χώρα, το Βέλγιο, την έκλεισε. Άλλες 13 χώρες, που αντιπροσωπεύουν το 3% της τρέχουσας δυναμικότητας, έχουν δεσμευτεί να καταργήσουν σταδιακά τον άνθρακα έως το 2030 ως μέρος της Συμμαχίας Αποχώρησης Άνθρακα, με επικεφαλής το Ηνωμένο Βασίλειο και τον Καναδά. Εν τω μεταξύ, 13 χώρες εξακολουθούν να ελπίζουν να ενταχθούν στον ενεργειακό σύλλογο άνθρακα.

Top 10 χώρες του κόσμου, που φαίνονται στην αριστερή πλευρά του παρακάτω πίνακα, αντιπροσωπεύουν το 86% του συνολικού αριθμού των ενεργών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. Στη δεξιά πλευρά του τραπεζιού - Top 10 χώρες που σχεδιάζουν να κατασκευάσουν το 64% της παγκόσμιας δυναμικότητας καύσης άνθρακα.

Χώρα/MW σε λειτουργία/μερίδιο στον κόσμο Χώρα/MW υπό κατασκευή/μερίδιο

Κίνα 935.472 47% Κίνα 210.903 32%

ΗΠΑ 278.823 14% Ινδία 131.359 20%

Ινδία 214.910 11% Βιετνάμ 46.425 7%

Γερμανία 50.400 3% Τουρκία 42.890 7%

Ρωσία 48.690 2% Ινδονησία 34.405 5%

Ιαπωνία 44.578 2% Μπαγκλαντές 21.998 3%

Νότια Αφρική 41.307 2% Ιαπωνία 18.575 3%

Νότια Κορέα 37.973 2% Αίγυπτος 14.640 2%

Πολωνία 29.401 1% Πακιστάν 12.385 2%

Ινδονησία 28.584 1% Φιλιππίνες 12.141 2%

Η Κίνα διαθέτει τον μεγαλύτερο στόλο παραγωγής άνθρακα σε λειτουργία και φιλοξενεί τον πιο ισχυρό μεταφορέα 97 GW στον κόσμο υπό κατασκευή σε ακτίνα 250 km κατά μήκος του Δέλτα του ποταμού Yangtze γύρω από τη Σαγκάη. Αυτό είναι περισσότερο από οποιαδήποτε χώρα με εξαίρεση την Ινδία και τις ΗΠΑ που υπάρχουν ήδη. Η Ρωσία έχει τον πέμπτο μεγαλύτερο στόλο παραγωγής άνθρακα στον κόσμο, ο οποίος είναι μόνο το 2% της παγκόσμιας παραγωγικής ικανότητας.

Κίνα

Τα τελευταία 20 χρόνια, οι πιο σημαντικές αλλαγές έχουν συμβεί στην Κίνα. Ο στόλος της με καύση άνθρακα πενταπλασιάστηκε μεταξύ 2000 και 2017. και έφτασε τα 935 GW ή σχεδόν το ήμισυ της παγκόσμιας ισχύος.

Η Κίνα είναι επίσης ο μεγαλύτερος εκπομπός CO2 στον κόσμο και χρησιμοποιεί το ήμισυ της παγκόσμιας κατανάλωσης άνθρακα, επομένως η μελλοντική της πορεία είναι δυσανάλογα σημαντική για τις παγκόσμιες προσπάθειες για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.

Η βιομηχανική δραστηριότητα και η χρήση άνθρακα τονώθηκαν μέχρι τον διορισμό του προέδρου Xi ως «ηγέτη για τη ζωή». Μια τέτοια ενεργειακή πολιτική θα μπορούσε να ωθήσει την αύξηση των εκπομπών CO2 στον ταχύτερο ρυθμό εδώ και πολλά χρόνια.

Ωστόσο, ορισμένοι αναλυτές λένε ότι η χρήση άνθρακα στην Κίνα θα μπορούσε να μειωθεί στο μισό έως το 2030. Η κυβέρνηση εφαρμόζει ένα εθνικό σύστημα εμπορίας εκπομπών και κλείνει και περιορίζει τη νέα παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με καύση άνθρακα ως απάντηση στην ατμοσφαιρική ρύπανση και τις κλιματικές ανησυχίες. Αυτό σημαίνει ότι ο αγωγός των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα υπό κατασκευή ή προγραμματισμού το 2017 μειώθηκε κατά 70% σε σύγκριση με το 2016, σύμφωνα με την CoalSwarm.

Σημαίνει επίσης ότι τα προγραμματισμένα έργα είναι απίθανο να λάβουν τις απαραίτητες άδειες για την κατασκευή τους, λέει ο Lauri Millivirta, ενεργειακός αναλυτής Ανατολικής Ασίας στην Greenpeace. «Πολλά από τα προγραμματισμένα έργα στην Κίνα και την Ινδία είναι στην πραγματικότητα νεκρά. Στην Ινδία, είναι εμπορικά μη ρευστοποιήσιμα, κανείς με το σωστό μυαλό του δεν πρόκειται να τα κατασκευάσει… στην Κίνα δεν έχει νόημα, γιατί υπάρχει ήδη πάρα πολύ δυναμικό, πλεόνασμα». Σύμφωνα με την Υπηρεσία Ενεργειακών Πληροφοριών των ΗΠΑ (EIA), Η παραγωγική ικανότητα και η παραγωγή άνθρακα στην Κίνα έχουν φτάσει λίγο πολύ στο αποκορύφωμά τους.

Ινδία

Η δεύτερη μεγαλύτερη αύξηση της χωρητικότητας από το 2000 σημειώθηκε στην Ινδία, όπου ο στόλος ηλεκτρικής ενέργειας με καύση άνθρακα έχει υπερτριπλασιαστεί στα 215 GW. Πρόσφατα, η κατάσταση της παραγωγής άνθρακα στην Ινδία επιδεινώθηκε απότομα. Η IEA μειώνει τις προβλέψεις της για τη ζήτηση για ινδικό άνθρακα εξαιτίας επιβράδυνση της αύξησης της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και φθηνότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Περίπου 10 μονάδες GW θεωρούνται «μη βιώσιμες», άλλες 30 GW βρίσκονται υπό «στρές», σύμφωνα με τον Υπουργό Ενέργειας της Ινδίας σε συνέντευξή του στο Bloomberg τον Μάιο του 2018. Αυτό οφείλεται στο ότι «η επανάσταση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της Ινδίας σπρώχνει τον άνθρακα από τον γκρεμό του χρέους », γράφει ο Matthew Gray είναι αναλυτής στο Carbon Tracker.

Το τελευταίο εθνικό σχέδιο ηλεκτρικής ενέργειας της Ινδίας στοχεύει στην απόσυρση 48 GW σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, εν μέρει εξαιτίας νέα περιβαλλοντικά πρότυπα. Προβλέπει επίσης τη θέση σε λειτουργία 94 GW νέας ισχύος, αλλά αυτό το ποσοστό θεωρείται μη ρεαλιστικό από βασικούς παγκόσμιους αναλυτές. Η χώρα έχει προγραμματίσει έργα 44 GW, εκ των οποίων τα 17 GW έχουν τεθεί σε αναμονή εδώ και χρόνια. " Στην Ινδία, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν ήδη να παρέχουν ενέργεια με χαμηλότερο κόστος από τους νέους και ακόμη και τους περισσότερους υπάρχοντες σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα. », λέει ο Lauri Millivirta, ενεργειακός αναλυτής της Greenpeace στην Ανατολική Ασία.

ΗΠΑ

Ένα κύμα απόσυρσης παλαιάς δυναμικότητας μείωσε την παραγωγή άνθρακα στις ΗΠΑ κατά 61 GW σε διάστημα έξι ετών, με άλλα 58 GW να προγραμματίζονται να κλείσουν, σημειώνει η Coal Swarm. Αυτό θα μειώσει τον αμερικανικό στόλο άνθρακα κατά τα δύο πέμπτα, από 327 GW το 2000 σε 220 GW ή λιγότερο στο μέλλον.

Ένας τρόπος για να σωθεί η βιομηχανία είναι τα ανακοινωθέντα σχέδια της κυβέρνησης Τραμπ να διασώσει μη κερδοφόρα εργοστάσια με καύση άνθρακα για λόγους εθνικής ασφάλειας για να διατηρηθεί η αξιοπιστία του συστήματος με προσαυξήσεις χωρητικότητας. Το Bloomberg τα περιγράφει ως «παρέμβαση άνευ προηγουμένου στις ενεργειακές αγορές των ΗΠΑ».

Από την άλλη πλευρά, οι συνθήκες της αγοράς ευνοούν επί του παρόντος τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με αέριο και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Δεν υπάρχουν νέες δυναμικότητες άνθρακα στις ΗΠΑ. Αναμένεται ότι ο παροπλισμός δυναμικότητας άνθρακα το 2018 θα ανέλθει σε 18 GW. Πέρυσι, η κατανάλωση άνθρακα στον ενεργειακό τομέα των ΗΠΑ ήταν η χαμηλότερη από το 1982.

Ευρωπαϊκή Ένωση

Δεδομένων των σχεδίων της ΕΕ για τη σταδιακή κατάργηση του άνθρακα, ο στόλος παραγωγής άνθρακα της Ένωσης θα μειωθεί στα 100 GW έως το 2030, το ήμισυ της συνολικής χωρητικότητάς του το 2000. Μαζί με τον Καναδά, η ΕΕ ηγείται της συμμαχίας σταδιακής κατάργησης του άνθρακα. Το Ηνωμένο Βασίλειο, η Γαλλία, η Ιταλία, η Ολλανδία, η Πορτογαλία, η Αυστρία, η Ιρλανδία, η Δανία, η Σουηδία και η Φινλανδία ανακοίνωσαν τη σταδιακή κατάργηση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα έως το 2030. Η ισχύς τους είναι 42 GW, συμπεριλαμβανομένων των νεόδμητων θερμοηλεκτρικών σταθμών.

Ταυτόχρονα, ο τέταρτος και ένατος μεγαλύτερος εθνικός στόλος παραγωγής άνθρακα στον κόσμο είναι στα κράτη μέλη ΕΕ, συγκεκριμένα 50 GW στη Γερμανία και 29 GW στην Πολωνία. Η Επιτροπή της ΕΕ για να ορίσει ημερομηνία λήξης για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τον άνθρακα της Γερμανίας έχει ξεκινήσει τις εργασίες, αν και ο διαχειριστής του δικτύου της χώρας λέει ότι μόνο ο μισός στόλος άνθρακα μπορεί να κλείσει μέχρι το 2030 χωρίς να τεθεί σε κίνδυνο η ενεργειακή ασφάλεια. Η Πολωνία απλώς υποσχέθηκε ότι δεν θα κατασκευάσει νέες θερμοηλεκτρικές μονάδες με καύση άνθρακα πέρα ​​από αυτές που είναι ήδη υπό κατασκευή.

