Новое исследование Университета Дьюка показывает, что решение состоит не в отмене правил. Это для того, чтобы утилизировать старые системы охлаждения.
«Если мы хотим иметь надежное электричество и в то же время защищать озера и реки, которые обеспечивают охлаждающую воду для растений, нам необходимо модернизировать установки с помощью рециркуляционных систем охлаждения», – сказал Линкольн Ф. Пратсон, семейный профессор энергетики и окружающей среды Генделлов в Школе окружающей среды Герцога Николая.
Новое исследование показывает, что если поверхностные воды нагреются на 3 градуса по Цельсию, а речной сток упадет на 20 процентов – и то, и другое является вероятным к концу века, – связанные с засухой воздействия составят около 20 процентов всех сокращений мощности на теплоэлектроэнергетике. установки с прямоточными или разомкнутыми системами охлаждения. Эти сокращения включают сокращение мощностей или остановки, которые могут произойти при падении местного уровня поверхностных вод на водозаборных сооружениях станции.
По словам Пратсона, экологические нормы, которые регулируют использование воды на заводе и максимальную температуру использованной охлаждающей воды, которую она может сбрасывать обратно в реки или озера, будут составлять большую часть оставшихся 80 процентов будущих остановок и сокращений мощностей.
«Удивительно, что последствия засухи будут намного сильнее, чем последствия более высоких температур, которые, по нашим оценкам, будут составлять немногим более 2 процентов сокращения», – сказала Кандис Л. Генри, выпускница PhD школы Герцога Николая в 2018 году, которая провела исследование в рамках своей докторской диссертации. «Но также удивительно, что последствия засухи будут намного меньше, чем нормативные."
«К счастью, почти все эти воздействия можно смягчить, переключившись на рециркуляционные системы охлаждения», – сказал Генри.
На термоэлектрических электростанциях для выработки энергии используются паровые турбины. После того, как пар прошел через турбины, его необходимо охладить. В прямоточных системах это достигается за счет забора холодной воды из близлежащих рек или озер, ее циркуляции по трубам для поглощения тепла пара и сброса нагретой воды обратно в реку или озеро.
В рециркуляционных системах вода из градирни используется для поглощения тепла пара, а затем направляется обратно в градирню, где тепло выделяется за счет испарения. Установки с этим типом системы не сбрасывают нагретую воду в поверхностные воды и должны только восполнять часть своей охлаждающей воды, которая теряется из-за испарения, что делает их менее уязвимыми к воздействиям засухи и экологическим нормам.
«Прямо сейчас для станций довольно часто предоставляются временные исключения из правил, регулирующих максимально допустимую температуру сбрасываемой воды, но если правила станут более строгими при будущих администрациях, мы можем увидеть больше сокращений или остановок прямоточных электростанций», – сказал Генри, который сейчас работает постдокторантом в Научном институте Карнеги при Стэнфордском университете.
Она и Пратсон опубликовали свои рецензируемые результаты 8 марта в журнале Environmental Science & Technology.
Для проведения исследования они проанализировали оперативные и метеорологические данные за семь лет для 52 восточной части США.S. электростанции с прямоточными системами охлаждения. Используя модель выработки электроэнергии, они проанализировали данные – которые охватывали годы с 2007 по 2014 год, когда сильные засухи затронули большую часть юго-востока – чтобы отследить, как почасовые изменения местной температуры воды и скорости потока повлияли на максимальную выходную мощность каждой станции.
Запустив модель по семи различным сценариям доступности воды и температуры, они смогли определить, какой процент общих изменений в генерирующей мощности был вызван повышением температуры воды, какая часть связана с уменьшением расхода воды и сколько было связано с соответствие нормативным требованиям. Используя прогнозируемые тенденции потепления и водотока на ближайшее столетие, они оценили вероятные будущие воздействия каждого фактора.
«Предыдущие исследования объединили влияние засухи, температуры воды и регулирования окружающей среды», – отметил Пратсон. "Разбирая их, мы получаем гораздо более четкое представление о том, какими будут большие угрозы и что мы можем сделать для их устранения."
По его словам, тот факт, что воздействие засухи будет намного больше, чем воздействие, вызванное более теплой водой, подчеркивает необходимость уделять приоритетное внимание стратегиям смягчения последствий, которые сосредоточены на потоке воды.
Помимо установки рециркуляционных систем охлаждения, эти стратегии включают установку прудов для хранения запасов охлаждающей воды; размещение новых растений на больших водоемах; и внедрение более строгих планов управления водосборными бассейнами для регулирования водопользования всеми пользователями, расположенными на реке или озере.