1. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ЯДЕРНОЙ КОГЕНЕРАЦИИ
Энергетические проблемы существуют во всем мире. Загрязнение энергетических ресурсов является проблематичным и энергетически вызванным глобальным потеплением, а также загрязнением окружающей среды, кислотными осадками, истощением озонового слоя, уничтожением лесов и выбросом радиоактивных веществ, особенно на угольных теплоэлектростанциях. Эти проблемы должны быть решены, если человечество хочет избежать серьезных социальных потрясений и воздействия на окружающую среду. Существуют различные альтернативные источники энергии для ископаемого топлива, включая солнечную, геотермальную, гидроэнергетику, энергию ветра и атомную энергию. Хотя многие из них используют свою энергию, свое энергоснабжение, свой вклад в изменение климата.
Когенерация помогает преодолеть основные недостатки традиционных электрических и тепловых систем. В одной только электрической системе потери тепла уменьшаются, а эффективность увеличивается.
Сообщалось о многих общих описаниях и исследованиях когенерационных систем, и базовая технология хорошо понята и доказана на существующих установках. Ниже приведены некоторые примеры существующих крупных когенерационных систем:
- ТЭЦ в Швейцарии вырабатывает 465 МВт (тыс.) Тепла и 135 МВт (э) электроэнергии с общим КПД 75%;
- На АЭС в Мичигане осталось завершить достройку газовой теплоэлектростанции с комбинированным циклом, имеющей 12 парогенераторов с рекуперацией тепла и газовые турбины, и 2 паровые турбины, вырабатывающие 1400 МВт (эл.) И 285 т / ч пара [27];
- 240 МВт (эл.) И обеспечивают 90% от тепловой потребности в 1500 МВт (тыс.) Для города Мальмо, Швеция (население 250 000 человек) [28];
- 1006 МВт (эл.) И поставка 4820 МВт (тыс. Т) для города Варшавы, Польша, что составляет приблизительно 70% потребности в тепле [29].
- Среди вариантов выработки электроэнергии АЭС предлагают уникальные преимущества:
- Атомные ТЭЦ имеют очень низкий уровень выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла;
- Небольшое количество вещества может создать большое количество энергии;
- Много энергии генерируется из одной электростанции;
- Топливо для АЭС доступно в больших количествах по всему миру, с гарантией безопасности поставок в течение сотен лет.
Помимо преимуществ специализированных установок, АЭС, обеспечивающие комбинированное производство электроэнергии и неэлектрические применения средства оптимизации производственных затрат, снижения выбросов загрязняющих веществ, расширения использования энергии и энергетической безопасности, сокращения использования и отходов ядерного топлива по сравнению с одноцелевыми установками, дополнительной гибкости и, во многих случаях, повышения надежности производства и повышения общественного признания ядерной энергии. энергия. Разработки по некоторым из этих пунктов следуют.
ЛУЧШАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
В настоящее время ядерная энергия в основном используется в качестве источника выработки электроэнергии, а это означает, что около двух третей делящегося тепла в существующих реакторах расходуется впустую. Следовательно, прямое использование тепловой энергии крайне желательно с точки зрения энергоэффективности или сохранения. Можно оптимизировать использование ядерного тепла как для электрических, так и для неэлектрических применений. Ядерная когенерация идеально подходит для соседних потребителей, которым необходима постоянная подача тепла / пара; это особенно хорошо для промышленных потребителей. Многочисленные страны получили опыт когенерации ядерной электроэнергии и тепла. Тем не менее, менее 1% тепла / пара, генерируемого в ядерных реакторах, используется для неэлектрических применений.
Общая энергоэффективность когенерационной системы - это процент топлива, преобразованного как в электроэнергию, так и в полезную тепловую энергию. Когенерационные системы могут дать общую эффективность 65-90%, по сравнению с примерно 33% на существующих АЭС и до 50% в будущих реакторах, используемых только для выработки электроэнергии.
РАСШИРЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
Нынешние поколения АЭС могут поддерживать температурный диапазон (<300 ° C) многих промышленных процессов, таких как опреснение воды, централизованное теплоснабжение и целлюлозно-бумажная промышленность, которые сегодня в основном потребляют ископаемую энергию.
Концепции Gen-IV предлагаются для более высоких температур на выходе теплоносителя, чем те, которые поддерживаются большинством современных ядерных реакторов, которые, помимо выработки электроэнергии с более высокой эффективностью, производят тепло или пар с более высокой температурой, которые могут быть переданы отдельные производственные процессы. Таким образом, во многих исследованиях исследуются конструкции ядерных реакторов, которые отвечали бы определенным требованиям. Реакторы, охлаждаемые расплавленной солью, и реакторы, охлаждаемые тяжелым жидким металлом, представляются наиболее перспективными технологиями для высокотемпературных промышленных процессов, таких как производство водорода. Различные технологии ядерных реакторов в сочетании с процессами получения водорода с термическим приводом, адаптируемыми к ядерным реакторам, будут дополнять, а не конкурировать с будущими возможностями генерации тепла / пара в ядерных процессах.
Когенерация ядерного тепла добавляет следующие важные преимущества:
- Основное распространение низкоуглеродистого источника энергии для неэлектрических применений, учитывая размер парка (национальную мощность) энергетических реакторов;
- Лучшее использование энергетических ресурсов; Сохранение ископаемого топлива для других целей, помимо производства тепла или электроэнергии;
- Лучшее использование тепла;
- Соответствие потребностям промышленного применения.