Μελέτες του ΔΟΕ έχουν δείξει ότι όλοι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής της ΕΕ με καύση άνθρακα πρέπει να κλείσουν έως το 2030 προκειμένου να επιτευχθούν οι στόχοι της Συμφωνίας του Παρισιού. Η αύξηση των τιμών του CO2 αναμένεται να οδηγήσει σε αλλαγή από τον άνθρακα στο φυσικό αέριο ήδη φέτος, υπό την προϋπόθεση ότι η τιμή είναι σωστή και το φυσικό αέριο είναι διαθέσιμο.

Άλλες βασικές χώρες

Άλλες ασιατικές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Νότιας Κορέας, της Ιαπωνίας, του Βιετνάμ, της Ινδονησίας, του Μπαγκλαντές, του Πακιστάν και των Φιλιππίνων, έχουν διπλασιάσει συλλογικά τον στόλο παραγωγής τους με καύση άνθρακα από το 2000, φτάνοντας τα 185 GW το 2017. Μαζί, αυτές οι χώρες θα κατασκευάσουν ανεξάρτητα 50 GW νέων Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και 128 επιπλέον GW προγραμματίζονται σε βάρος της χρηματοδότησης και της συμμετοχής στην κατασκευή της Κίνας, της Ιαπωνίας και της Νότιας Κορέας.

Σε πολλές από αυτές τις χώρες, υπάρχουν ανάμεικτα σημάδια χρήσης άνθρακα. Για παράδειγμα, το τελευταίο προσχέδιο του Εθνικού Ενεργειακού Σχεδίου της Ιαπωνίας εξετάζει τον σημαντικό ρόλο του άνθρακα το 2030, ενώ η Συμφωνία του Παρισιού σημαίνει ότι το Τόκιο πρέπει να καταργήσει σταδιακά τον άνθρακα μέχρι τότε, σημειώνει η Climate Analytics.

Το Βιετνάμ είναι η τρίτη χώρα όσον αφορά τον προγραμματισμένο όγκο παραγωγής άνθρακα - 46 GW, εκ των οποίων τα 11 GW είναι ήδη υπό κατασκευή. "Ωστόσο, η κυβέρνηση επενδύει ολοένα και περισσότερο στην αλλαγή αυτής της τροχιάς", γράφει ο Alex Perera, Αναπληρωτής Διευθυντής Ενέργειας στο World Resources Institute. οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ο ιδιωτικός τομέας επιδιώκουν να επιτύχουν ολοένα και πιο αυστηρούς στόχους καθαρής ενέργειας.

Η κυβέρνηση της Ινδονησίας απαγόρευσε την κατασκευή νέων εργοστασίων άνθρακα στο πιο πυκνοκατοικημένο νησί της Ιάβας. Η κρατική εταιρεία κοινής ωφέλειας έχει επικριθεί για «υπερεκτίμηση σε μεγάλο βαθμό την αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας» για να δικαιολογήσει τα σχέδια για την εγκατάσταση νέων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα.

Η Τουρκία έχει σημαντικά σχέδια για την επέκταση του στόλου της από άνθρακα. Ωστόσο, μόνο 1 GW από τον προγραμματισμένο αγωγό των 43 GW κατασκευάζεται επί του παρόντος.

Μια άλλη χώρα με μεγάλα σχέδια είναι η Αίγυπτος, η οποία δεν έχει ούτε εργοστάσια άνθρακα ούτε δικά της κοιτάσματα άνθρακα. Σημειώστε ότι κανένα από τα 15 GW της προγραμματισμένης νέας ισχύος δεν έχει ξεπεράσει το αρχικό στάδιο των εγκρίσεων, δεν έχει λάβει άδειες και δεν είναι υπό κατασκευή.

Η Νότια Αφρική έχει μεγάλα κοιτάσματα άνθρακα και τον έβδομο μεγαλύτερο ενεργειακό στόλο με καύση άνθρακα στον κόσμο. Η Νότια Αφρική κατασκευάζει 6 GW νέων θερμοηλεκτρικών σταθμών και σχεδιάζει να θέσει σε λειτουργία άλλα 6 GW. Ωστόσο, από την εκλογή του Cyril Ramaphosa νωρίτερα φέτος, η πολιτική διάθεση στη χώρα αλλάζει και τον Απρίλιο υπογράφτηκαν μακροπρόθεσμες συμφωνίες για την κατασκευή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αξίας 4,7 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Ο λόγος είναι ότι οι νέες μονάδες άνθρακα θα είναι ακριβότερες από τις ΑΠΕ, πιστεύουν οι ειδικοί. Οι νομοθετικές συζητήσεις γύρω από τον ρόλο του άνθρακα στο νέο ενεργειακό επενδυτικό σχέδιο της Νότιας Αφρικής θα πραγματοποιηθούν αργότερα αυτό το καλοκαίρι.

Το 1879, όταν Τόμας Άλβα Έντισονεφηύρε τον λαμπτήρα πυρακτώσεως, ξεκίνησε η εποχή της ηλεκτροδότησης. Η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτούσε φθηνά και άμεσα διαθέσιμα καύσιμα. Ο άνθρακας πληρούσε αυτές τις απαιτήσεις και τα πρώτα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας (που χτίστηκαν στα τέλη του 19ου αιώνα από τον ίδιο τον Έντισον) λειτουργούσαν με άνθρακα.

Καθώς κατασκευάζονταν όλο και περισσότεροι σταθμοί στη χώρα, η εξάρτηση από τον άνθρακα αυξήθηκε. Από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, περίπου το ήμισυ της ετήσιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες προερχόταν από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς με καύση άνθρακα. Το 1986, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς τέτοιων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ήταν 289.000 MW και κατανάλωναν το 75% του συνόλου (900 εκατομμύρια τόνοι) άνθρακα που εξορύσσονταν στη χώρα. Δεδομένων των υφιστάμενων αβεβαιοτήτων σχετικά με τις προοπτικές για την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας και την ανάπτυξη της παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου, μπορεί να υποτεθεί ότι μέχρι το τέλος του αιώνα, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα θα παράγουν έως και το 70% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που παράγονται στη χώρα.

Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι ο άνθρακας ήταν από καιρό και θα είναι η κύρια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για πολλά χρόνια στο μέλλον (στις Ηνωμένες Πολιτείες αντιπροσωπεύει περίπου το 80% των αποθεμάτων όλων των τύπων φυσικών καυσίμων), δεν υπήρξε ποτέ βέλτιστο καύσιμο για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Το ειδικό ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους (δηλαδή θερμογόνος δύναμη) του άνθρακα είναι χαμηλότερο από αυτό του πετρελαίου ή του φυσικού αερίου. Είναι πιο δύσκολη η μεταφορά και, επιπλέον, η καύση άνθρακα προκαλεί μια σειρά από ανεπιθύμητες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, ιδιαίτερα την όξινη βροχή. Από τα τέλη της δεκαετίας του 1960, η ελκυστικότητα των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα έχει μειωθεί απότομα λόγω των αυστηρότερων απαιτήσεων για περιβαλλοντική ρύπανση από αέριες και στερεές εκπομπές με τη μορφή τέφρας και σκωρίας. Το κόστος της αντιμετώπισης αυτών των περιβαλλοντικών προβλημάτων, μαζί με το αυξανόμενο κόστος κατασκευής πολύπλοκων εγκαταστάσεων όπως οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, έχουν κάνει τις προοπτικές ανάπτυξής τους λιγότερο ευνοϊκές από καθαρά οικονομική άποψη.

Ωστόσο, εάν αλλάξει η τεχνολογική βάση των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα, η προηγούμενη ελκυστικότητά τους μπορεί να αναβιώσει. Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές έχουν εξελικτικό χαρακτήρα και στοχεύουν κυρίως στην αύξηση της χωρητικότητας των υφιστάμενων εγκαταστάσεων. Παράλληλα, αναπτύσσονται εντελώς νέες διεργασίες για την καύση άνθρακα χωρίς απόβλητα, με ελάχιστη δηλαδή ζημιά στο περιβάλλον. Η εισαγωγή νέων τεχνολογικών διαδικασιών αποσκοπεί στο να διασφαλίσει ότι οι μελλοντικοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα μπορούν να ελέγχονται αποτελεσματικά για τον βαθμό περιβαλλοντικής ρύπανσης από αυτούς, έχουν ευελιξία όσον αφορά τη δυνατότητα χρήσης διαφόρων τύπων άνθρακα και δεν απαιτούν μακροχρόνια κατασκευή έμμηνα.

Προκειμένου να εκτιμηθεί η σημασία της προόδου στην τεχνολογία καύσης άνθρακα, εξετάστε εν συντομία τη λειτουργία ενός συμβατικού θερμοηλεκτρικού σταθμού με καύση άνθρακα. Ο άνθρακας καίγεται στον κλίβανο ενός λέβητα ατμού, ο οποίος είναι ένας τεράστιος θάλαμος με σωλήνες μέσα, στον οποίο το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Πριν τροφοδοτηθεί στον κλίβανο, ο άνθρακας συνθλίβεται σε σκόνη, λόγω της οποίας επιτυγχάνεται σχεδόν η ίδια πληρότητα καύσης όπως κατά την καύση εύφλεκτων αερίων. Ένας μεγάλος λέβητας ατμού καταναλώνει κατά μέσο όρο 500 τόνους κονιοποιημένου άνθρακα την ώρα και παράγει 2,9 εκατομμύρια κιλά ατμού, που είναι αρκετό για την παραγωγή 1 εκατομμυρίου kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Την ίδια ώρα, ο λέβητας εκπέμπει περίπου 100.000 m3 αερίων στην ατμόσφαιρα.
Ο παραγόμενος ατμός διέρχεται από τον υπερθερμαντήρα, όπου η θερμοκρασία και η πίεσή του αυξάνονται, και στη συνέχεια εισέρχεται στον στρόβιλο υψηλής πίεσης. Η μηχανική ενέργεια της περιστροφής του στροβίλου μετατρέπεται από μια ηλεκτρική γεννήτρια σε ηλεκτρική ενέργεια. Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλότερη απόδοση μετατροπής ενέργειας, ο ατμός από τον στρόβιλο συνήθως επιστρέφει στο λέβητα για αναθέρμανση και στη συνέχεια κινεί έναν ή δύο στρόβιλους χαμηλής πίεσης και μόνο τότε συμπυκνώνεται με ψύξη. το συμπύκνωμα επιστρέφει στον κύκλο του λέβητα.

Ο εξοπλισμός των θερμοηλεκτρικών σταθμών περιλαμβάνει τροφοδότες καυσίμων, λέβητες, τουρμπίνες, γεννήτριες, καθώς και εξελιγμένα συστήματα ψύξης, καθαρισμού καυσαερίων και απομάκρυνσης τέφρας. Όλα αυτά τα κύρια και βοηθητικά συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με υψηλή αξιοπιστία για 40 χρόνια ή περισσότερο σε φορτία που μπορεί να ποικίλλουν από το 20% της εγκατεστημένης ισχύος της μονάδας έως το μέγιστο. Το κεφαλαιουχικό κόστος για τον εξοπλισμό ενός τυπικού θερμοηλεκτρικού σταθμού ισχύος 1.000 MW συνήθως υπερβαίνει το 1 δισεκατομμύριο δολάρια.

Η απόδοση με την οποία η θερμότητα που απελευθερώνεται από την καύση άνθρακα μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια ήταν μόνο 5% πριν από το 1900, αλλά μέχρι το 1967 είχε φτάσει το 40%. Με άλλα λόγια, σε μια περίοδο περίπου 70 ετών, η ειδική κατανάλωση άνθρακα ανά μονάδα παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας μειώθηκε κατά οκτώ φορές. Αντίστοιχα, σημειώθηκε μείωση στο κόστος 1 kW εγκατεστημένης ισχύος των θερμοηλεκτρικών σταθμών: αν το 1920 ήταν 350 $ (σε τιμές 1967), τότε το 1967 μειώθηκε σε 130 $. Η τιμή της παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας έπεσε επίσης την ίδια περίοδο από 25 σεντ σε 2 λεπτά για τσάι 1 kW.

Ωστόσο, από τη δεκαετία του 1960, ο ρυθμός προόδου άρχισε να μειώνεται. Αυτή η τάση, προφανώς, εξηγείται από το γεγονός ότι οι παραδοσιακοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί έχουν φτάσει στο όριο της τελειότητάς τους, που καθορίζεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής και τις ιδιότητες των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται οι λέβητες και οι τουρμπίνες. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, αυτοί οι τεχνικοί παράγοντες επιδεινώθηκαν από νέους οικονομικούς και οργανωτικούς λόγους. Ειδικότερα, οι κεφαλαιουχικές δαπάνες αυξήθηκαν απότομα, η αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας επιβραδύνθηκε, οι απαιτήσεις για προστασία του περιβάλλοντος από επιβλαβείς εκπομπές έχουν γίνει πιο αυστηρές και το χρονοδιάγραμμα για την υλοποίηση έργων κατασκευής σταθμών ηλεκτροπαραγωγής έχει επιμηκυνθεί. Ως αποτέλεσμα, το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα, το οποίο μειώνονταν εδώ και πολλά χρόνια, έχει αυξηθεί κατακόρυφα. Πράγματι, το 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από νέους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς κοστίζει τώρα περισσότερο από το 1920 (σε συγκρίσιμες τιμές).

Τα τελευταία 20 χρόνια, το κόστος των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα έχει επηρεαστεί περισσότερο από τις αυξημένες απαιτήσεις για την απομάκρυνση των αερίων,
υγρά και στερεά απόβλητα. Τα συστήματα καθαρισμού αερίου και απομάκρυνσης τέφρας των σύγχρονων θερμοηλεκτρικών σταθμών αντιπροσωπεύουν πλέον το 40% του κόστους κεφαλαίου και το 35% του λειτουργικού κόστους. Από τεχνική και οικονομική άποψη, το πιο σημαντικό στοιχείο ενός συστήματος ελέγχου εκπομπών είναι η μονάδα αποθείωσης των καυσαερίων, που συχνά αναφέρεται ως σύστημα υγρού καθαρισμού. Ο συλλέκτης υγρής σκόνης (scrubber) συγκρατεί τα οξείδια του θείου, τα οποία είναι ο κύριος ρύπος που σχηματίζεται κατά την καύση του άνθρακα.

Η ιδέα της συλλογής υγρής σκόνης είναι απλή, αλλά στην πράξη αποδεικνύεται δύσκολη και ακριβή. Μια αλκαλική ουσία, συνήθως ασβέστης ή ασβεστόλιθος, αναμιγνύεται με νερό και το διάλυμα ψεκάζεται στο ρεύμα καυσαερίων. Τα οξείδια του θείου που περιέχονται στα καυσαέρια απορροφώνται από τα αλκαλικά σωματίδια και καθιζάνουν από το διάλυμα με τη μορφή αδρανούς θειώδους ή θειικού ασβεστίου (γύψος). Ο γύψος μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί ή, εάν είναι αρκετά καθαρός, μπορεί να διατεθεί στο εμπόριο ως δομικό υλικό. Σε πιο πολύπλοκα και ακριβά συστήματα πλύσης, η ιλύς γύψου μπορεί να μετατραπεί σε θειικό οξύ ή στοιχειακό θείο, πιο πολύτιμες χημικές ουσίες. Από το 1978, η εγκατάσταση πλυντηρίων είναι υποχρεωτική σε όλους τους υπό κατασκευή θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που χρησιμοποιούν κονιοποιημένο άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, η ενεργειακή βιομηχανία των ΗΠΑ έχει πλέον περισσότερες εγκαταστάσεις πλυντηρίων από τον υπόλοιπο κόσμο.
Το κόστος ενός συστήματος πλύσης σε νέες εγκαταστάσεις είναι συνήθως 150-200 $ ανά 1 kW εγκατεστημένης ισχύος. Η εγκατάσταση πλυντηρίων σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις, που αρχικά σχεδιάστηκαν χωρίς υγρό τρίψιμο, κοστίζει 10-40% περισσότερο από ό,τι σε νέες εγκαταστάσεις. Το κόστος λειτουργίας των πλυντηρίων είναι αρκετά υψηλό είτε τοποθετούνται σε παλιές είτε σε νέες εγκαταστάσεις. Τα πλυντήρια παράγουν τεράστιες ποσότητες λάσπης γύψου, η οποία πρέπει να διατηρηθεί σε λίμνες καθίζησης ή να απορριφθεί, δημιουργώντας ένα νέο περιβαλλοντικό πρόβλημα. Για παράδειγμα, ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός ισχύος 1000 MW, που λειτουργεί με άνθρακα που περιέχει 3% θείο, παράγει τόση λάσπη ετησίως που μπορεί να καλύψει έκταση 1 km2 με στρώμα πάχους περίπου 1 m.
Επιπλέον, τα συστήματα καθαρισμού υγρού αερίου καταναλώνουν πολύ νερό (σε μια μονάδα 1000 MW, η ροή του νερού είναι περίπου 3800 l/min) και ο εξοπλισμός και οι αγωγοί τους είναι συχνά επιρρεπείς σε απόφραξη και διάβρωση. Αυτοί οι παράγοντες αυξάνουν το λειτουργικό κόστος και μειώνουν τη συνολική αξιοπιστία του συστήματος. Τέλος, στα συστήματα πλύσης, από 3 έως 8% της ενέργειας που παράγεται από το σταθμό δαπανάται για την οδήγηση αντλιών και απαγωγών καπνού και για τη θέρμανση των καυσαερίων μετά τον καθαρισμό αερίου, κάτι που είναι απαραίτητο για την αποφυγή συμπύκνωσης και διάβρωσης στις καμινάδες.
Η ευρεία χρήση των scrubbers στην αμερικανική βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας δεν ήταν ούτε εύκολη ούτε φθηνή. Οι πρώτες εγκαταστάσεις πλυντηρίων ήταν πολύ λιγότερο αξιόπιστες από τον υπόλοιπο εξοπλισμό του σταθμού, έτσι τα εξαρτήματα των συστημάτων πλύσης σχεδιάστηκαν με μεγάλο περιθώριο ασφάλειας και αξιοπιστίας. Μερικές από τις δυσκολίες που σχετίζονται με την εγκατάσταση και τη λειτουργία των πλυντηρίων μπορούν να εξηγηθούν από το γεγονός ότι η βιομηχανική εφαρμογή της τεχνολογίας πλυντηρίων ξεκίνησε πρόωρα. Μόλις τώρα, μετά από 25 χρόνια εμπειρίας, η αξιοπιστία των συστημάτων scrubber έχει φτάσει σε αποδεκτό επίπεδο.
Το κόστος των θερμικών εγκαταστάσεων με καύση άνθρακα έχει αυξηθεί όχι μόνο λόγω των υποχρεωτικών συστημάτων ελέγχου των εκπομπών, αλλά και επειδή το ίδιο το κόστος κατασκευής έχει εκτοξευθεί στα ύψη. Ακόμη και αν ληφθεί υπόψη ο πληθωρισμός, το μοναδιαίο κόστος της εγκατεστημένης ισχύος των θερμικών σταθμών με καύση άνθρακα είναι τώρα τρεις φορές υψηλότερο από το 1970. Τα τελευταία 15 χρόνια, το «φαινόμενο κλίμακας», δηλαδή το όφελος από την κατασκευή μεγάλων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, έχει ακυρωθεί από τη σημαντική αύξηση του κόστους κατασκευής. Εν μέρει, αυτή η αύξηση των τιμών αντανακλά το υψηλό κόστος χρηματοδότησης μακροπρόθεσμων κεφαλαιουχικών έργων.

Ο αντίκτυπος της καθυστέρησης του έργου μπορεί να φανεί στο παράδειγμα των ιαπωνικών ενεργειακών εταιρειών. Οι ιαπωνικές επιχειρήσεις είναι συνήθως πιο ευέλικτες από τις αμερικανικές ομολόγους τους στην αντιμετώπιση οργανωτικών, τεχνικών και οικονομικών προβλημάτων που συχνά καθυστερούν την έναρξη λειτουργίας μεγάλων κατασκευαστικών έργων. Στην Ιαπωνία, μια μονάδα παραγωγής ενέργειας μπορεί να κατασκευαστεί και να τεθεί σε λειτουργία σε 30-40 μήνες, ενώ στις ΗΠΑ, μια μονάδα ίδιας ισχύος συνήθως διαρκεί 50-60 μήνες. Με τόσο μεγάλους χρόνους υλοποίησης του έργου, το κόστος μιας νέας μονάδας υπό κατασκευή (και, επομένως, το κόστος του παγωμένου κεφαλαίου) είναι συγκρίσιμο με το πάγιο κεφάλαιο πολλών εταιρειών ενέργειας των ΗΠΑ.

Ως εκ τούτου, οι εταιρείες ενέργειας αναζητούν τρόπους για να μειώσουν το κόστος κατασκευής νέων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, ιδίως χρησιμοποιώντας μικρότερες αρθρωτές μονάδες που μπορούν να μεταφερθούν γρήγορα και να εγκατασταθούν σε μια υπάρχουσα μονάδα για να καλύψουν την αυξανόμενη ζήτηση. Τέτοιες μονάδες μπορούν να τεθούν σε λειτουργία σε συντομότερο χρονικό διάστημα και επομένως να εξοφληθούν ταχύτερα, ακόμη και αν η απόδοση της επένδυσης παραμένει σταθερή. Η εγκατάσταση νέων μονάδων μόνο όταν απαιτείται αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε καθαρή εξοικονόμηση έως και $200/kW, παρόλο που χάνονται οικονομίες κλίμακας με μικρότερες εγκαταστάσεις.
Ως εναλλακτική λύση στην κατασκευή νέων εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι ενεργειακές εταιρείες έχουν επίσης εξασκήσει τον εκσυγχρονισμό των υφιστάμενων παλαιών σταθμών παραγωγής ενέργειας για να βελτιώσουν την απόδοσή τους και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους. Αυτή η στρατηγική, φυσικά, απαιτεί λιγότερες κεφαλαιουχικές δαπάνες από την κατασκευή νέων εργοστασίων. Αυτή η τάση δικαιολογείται επίσης επειδή οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής που κατασκευάστηκαν πριν από περίπου 30 χρόνια δεν είναι ακόμη ηθικά απαρχαιωμένοι. Σε ορισμένες περιπτώσεις λειτουργούν ακόμη και με μεγαλύτερη απόδοση, αφού δεν είναι εξοπλισμένα με πλυντρίδες. Οι παλιοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αποκτούν αυξανόμενο μερίδιο στον ενεργειακό τομέα της χώρας. Το 1970, μόνο 20 εγκαταστάσεις παραγωγής στις ΗΠΑ ήταν άνω των 30 ετών. Μέχρι το τέλος του αιώνα, τα 30 χρόνια θα είναι η μέση ηλικία των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα.

Οι εταιρείες ενέργειας αναζητούν επίσης τρόπους μείωσης του λειτουργικού κόστους στους σταθμούς. Για την αποφυγή ενεργειακών απωλειών, είναι απαραίτητο να παρέχεται έγκαιρη προειδοποίηση για επιδείνωση της απόδοσης των πιο σημαντικών περιοχών της εγκατάστασης. Ως εκ τούτου, η συνεχής παρακολούθηση της κατάστασης των μονάδων και των συστημάτων γίνεται σημαντικό μέρος της επιχειρησιακής υπηρεσίας. Αυτή η συνεχής παρακολούθηση των φυσικών διεργασιών φθοράς, διάβρωσης και διάβρωσης επιτρέπει στους χειριστές των σταθμών να λάβουν έγκαιρα μέτρα και να αποτρέψουν την έκτακτη αστοχία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Η σημασία τέτοιων μέτρων μπορεί να εκτιμηθεί σωστά εάν σκεφτεί κανείς, για παράδειγμα, ότι η αναγκαστική διακοπή λειτουργίας μιας μονάδας με καύση άνθρακα 1000 MW θα μπορούσε να κοστίσει στην εταιρεία ηλεκτρικής ενέργειας 1 εκατομμύριο δολάρια την ημέρα, κυρίως επειδή η μη παραγόμενη ενέργεια πρέπει να αντισταθμιστεί με την παροχή ενέργειας από ακριβότερες πηγές.

Η αύξηση του ειδικού κόστους μεταφοράς και επεξεργασίας άνθρακα και απομάκρυνσης τέφρας έχει καταστήσει την ποιότητα του άνθρακα (που καθορίζεται από την περιεκτικότητα σε υγρασία, θείο και άλλα ορυκτά) σημαντικό παράγοντα που καθορίζει την απόδοση και την οικονομία των θερμοηλεκτρικών σταθμών. Αν και ο άνθρακας χαμηλής ποιότητας μπορεί να κοστίζει λιγότερο από τον άνθρακα υψηλής ποιότητας, κοστίζει πολύ περισσότερο η παραγωγή της ίδιας ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος της μεταφοράς περισσότερου άνθρακα χαμηλής ποιότητας μπορεί να υπερβαίνει το όφελος από τη χαμηλότερη τιμή του. Επιπλέον, ο άνθρακας χαμηλής ποιότητας παράγει συνήθως περισσότερα απόβλητα από τον άνθρακα υψηλής ποιότητας και, κατά συνέπεια, απαιτείται υψηλό κόστος για την αφαίρεση τέφρας. Τέλος, η σύνθεση των κάρβουνων χαμηλής ποιότητας υπόκειται σε μεγάλες διακυμάνσεις, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον «συντονισμό» του συστήματος καυσίμων της μονάδας ώστε να λειτουργεί με την υψηλότερη δυνατή απόδοση. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα πρέπει να ρυθμιστεί έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργεί με τη χειρότερη αναμενόμενη ποιότητα άνθρακα.
Σε υπάρχοντες σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, η ποιότητα του άνθρακα μπορεί να βελτιωθεί, ή τουλάχιστον να σταθεροποιηθεί, αφαιρώντας ορισμένες ακαθαρσίες, όπως ορυκτά θείου, πριν από την καύση. Στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας, ο αλεσμένος «βρώμικος» άνθρακας διαχωρίζεται από τις ακαθαρσίες με πολλούς τρόπους, χρησιμοποιώντας διαφορές στο ειδικό βάρος ή άλλα φυσικά χαρακτηριστικά του άνθρακα και των ακαθαρσιών.

Παρά τις προσπάθειες αυτές για τη βελτίωση της απόδοσης των υφιστάμενων θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα, θα χρειαστεί να εγκατασταθούν επιπλέον 150.000 MW ισχύος στις Ηνωμένες Πολιτείες μέχρι το τέλος του αιώνα, εάν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας αυξηθεί με αναμενόμενο ρυθμό 2,3% ανά έτος. Για να παραμείνουν ανταγωνιστικές με τον άνθρακα σε μια συνεχώς διευρυνόμενη ενεργειακή αγορά, οι ενεργειακές εταιρείες θα πρέπει να υιοθετήσουν νέους καινοτόμους τρόπους καύσης άνθρακα που να είναι πιο αποτελεσματικοί από τους παραδοσιακούς σε τρεις βασικούς τομείς: λιγότερη ρύπανση, μικρότεροι χρόνοι κατασκευής σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και καλύτερες εγκαταστάσεις απόδοση και απόδοση..

Η ΚΑΥΣΗ ΜΕ ΡΕΥΣΤΟ ΑΝΘΡΑΚΑ μειώνει την ανάγκη για βοηθητικές εγκαταστάσεις για την επεξεργασία των εκπομπών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Ένα ρευστοποιημένο στρώμα μίγματος άνθρακα και ασβεστόλιθου δημιουργείται στον κλίβανο του λέβητα από μια ροή αέρα στην οποία αναμιγνύονται στερεά σωματίδια και σε εναιώρηση, δηλαδή συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα βραστό υγρό. Η τυρβώδης ανάμιξη εξασφαλίζει την πλήρη καύση του άνθρακα. ενώ τα σωματίδια ασβεστόλιθου αντιδρούν με οξείδια του θείου και δεσμεύουν περίπου το 90% αυτών των οξειδίων. Δεδομένου ότι τα πηνία θέρμανσης του λέβητα αγγίζουν απευθείας τη ρευστοποιημένη κλίνη του καυσίμου, η παραγωγή ατμού είναι πιο αποτελεσματική από ό,τι στους συμβατικούς λέβητες ατμού κονιοποιημένου άνθρακα. Επιπλέον, η θερμοκρασία του καιόμενου άνθρακα στη ρευστοποιημένη κλίνη είναι χαμηλότερη, γεγονός που εμποδίζειτη σκωρία του λέβητα τήξης και μειώνει το σχηματισμό οξειδίων του αζώτου.

Η αεριοποίηση άνθρακα μπορεί να πραγματοποιηθεί με θέρμανση ενός μείγματος άνθρακα και νερού σε ατμόσφαιρα οξυγόνου. Το προϊόν της διαδικασίας είναι ένα αέριο που αποτελείται κυρίως από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. Μόλις το αέριο κρυώσει, αποστερεοποιηθεί και αποθείωθεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για αεριοστρόβιλους και στη συνέχεια για παραγωγή ατμού για ατμοστρόβιλο (συνδυασμένος κύκλος). Μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου εκπέμπει λιγότερους ρύπους στην ατμόσφαιρα από μια συμβατική θερμική μονάδα με καύση άνθρακα.

  Επί του παρόντος, αναπτύσσονται περισσότεροι από δώδεκα τρόποι καύσης άνθρακα με αυξημένη απόδοση και λιγότερες βλάβες στο περιβάλλον. Τα πιο πολλά υποσχόμενα μεταξύ τους είναι η καύση ρευστοποιημένης κλίνης και η αεριοποίηση άνθρακα. Η καύση σύμφωνα με την πρώτη μέθοδο πραγματοποιείται σε κλίβανο λέβητα ατμού, ο οποίος είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε ο θρυμματισμένος άνθρακας αναμεμειγμένος με σωματίδια ασβεστόλιθου να διατηρείται πάνω από τη σχάρα του κλιβάνου σε αιωρούμενη ("ψευδουγγροποιημένη") κατάσταση με ισχυρή ανοδική ροή αέρα. Τα αιωρούμενα σωματίδια συμπεριφέρονται ουσιαστικά με τον ίδιο τρόπο όπως σε ένα υγρό που βράζει, δηλαδή βρίσκονται σε τυρβώδη κίνηση, γεγονός που εξασφαλίζει την υψηλή απόδοση της διαδικασίας καύσης. Οι σωλήνες νερού ενός τέτοιου λέβητα βρίσκονται σε άμεση επαφή με την «ρευστοποιημένη κλίνη» του καυσίμου που καίγεται, με αποτέλεσμα μεγάλο μέρος της θερμότητας να μεταφέρεται με θερμική αγωγιμότητα, η οποία είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την ακτινοβολούμενη και τη συναγωγή θερμότητας. μεταφορά σε συμβατικό ατμολέβητα.

Ένας λέβητας ρευστοποιημένης κλίνης με καύση άνθρακα έχει μεγαλύτερη επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σωλήνα από έναν συμβατικό λέβητα κονιοποιημένου άνθρακα, ο οποίος μειώνει τη θερμοκρασία του κλιβάνου και ως εκ τούτου μειώνει το σχηματισμό οξειδίων του αζώτου. (Ενώ η θερμοκρασία σε έναν συμβατικό λέβητα μπορεί να είναι πάνω από 1650°C, σε έναν λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης κυμαίνεται μεταξύ 780-870°C.) Επιπλέον, ο ασβεστόλιθος αναμεμειγμένος με άνθρακα δεσμεύει το 90 τοις εκατό ή περισσότερο του θείου που απελευθερώνεται από τον άνθρακα κατά την καύση, καθώς η χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας προάγει την αντίδραση μεταξύ θείου και ασβεστόλιθου με σχηματισμό θειώδους ή θειικού ασβεστίου. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιβλαβείς για το περιβάλλον ουσίες που σχηματίζονται κατά την καύση του άνθρακα εξουδετερώνονται στον τόπο σχηματισμού, δηλαδή στον κλίβανο.
Επιπλέον, ο λέβητας ρευστοποιημένης κλίνης είναι λιγότερο ευαίσθητος στις διακυμάνσεις της ποιότητας του άνθρακα λόγω του σχεδιασμού και της αρχής λειτουργίας του. Στον κλίβανο ενός συμβατικού λέβητα κονιοποιημένου άνθρακα, σχηματίζεται μια τεράστια ποσότητα λιωμένης σκωρίας, η οποία συχνά φράζει τις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας και έτσι μειώνει την απόδοση και την αξιοπιστία του λέβητα. Σε ένα λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης, ο άνθρακας καίγεται σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης της σκωρίας και επομένως δεν προκύπτει καν το πρόβλημα ρύπανσης των επιφανειών θέρμανσης με σκωρία. Αυτοί οι λέβητες μπορούν να λειτουργήσουν με χαμηλότερης ποιότητας άνθρακα, κάτι που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να μειώσει σημαντικά το λειτουργικό κόστος.
Η μέθοδος καύσης σε ρευστοποιημένη κλίνη εφαρμόζεται εύκολα σε λέβητες αρθρωτού σχεδιασμού με μικρή ατμοχωρητικότητα. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, η επένδυση σε μια θερμοηλεκτρική μονάδα με συμπαγείς λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης μπορεί να είναι 10-20% χαμηλότερη από ό,τι σε μια συμβατική θερμική μονάδα ίδιας ισχύος. Η εξοικονόμηση επιτυγχάνεται με τη μείωση του χρόνου κατασκευής. Επιπλέον, η ισχύς μιας τέτοιας εγκατάστασης μπορεί εύκολα να αυξηθεί με αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου, κάτι που είναι σημαντικό για εκείνες τις περιπτώσεις όπου η ανάπτυξή της στο μέλλον δεν είναι γνωστή εκ των προτέρων. Το πρόβλημα του σχεδιασμού είναι επίσης απλοποιημένο, καθώς τέτοιες συμπαγείς εγκαταστάσεις μπορούν να εγκατασταθούν γρήγορα μόλις προκύψει η ανάγκη αύξησης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε υφιστάμενους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής όταν η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να αυξηθεί γρήγορα. Για παράδειγμα, η ενεργειακή εταιρεία Northern States Power μετέτρεψε έναν από τους λέβητες κονιοποιημένου άνθρακα στο σταθμό σε τεμ. Μινεσότα σε λέβητα ρευστοποιημένης κλίνης. Η αλλαγή πραγματοποιήθηκε για να αυξηθεί η δυναμικότητα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κατά 40%, να μειωθούν οι απαιτήσεις για ποιότητα καυσίμου (ο λέβητας μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και με τοπικά απόβλητα), πιο διεξοδικός καθαρισμός εκπομπών και να παραταθεί η διάρκεια ζωής του σταθμού έως και 40 χρόνια.
Τα τελευταία 15 χρόνια, η τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς εξοπλισμένους αποκλειστικά με λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης έχει επεκταθεί από μικρές πιλοτικές και ημιβιομηχανικές μονάδες σε μεγάλες μονάδες «επίδειξης». Ένας τέτοιος σταθμός συνολικής ισχύος 160 MW κατασκευάζεται από κοινού από την Αρχή της κοιλάδας του Τενεσί, την Duke Power και την Κοινοπολιτεία του Κεντάκι. Colorado-Ute Electric Association, Inc. ανέθεσε σε λειτουργία μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 110 MW με λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης. Εάν αυτά τα δύο έργα είναι επιτυχημένα, καθώς και αυτό της Northern States Power, μιας κοινοπραξίας ιδιωτικού τομέα με συνολικό κεφάλαιο περίπου 400 εκατομμυρίων δολαρίων, ο οικονομικός κίνδυνος που σχετίζεται με τη χρήση λεβήτων ρευστοποιημένης κλίνης στην ενεργειακή βιομηχανία θα μειωθεί σημαντικά.
Μια άλλη μέθοδος, η οποία όμως υπήρχε ήδη σε απλούστερη μορφή ήδη από τα μέσα του 19ου αιώνα, είναι η αεριοποίηση του άνθρακα με την παραγωγή ενός «καθαρώς καιόμενου» αερίου. Τέτοιο αέριο είναι κατάλληλο για φωτισμό και θέρμανση και χρησιμοποιήθηκε ευρέως στις ΗΠΑ μέχρι τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, έως ότου εκτοπίστηκε από το φυσικό αέριο.
Αρχικά, η αεριοποίηση άνθρακα τράβηξε την προσοχή των ενεργειακών εταιρειών, οι οποίες ήλπιζαν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη μέθοδο για να αποκτήσουν καύσιμο που καίγεται χωρίς απόβλητα και έτσι να απαλλαγούν από τον καθαρισμό του πλυντηρίου. Έχει πλέον καταστεί σαφές ότι η αεριοποίηση άνθρακα έχει ένα πιο σημαντικό πλεονέκτημα: τα θερμά προϊόντα της καύσης του αερίου παραγωγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας για την κίνηση αεριοστροβίλων. Με τη σειρά του, η απορριπτόμενη θερμότητα των προϊόντων καύσης μετά τον αεριοστρόβιλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ληφθεί ατμός για να κινήσει τον ατμοστρόβιλο. Αυτή η συνδυασμένη χρήση αεριοστροβίλων και ατμοστρόβιλων, που ονομάζεται συνδυασμένος κύκλος, είναι τώρα ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Το αέριο που λαμβάνεται από την αεριοποίηση του άνθρακα και απελευθερώνεται από θείο και σωματίδια είναι ένα εξαιρετικό καύσιμο για αεριοστρόβιλους και, όπως το φυσικό αέριο, καίγεται σχεδόν χωρίς απόβλητα. Η υψηλή απόδοση του συνδυασμένου κύκλου αντισταθμίζει τις αναπόφευκτες απώλειες που σχετίζονται με τη μετατροπή του άνθρακα σε αέριο. Επιπλέον, μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου καταναλώνει σημαντικά λιγότερο νερό, καθώς τα δύο τρίτα της ισχύος αναπτύσσονται από έναν αεριοστρόβιλο, ο οποίος δεν χρειάζεται νερό, σε αντίθεση με έναν ατμοστρόβιλο.
Η βιωσιμότητα των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής συνδυασμένου κύκλου που λειτουργούν με βάση την αρχή της αεριοποίησης άνθρακα έχει αποδειχθεί από την εμπειρία λειτουργίας του εργοστασίου Cool Water της Νότιας Καλιφόρνια Edison. Αυτός ο σταθμός ισχύος περίπου 100 MW τέθηκε σε λειτουργία τον Μάιο του 1984. Μπορεί να λειτουργήσει με διαφορετικές ποιότητες άνθρακα. Οι εκπομπές του εργοστασίου δεν διαφέρουν ως προς την καθαρότητα από εκείνες μιας γειτονικής μονάδας φυσικού αερίου. Η περιεκτικότητα των καυσαερίων σε οξείδιο του θείου διατηρείται πολύ κάτω από τα ρυθμιστικά επίπεδα μέσω ενός βοηθητικού συστήματος ανάκτησης θείου που αφαιρεί σχεδόν όλο το θείο που περιέχεται στο καύσιμο τροφοδοσίας και παράγει καθαρό θείο για βιομηχανική χρήση. Ο σχηματισμός οξειδίων του αζώτου αποτρέπεται με την προσθήκη νερού στο αέριο πριν από την καύση, γεγονός που μειώνει τη θερμοκρασία καύσης του αερίου. Επιπλέον, ο άκαυστος άνθρακας που παραμένει στον αεριοποιητή λιώνει και μετατρέπεται σε αδρανές υαλώδες υλικό που, μετά την ψύξη, ικανοποιεί τις απαιτήσεις της Καλιφόρνια για στερεά απόβλητα.
Εκτός από την υψηλότερη απόδοση και τη χαμηλότερη περιβαλλοντική ρύπανση, οι μονάδες συνδυασμένου κύκλου έχουν ένα άλλο πλεονέκτημα: μπορούν να κατασκευαστούν σε πολλές φάσεις, έτσι ώστε η εγκατεστημένη ισχύς να αυξάνεται σε μπλοκ. Αυτή η κατασκευαστική ευελιξία μειώνει τον κίνδυνο υπερ- ή υπο-επένδυσης που σχετίζεται με την αβεβαιότητα της αύξησης της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, το πρώτο στάδιο της εγκατεστημένης ισχύος μπορεί να λειτουργεί σε αεριοστρόβιλους και να χρησιμοποιεί πετρέλαιο ή φυσικό αέριο αντί για άνθρακα ως καύσιμο, εάν οι τρέχουσες τιμές για αυτά τα προϊόντα είναι χαμηλές. Στη συνέχεια, καθώς αυξάνεται η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια, τίθεται σε λειτουργία επιπλέον ένας λέβητας απορριμμάτων θερμότητας και ένας ατμοστρόβιλος, ο οποίος θα αυξήσει όχι μόνο την ισχύ, αλλά και την απόδοση της μονάδας. Στη συνέχεια, όταν η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξηθεί ξανά, μπορεί να κατασκευαστεί μονάδα αεριοποίησης άνθρακα στο εργοστάσιο.
Ο ρόλος των θερμοηλεκτρικών σταθμών με καύση άνθρακα είναι ένα βασικό θέμα όσον αφορά τη διατήρηση των φυσικών πόρων, την προστασία του περιβάλλοντος και την ανάπτυξη της οικονομίας. Αυτές οι πτυχές του προβλήματος δεν είναι απαραίτητα αντικρουόμενες. Η εμπειρία χρήσης νέων τεχνολογικών διεργασιών για την καύση άνθρακα δείχνει ότι μπορούν να λύσουν επιτυχώς και ταυτόχρονα τα προβλήματα τόσο της προστασίας του περιβάλλοντος όσο και της μείωσης του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η αρχή ελήφθη υπόψη σε μια κοινή έκθεση ΗΠΑ-Καναδά για την όξινη βροχή που δημοσιεύθηκε πέρυσι. Με βάση τις προτάσεις της έκθεσης, το Κογκρέσο των ΗΠΑ εξετάζει επί του παρόντος τη θέσπιση μιας εθνικής γενικής πρωτοβουλίας για την επίδειξη και την εφαρμογή «καθαρών» διαδικασιών καύσης άνθρακα. Αυτή η πρωτοβουλία, η οποία θα συνδυάσει ιδιωτικό κεφάλαιο με ομοσπονδιακές επενδύσεις, στοχεύει στην εμπορευματοποίηση νέων διεργασιών καύσης άνθρακα στη δεκαετία του 1990, συμπεριλαμβανομένων των λεβήτων ρευστοποιημένης κλίνης και των γεννητριών αερίου. Ωστόσο, ακόμη και με την ευρεία χρήση νέων διαδικασιών καύσης άνθρακα στο εγγύς μέλλον, η αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας δεν μπορεί να ικανοποιηθεί χωρίς μια ολόκληρη σειρά συντονισμένων μέτρων για την εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας, τη ρύθμιση της κατανάλωσής της και την αύξηση της παραγωγικότητας των υφιστάμενων θερμοηλεκτρικών σταθμών που λειτουργούν σε παραδοσιακές αρχές. Οικονομικά και περιβαλλοντικά ζητήματα που βρίσκονται συνεχώς στην ημερήσια διάταξη είναι πιθανό να οδηγήσουν στην εμφάνιση εντελώς νέων τεχνολογικών εξελίξεων που είναι θεμελιωδώς διαφορετικές από αυτές που περιγράφονται εδώ. Στο μέλλον, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα μπορούν να μετατραπούν σε ολοκληρωμένες επιχειρήσεις επεξεργασίας φυσικών πόρων. Τέτοιες επιχειρήσεις θα επεξεργάζονται τοπικά καύσιμα και άλλους φυσικούς πόρους και θα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, θερμότητα και διάφορα προϊόντα, λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες της τοπικής οικονομίας. Εκτός από τους λέβητες ρευστοποιημένης κλίνης και τις μονάδες αεριοποίησης άνθρακα, τέτοιες μονάδες θα είναι εξοπλισμένες με ηλεκτρονικά τεχνικά διαγνωστικά και αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου και, επιπλέον, θα είναι χρήσιμο να χρησιμοποιηθούν τα περισσότερα από τα υποπροϊόντα της καύσης άνθρακα.

Έτσι, οι ευκαιρίες για τη βελτίωση των οικονομικών και περιβαλλοντικών παραγόντων της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τον άνθρακα είναι πολύ μεγάλες. Η έγκαιρη χρήση αυτών των ευκαιριών εξαρτάται, ωστόσο, από το εάν η κυβέρνηση μπορεί να ακολουθήσει μια ισορροπημένη πολιτική παραγωγής ενέργειας και περιβάλλοντος που θα δημιουργούσε τα απαραίτητα κίνητρα για τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να διασφαλιστεί ότι οι νέες διεργασίες καύσης άνθρακα αναπτύσσονται και εφαρμόζονται ορθολογικά, σε συνεργασία με εταιρείες ενέργειας, και όχι με τον τρόπο που συνέβη με την εισαγωγή του καθαρισμού αερίου πλύσης. Όλα αυτά μπορούν να επιτευχθούν ελαχιστοποιώντας το κόστος και τον κίνδυνο μέσω καλά μελετημένου σχεδιασμού, δοκιμών και βελτίωσης μικρών πιλοτικών πειραματικών εγκαταστάσεων, ακολουθούμενη από ευρεία βιομηχανική εφαρμογή των ανεπτυγμένων συστημάτων.

23 Μαρτίου 2013

Κάποτε, όταν οδηγούσαμε στην ένδοξη πόλη Cheboksary, από τα ανατολικά, η γυναίκα μου παρατήρησε δύο τεράστιους πύργους να στέκονται κατά μήκος της εθνικής οδού. "Και τι είναι αυτό?" ρώτησε. Επειδή δεν ήθελα απολύτως να δείξω την άγνοιά μου στη γυναίκα μου, έσκαψα λίγο στη μνήμη μου και έδωσα ένα νικηφόρο: «Αυτοί είναι πύργοι ψύξης, δεν το ξέρεις;». Ήταν λίγο αμήχανη: «Τι είναι αυτά;». «Λοιπόν, υπάρχει κάτι να δροσιστείτε, φαίνεται». "Και τι?". Τότε ντράπηκα, γιατί δεν ήξερα καθόλου πώς να βγω παρακάτω.

Ίσως αυτή η ερώτηση να έχει μείνει για πάντα στη μνήμη χωρίς απάντηση, αλλά θαύματα γίνονται. Λίγους μήνες μετά από αυτό το περιστατικό, βλέπω μια ανάρτηση στη ροή φίλων μου z_alexey σχετικά με την πρόσληψη bloggers που θέλουν να επισκεφτούν το Cheboksary CHPP-2, το ίδιο που είδαμε από το δρόμο. Έχοντας να αλλάξετε δραστικά όλα τα σχέδιά σας, θα ήταν ασυγχώρητο να χάσετε μια τέτοια ευκαιρία!

Τι είναι λοιπόν το CHP;

Αυτή είναι η καρδιά του εργοστασίου ΣΗΘ και εδώ λαμβάνει χώρα η κύρια δράση. Το αέριο που εισέρχεται στο λέβητα καίγεται, απελευθερώνοντας μια τρελή ποσότητα ενέργειας. Εδώ μπαίνει το Καθαρό Νερό. Μετά τη θέρμανση μετατρέπεται σε ατμό, ακριβέστερα σε υπέρθερμο ατμό, έχοντας θερμοκρασία εξόδου 560 μοίρες και πίεση 140 ατμόσφαιρες. Θα το ονομάσουμε επίσης «καθαρό ατμό» επειδή σχηματίζεται από παρασκευασμένο νερό.
Εκτός από ατμό έχουμε και εξάτμιση στην έξοδο. Στη μέγιστη ισχύ και οι πέντε λέβητες καταναλώνουν σχεδόν 60 κυβικά μέτρα φυσικού αερίου το δευτερόλεπτο! Για την απομάκρυνση των προϊόντων της καύσης χρειάζεται ένας μη παιδικός σωλήνας «καπνού». Και υπάρχει και ένα.

Ο σωλήνας μπορεί να δει σχεδόν από οποιαδήποτε περιοχή της πόλης, δεδομένου του ύψους των 250 μέτρων. Υποψιάζομαι ότι αυτό είναι το ψηλότερο κτίριο στο Cheboksary.

Κοντά είναι ένας ελαφρώς μικρότερος σωλήνας. Κάντε κράτηση ξανά.

Εάν η μονάδα ΣΗΘ λειτουργεί με άνθρακα, απαιτείται πρόσθετη επεξεργασία καυσαερίων. Αλλά στην περίπτωσή μας, αυτό δεν απαιτείται, καθώς το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως καύσιμο.

Στο δεύτερο τμήμα του καταστήματος λεβήτων και στροβίλων υπάρχουν εγκαταστάσεις που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Τέσσερα από αυτά είναι εγκατεστημένα στο μηχανοστάσιο του Cheboksary CHPP-2, συνολικής ισχύος 460 MW (μεγαβάτ). Εδώ παρέχεται υπέρθερμος ατμός από το λεβητοστάσιο. Αυτός, κάτω από τεράστια πίεση, στέλνεται στα πτερύγια του στροβίλου, αναγκάζοντας τον ρότορα των τριάντα τόνων να περιστρέφεται με ταχύτητα 3000 rpm.

Η εγκατάσταση αποτελείται από δύο μέρη: τον ίδιο τον στρόβιλο και μια γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Και εδώ είναι πώς μοιάζει ο ρότορας του στροβίλου.

Αισθητήρες και μετρητές είναι παντού.

Τόσο οι τουρμπίνες όσο και οι λέβητες μπορούν να σταματήσουν αμέσως σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Για αυτό, υπάρχουν ειδικές βαλβίδες που μπορούν να διακόψουν την παροχή ατμού ή καυσίμου σε κλάσματα δευτερολέπτου.

Είναι ενδιαφέρον, υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως ένα βιομηχανικό τοπίο ή ένα βιομηχανικό πορτρέτο; Έχει τη δική του ομορφιά.

Υπάρχει ένας τρομερός θόρυβος στο δωμάτιο και για να ακούσετε έναν γείτονα, πρέπει να καταπονήσετε πολύ την ακοή σας. Άλλωστε κάνει πολύ ζέστη. Θέλω να βγάλω το κράνος μου και να γδυθώ στο μπλουζάκι μου, αλλά δεν μπορώ να το κάνω. Για λόγους ασφαλείας, τα κοντομάνικα ρούχα απαγορεύονται στο εργοστάσιο ΣΗΘ, υπάρχουν πάρα πολλές θερμοσωλήνες.
Τις περισσότερες φορές, το εργαστήριο είναι άδειο, οι άνθρωποι εμφανίζονται εδώ μία φορά κάθε δύο ώρες, κατά τη διάρκεια ενός γύρου. Και η λειτουργία του εξοπλισμού ελέγχεται από το Main Control Board (Group Control Panels for Boiler and Turbines).

Έτσι μοιάζει ο σταθμός εφημερίας.

Υπάρχουν εκατοντάδες κουμπιά τριγύρω.

Και δεκάδες αισθητήρες.

Κάποια είναι μηχανικά και άλλα ηλεκτρονικά.

Αυτή είναι η εκδρομή μας και οι άνθρωποι εργάζονται.

Συνολικά, μετά το λεβητοστάσιο και το τουρμπίνα, στην έξοδο έχουμε ρεύμα και ατμό που έχει κρυώσει μερικώς και έχει χάσει μέρος της πίεσης του. Με την ηλεκτρική ενέργεια, φαίνεται να είναι πιο εύκολο. Στην έξοδο από διαφορετικές γεννήτριες, η τάση μπορεί να είναι από 10 έως 18 kV (κιλοβολτ). Με τη βοήθεια μετασχηματιστών μπλοκ, ανεβαίνει στα 110 kV και, στη συνέχεια, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας γραμμές ηλεκτροδότησης (γραμμές ρεύματος).

Είναι ασύμφορο να απελευθερώσετε τον υπόλοιπο "Καθαρό ατμό" στο πλάι. Δεδομένου ότι σχηματίζεται από το "Pure Water", η παραγωγή του οποίου είναι μια αρκετά περίπλοκη και δαπανηρή διαδικασία, είναι πιο σκόπιμο να το ψύξετε και να το επιστρέψετε στο λέβητα. Σε έναν φαύλο κύκλο λοιπόν. Αλλά με τη βοήθειά του και με τη βοήθεια εναλλάκτη θερμότητας, μπορείτε να θερμάνετε νερό ή να παράγετε δευτερεύοντα ατμό, ο οποίος μπορεί να πωληθεί με ασφάλεια σε τρίτους καταναλωτές.

Γενικά, με αυτόν τον τρόπο λαμβάνουμε θερμότητα και ηλεκτρισμό στα σπίτια μας, έχοντας τη συνηθισμένη άνεση και θαλπωρή.

Ω ναι. Γιατί χρειάζονται ούτως ή άλλως οι πύργοι ψύξης;

Αποδεικνύεται ότι όλα είναι πολύ απλά. Για την ψύξη του εναπομείναντος "καθαρού ατμού", πριν από μια νέα παροχή στο λέβητα, χρησιμοποιούνται όλοι οι ίδιοι εναλλάκτες θερμότητας. Ψύχεται με τη βοήθεια τεχνικού νερού, στο CHPP-2 λαμβάνεται απευθείας από το Βόλγα. Δεν απαιτεί ειδική εκπαίδευση και μπορεί επίσης να επαναχρησιμοποιηθεί. Αφού περάσει από τον εναλλάκτη θερμότητας, το νερό επεξεργασίας θερμαίνεται και πηγαίνει στους πύργους ψύξης. Εκεί ρέει προς τα κάτω σε μια λεπτή μεμβράνη ή πέφτει κάτω με τη μορφή σταγόνων και ψύχεται από την εισερχόμενη ροή αέρα που δημιουργείται από τους ανεμιστήρες. Και στους πύργους ψύξης εκτίναξης, το νερό ψεκάζεται χρησιμοποιώντας ειδικά ακροφύσια. Σε κάθε περίπτωση, η κύρια ψύξη συμβαίνει λόγω της εξάτμισης ενός μικρού μέρους του νερού. Το κρύο νερό φεύγει από τους πύργους ψύξης μέσω ενός ειδικού καναλιού, μετά το οποίο, με τη βοήθεια ενός αντλιοστασίου, αποστέλλεται για επαναχρησιμοποίηση.
Με μια λέξη, χρειάζονται πύργοι ψύξης για την ψύξη του νερού που ψύχει τον ατμό που λειτουργεί στο σύστημα λέβητα-τουρμπίνας.

Όλες οι εργασίες του CHP ελέγχονται από τον Κύριο Πίνακα Ελέγχου.

Υπάρχει ένας συνοδός εδώ ανά πάσα στιγμή.

Όλα τα συμβάντα καταγράφονται.

Μη με ταΐζεις ψωμί, άσε με να βγάλω φωτογραφίες τα κουμπιά και τους αισθητήρες...

Σε αυτό, σχεδόν τα πάντα. Εν κατακλείδι, υπάρχουν μερικές φωτογραφίες του σταθμού.

Αυτός είναι ένας παλιός σωλήνας που δεν λειτουργεί πλέον. Το πιο πιθανό είναι να καταργηθεί σύντομα.

Υπάρχει πολλή προπαγάνδα στην επιχείρηση.

Είναι περήφανοι για τους υπαλλήλους τους εδώ.

Και τα επιτεύγματά τους.

Δεν φαίνεται σωστό...

Μένει να προσθέσουμε ότι, όπως σε ένα αστείο - "Δεν ξέρω ποιοι είναι αυτοί οι bloggers, αλλά ο οδηγός τους είναι ο διευθυντής του υποκαταστήματος στο Mari El and Chuvashia του OAO TGC-5, το IES της εκμετάλλευσης - Dobrov SV "

Μαζί με τον διευθυντή σταθμού Σ.Δ. Stolyarov.

Χωρίς υπερβολές - αληθινοί επαγγελματίες στον τομέα τους.

Και φυσικά, ευχαριστώ πολύ την Irina Romanova, που εκπροσωπεί την υπηρεσία τύπου της εταιρείας, για την άψογα οργανωμένη περιοδεία.

Η αρχή λειτουργίας ενός σταθμού συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής (CHP) βασίζεται στη μοναδική ιδιότητα των υδρατμών - να είναι φορέας θερμότητας. Όταν θερμαίνεται, υπό πίεση, μετατρέπεται σε μια ισχυρή πηγή ενέργειας που θέτει σε κίνηση τις τουρμπίνες των θερμοηλεκτρικών σταθμών (TPPs) - κληρονομιά μιας τόσο μακρινής εποχής ατμού.

Ο πρώτος θερμοηλεκτρικός σταθμός κατασκευάστηκε στη Νέα Υόρκη στην οδό Pearl (Μανχάταν) το 1882. Η Αγία Πετρούπολη έγινε η γενέτειρα του πρώτου ρωσικού θερμικού σταθμού, ένα χρόνο αργότερα. Όσο παράξενο κι αν φαίνεται, αλλά ακόμη και στην εποχή των υψηλών τεχνολογιών μας, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί δεν έχουν βρεθεί να αντικαταστήσουν πλήρως: το μερίδιό τους στον παγκόσμιο ενεργειακό τομέα είναι πάνω από 60%.

Και υπάρχει μια απλή εξήγηση για αυτό, η οποία περιέχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της θερμικής ενέργειας. Το «αίμα» του - οργανικό καύσιμο - άνθρακας, μαζούτ, σχιστόλιθος πετρελαίου, τύρφη και φυσικό αέριο εξακολουθούν να είναι σχετικά διαθέσιμα και τα αποθέματά τους είναι αρκετά μεγάλα.

Το μεγάλο μειονέκτημα είναι ότι τα προϊόντα της καύσης καυσίμου προκαλούν σοβαρή βλάβη στο περιβάλλον. Ναι, και το φυσικό ντουλάπι μια μέρα θα εξαντληθεί επιτέλους, και χιλιάδες θερμοηλεκτρικοί σταθμοί θα μετατραπούν σε σκουριασμένα «μνημεία» του πολιτισμού μας.

Αρχή λειτουργίας

Αρχικά, αξίζει να αποφασίσετε για τους όρους "CHP" και "TPP". Για να το πω απλά, είναι αδερφές. Ένας «καθαρός» θερμοηλεκτρικός σταθμός – TPP έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το άλλο του όνομα είναι "σταθμός παραγωγής ενέργειας συμπύκνωσης" - IES.

Μονάδα συνδυασμένης θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας - CHP - ένας τύπος θερμοηλεκτρικού σταθμού. Εκτός από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, παρέχει ζεστό νερό στο σύστημα κεντρικής θέρμανσης και για οικιακές ανάγκες.

Το σχέδιο λειτουργίας του CHP είναι αρκετά απλό. Ο κλίβανος λαμβάνει ταυτόχρονα καύσιμο και θερμαινόμενο αέρα - έναν οξειδωτικό παράγοντα. Το πιο συνηθισμένο καύσιμο στα ρωσικά θερμοηλεκτρικά εργοστάσια είναι ο κονιοποιημένος άνθρακας. Η θερμότητα από την καύση της σκόνης άνθρακα μετατρέπει το νερό που εισέρχεται στο λέβητα σε ατμό, ο οποίος στη συνέχεια τροφοδοτείται υπό πίεση στον ατμοστρόβιλο. Μια ισχυρή ροή ατμού το κάνει να περιστρέφεται, θέτοντας σε κίνηση τον ρότορα της γεννήτριας, ο οποίος μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Περαιτέρω, ο ατμός, ο οποίος έχει ήδη χάσει σημαντικά τους αρχικούς του δείκτες - θερμοκρασία και πίεση - εισέρχεται στον συμπυκνωτή, όπου μετά από ένα κρύο "ντους νερού" γίνεται και πάλι νερό. Στη συνέχεια η αντλία συμπυκνώματος το αντλεί στους αναγεννητικούς θερμαντήρες και μετά στον εξαεριστή. Εκεί, το νερό απελευθερώνεται από αέρια - οξυγόνο και CO 2, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν διάβρωση. Μετά από αυτό, το νερό θερμαίνεται ξανά με ατμό και τροφοδοτείται πίσω στο λέβητα.

Παροχή θερμότητας

Η δεύτερη, όχι λιγότερο σημαντική λειτουργία του CHPP είναι η παροχή ζεστού νερού (ατμού) που προορίζεται για συστήματα κεντρικής θέρμανσης κοντινών οικισμών και οικιακής χρήσης. Σε ειδικούς θερμαντήρες, το κρύο νερό θερμαίνεται στους 70 βαθμούς το καλοκαίρι και στους 120 βαθμούς το χειμώνα, μετά από αυτό τροφοδοτείται στον κοινό θάλαμο ανάμειξης από αντλίες δικτύου και στη συνέχεια πηγαίνει στους καταναλωτές μέσω του κύριου συστήματος θέρμανσης. Τα αποθέματα νερού στον θερμοηλεκτρικό σταθμό αναπληρώνονται συνεχώς.

Πώς λειτουργούν οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με αέριο

Σε σύγκριση με τις ΣΗΘ που λειτουργούν με άνθρακα, οι ΣΗΘ με αεριοστρόβιλους είναι πολύ πιο συμπαγείς και φιλικές προς το περιβάλλον. Αρκεί να πούμε ότι ένας τέτοιος σταθμός δεν χρειάζεται ατμολέβητα. Ένα εργοστάσιο αεριοστροβίλου είναι ουσιαστικά ο ίδιος κινητήρας αεροσκάφους στροβίλου, όπου, σε αντίθεση με αυτόν, το ρεύμα εκτόξευσης δεν εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, αλλά περιστρέφει τον ρότορα της γεννήτριας. Ταυτόχρονα, οι εκπομπές των προϊόντων καύσης είναι ελάχιστες.

Νέες τεχνολογίες καύσης άνθρακα

Η απόδοση των σύγχρονων ΣΗΘ περιορίζεται στο 34%. Η συντριπτική πλειοψηφία των θερμοηλεκτρικών σταθμών εξακολουθεί να λειτουργεί με άνθρακα, κάτι που μπορεί να εξηγηθεί πολύ απλά - τα αποθέματα άνθρακα στη Γη εξακολουθούν να είναι τεράστια, επομένως το μερίδιο των θερμοηλεκτρικών σταθμών στη συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται είναι περίπου 25%.

Η διαδικασία καύσης άνθρακα για πολλές δεκαετίες παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη. Ωστόσο, οι νέες τεχνολογίες έχουν έρθει και εδώ.

Η ιδιαιτερότητα αυτής της μεθόδου είναι ότι αντί για αέρα, χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο που απελευθερώνεται από τον αέρα ως οξειδωτικό μέσο κατά την καύση της σκόνης άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, μια επιβλαβής ακαθαρσία - NOx - απομακρύνεται από τα καυσαέρια. Οι υπόλοιπες επιβλαβείς ακαθαρσίες φιλτράρονται κατά τη διαδικασία πολλών σταδίων καθαρισμού. Το υπόλοιπο CO 2 στην έξοδο αντλείται σε δεξαμενές υπό υψηλή πίεση και υπόκειται σε ταφή σε βάθος έως και 1 km.

μέθοδος "σύλληψης οξυκαυσίμου".

Και εδώ, κατά την καύση άνθρακα, χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο ως οξειδωτικό μέσο. Μόνο σε αντίθεση με την προηγούμενη μέθοδο, τη στιγμή της καύσης, σχηματίζεται ατμός, ο οποίος οδηγεί τον στρόβιλο σε περιστροφή. Στη συνέχεια αφαιρούνται η τέφρα και τα οξείδια του θείου από τα καυσαέρια, πραγματοποιείται ψύξη και συμπύκνωση. Το υπόλοιπο διοξείδιο του άνθρακα υπό πίεση 70 ατμοσφαιρών μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση και τοποθετείται υπόγεια.

μέθοδος «προκαύσης».

Ο άνθρακας καίγεται στην "κανονική" λειτουργία - σε λέβητα αναμεμειγμένο με αέρα. Μετά από αυτό, αφαιρείται η τέφρα και το SO 2 - οξείδιο του θείου. Στη συνέχεια, το CO 2 αφαιρείται με τη χρήση ειδικού απορροφητικού υγρού και στη συνέχεια απορρίπτεται σε χώρο υγειονομικής ταφής.

Οι πέντε πιο ισχυροί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί στον κόσμο

Το πρωτάθλημα ανήκει στον κινεζικό θερμοηλεκτρικό σταθμό Tuoketuo ισχύος 6600 MW (5 en / μονάδα x 1200 MW), καταλαμβάνοντας έκταση 2,5 τετραγωνικών μέτρων. χλμ. Ακολουθεί ο «συμπολίτης» της - Taichung TPP ισχύος 5824 MW. Την πρώτη τριάδα κλείνει το μεγαλύτερο Surgutskaya GRES-2 της Ρωσίας - 5597,1 MW. Στην τέταρτη θέση βρίσκεται ο Πολωνικός TPP Belchatow - 5354 MW, και ο πέμπτος - Futtsu CCGT Power Plant (Ιαπωνία) - ένας TPP με αέριο ισχύος 5040 MW.

Μέχρι χθες, στο μυαλό μου, όλα τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα ήταν σχεδόν ίδια και ήταν τέλεια σετ ταινιών τρόμου. Με δομές μαυρισμένες από τον χρόνο, λέβητες, τουρμπίνες, εκατομμύρια διαφορετικούς σωλήνες και τα περίπλοκα πλέγματα τους με ένα γενναιόδωρο στρώμα μαύρης σκόνης άνθρακα. Σπάνιοι εργάτες, περισσότερο σαν ανθρακωρύχοι, στον κακό φωτισμό των πράσινων λαμπτήρων αερίου, επισκευάζουν μερικές σύνθετες μονάδες, εδώ κι εκεί, σφύριγμα, σύννεφα ατμού και καπνού, χοντρές λακκούβες από σκουρόχρωμο υγρό έχουν χυθεί στο πάτωμα, κάτι είναι στάζει παντού. Έτσι έβλεπα περίπου σταθμούς άνθρακα και νόμιζα ότι ο αιώνας τους φεύγει ήδη. Το φυσικό αέριο είναι το μέλλον, σκέφτηκα.

Αποδεικνύεται καθόλου.

Χθες επισκέφτηκα τη νεότερη μονάδα παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα στο εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής της κρατικής περιοχής Cherepetskaya στην περιοχή της Τούλα. Αποδεικνύεται ότι οι σύγχρονοι σταθμοί άνθρακα δεν είναι καθόλου βρώμικες και ο καπνός από τις καμινάδες τους δεν είναι ούτε πυκνός ούτε μαύρος.

1. Λίγα λόγια για την αρχή λειτουργίας του GRES. Νερό, καύσιμο και ατμοσφαιρικός αέρας τροφοδοτούνται στο λέβητα με τη βοήθεια αντλιών υπό υψηλή πίεση. Η διαδικασία καύσης λαμβάνει χώρα στον κλίβανο του λέβητα - η χημική ενέργεια του καυσίμου μετατρέπεται σε θερμότητα. Το νερό ρέει μέσω ενός συστήματος σωληνώσεων που βρίσκεται μέσα στο λέβητα.

2. Η καύση του καυσίμου είναι μια ισχυρή πηγή θερμότητας που μεταφέρεται στο νερό, το οποίο θερμαίνεται μέχρι το σημείο βρασμού και εξατμίζεται. Ο προκύπτων ατμός στον ίδιο λέβητα υπερθερμαίνεται πάνω από το σημείο βρασμού, μέχρι περίπου 540 ° C και, υπό υψηλή πίεση 13–24 MPa, τροφοδοτείται μέσω ενός ή περισσότερων αγωγών στον ατμοστρόβιλο.

3. Ατμοστρόβιλος, ηλεκτρική γεννήτρια και διεγέρτης αποτελούν ολόκληρη τη μονάδα στροβίλου. Σε έναν ατμοστρόβιλο, ο ατμός διαστέλλεται σε πολύ χαμηλή πίεση (περίπου 20 φορές μικρότερη από την ατμοσφαιρική) και η δυναμική ενέργεια του συμπιεσμένου και θερμαινόμενου ατμού σε υψηλή θερμοκρασία μετατρέπεται στην κινητική ενέργεια της περιστροφής του ρότορα του στροβίλου. Ο στρόβιλος κινεί μια ηλεκτρική γεννήτρια που μετατρέπει την κινητική ενέργεια της περιστροφής του ρότορα της γεννήτριας σε ηλεκτρικό ρεύμα.

4. Το νερό λαμβάνεται απευθείας από τη δεξαμενή Cherepet.

5. Το νερό υφίσταται χημική επεξεργασία και βαθιά αφαλάτωση ώστε να μην εμφανίζονται εναποθέσεις στις εσωτερικές επιφάνειες του εξοπλισμού σε ατμολέβητες και τουρμπίνες.

6. Ο άνθρακας και το μαζούτ παραδίδονται στον σταθμό σιδηροδρομικώς.

7. Σε ανοιχτή αποθήκη άνθρακα, γερανοί φορτωτών ξεφορτώνουν τα βαγόνια. Τότε μπαίνει στο παιχνίδι το μεγάλο, το οποίο τροφοδοτεί τον μεταφορέα.

8. Έτσι ο άνθρακας φτάνει στις περιοχές της μονάδας σύνθλιψης για προκαταρκτική άλεση του άνθρακα και επακόλουθη κονιοποίηση. Ο άνθρακας τροφοδοτείται στον ίδιο τον λέβητα με τη μορφή ενός μείγματος σκόνης άνθρακα και αέρα.

10. Το λεβητοστάσιο βρίσκεται στο λεβητοστάσιο του κεντρικού κτιρίου. Ο ίδιος ο λέβητας είναι κάτι έξυπνο. Ένας τεράστιος πολύπλοκος μηχανισμός όσο ένα κτίριο 10 ορόφων.

14. Μπορείτε να περπατήσετε στους λαβύρινθους του λεβητοστασίου για πάντα. Ο χρόνος που διατέθηκε για γυρίσματα δύο φορές κατάφερε να τελειώσει, αλλά ήταν αδύνατο να ξεφύγουμε από αυτή τη βιομηχανική ομορφιά!

16. Στοές, φρεάτια ανελκυστήρων, περάσματα, σκάλες και γέφυρες. Με μια λέξη, χώρος

17. Οι ακτίνες του ήλιου φώτισαν ένα μικροσκοπικό άτομο με φόντο όλα όσα συνέβαιναν, και άθελά μου σκέφτηκα ότι όλες αυτές οι περίπλοκες γιγάντιες κατασκευές εφευρέθηκαν και κατασκευάστηκαν από ένα άτομο. Εδώ είναι ένα τόσο μικρό άτομο που σκέφτηκε δεκαόροφους φούρνους για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια σε βιομηχανική κλίμακα από ένα ορυκτό.

18. Ομορφιά!

20. Η μονάδα ισχύος Νο. 9 τέθηκε πανηγυρικά σε λειτουργία χθες, η οποία ήταν το τελικό στάδιο του έργου επέκτασης του Cherepetskaya GRES. Το έργο περιελάμβανε την κατασκευή δύο σύγχρονων ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων κονιοποιημένου άνθρακα, ισχύος 225 MW η καθεμία.

21. Εγγυημένη ηλεκτρική ισχύς της νέας μονάδας ισχύος - 225 MW.
Ηλεκτρική απόδοση - 37,2%;
Ειδική κατανάλωση καυσίμου αναφοράς για παραγωγή ενέργειας - 330 g/kW*h.

23. Ο κύριος εξοπλισμός περιλαμβάνει δύο στρόβιλους συμπύκνωσης ατμού που κατασκευάζονται από την OJSC Power Machines και δύο μονάδες λέβητα που κατασκευάζονται από την OJSC EMAlliance. Το κύριο καύσιμο της νέας μονάδας ισχύος είναι ο άνθρακας της ΓΔ Kuznetsk.

24. Κονσόλα.

25. Οι μονάδες ισχύος είναι εξοπλισμένες με το πρώτο ολοκληρωμένο σύστημα καθαρισμού καυσαερίων ξηρής σκόνης και θείου με ηλεκτροστατικά φίλτρα στη ρωσική αγορά.

26. Μετασχηματιστές διακοπτών εξωτερικού χώρου.

28. Η θέση σε λειτουργία νέας μονάδας παραγωγής ενέργειας θα επιτρέψει τον παροπλισμό του απαρχαιωμένου εξοπλισμού με καύση άνθρακα του πρώτου σταδίου χωρίς μείωση του όγκου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος της μονάδας.

29. Κατασκευάστηκαν δύο πύργοι ψύξης 87 μέτρων με τη νέα μονάδα ισχύος, μέρος του συστήματος παροχής νερού υπηρεσίας, το οποίο παρέχει μεγάλη ποσότητα κρύου νερού για την ψύξη των συμπυκνωτών του στροβίλου.

30. Επτά ανοίγματα των 12 μέτρων. Από κάτω, ένα τέτοιο ύψος δεν φαίνεται και τόσο σοβαρό.

31. Στην κορυφή του σωλήνα ήταν και ζεστό και δροσερό ταυτόχρονα. Η κάμερα θόλωνε συνεχώς.

32. Άποψη της μονάδας ισχύος από τον πύργο ψύξης. Οι νέες δυνατότητες ισχύος του εργοστασίου έχουν σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μειώνουν σημαντικά τις εκπομπές ρύπων, να μειώνουν τις εκπομπές σκόνης από την αποθήκευση άνθρακα, να μειώνουν την ποσότητα του νερού που καταναλώνεται και να εξαλείφουν την πιθανότητα περιβαλλοντικής ρύπανσης από τα λύματα.

34. Μέσα στον πύργο ψύξης, όλα αποδείχθηκαν αρκετά απλά και βαρετά)

36. Στη φωτογραφία φαίνεται καθαρά η νέα μονάδα ισχύος και δύο παλιές. Πώς καπνίζει ο σωλήνας της παλιάς μονάδας ισχύος και της νέας. Σταδιακά θα παροπλιστούν και θα αποσυναρμολογηθούν οι παλιές μονάδες ισχύος. Ετσι πάει.