Около 40% первичной энергии, потребляемой в мире, используется для выработки тепла. Обогрев зданий является одним из наиболее важных видов конечного использования тепла. Помимо традиционного сжигания биомассы, тепло в основном обеспечивается сжиганием ископаемого топлива. Если мы серьезно обеспокоены выбросом CO2 в нашу атмосферу, переход на безуглеродный источник тепла является обязательным. Ядерное тепло, выделяющееся при делении на действующих АЭС, может быть восстановлено при низких затратах и выгодно использовано для централизованного теплоснабжения. Доказанный многолетний опыт работы в Безнау PWR в Швейцарии описан в Приложении. Общий принцип показан на Рис. 5: На площадке электростанции модификации влияют только на вторичный водяной контур, часть пара, выходящего из подогревателя, направляется в конкретную турбину низкого давления. Затем расширенный пар конденсируется в большом теплообменнике, доставляя извлеченное тепло в трубопровод МГТ. Модификации АЭС довольно умеренные и могут быть реализованы без ущерба для обычной эксплуатации.
Поскольку АЭС, как правило, находятся далеко от крупных городов, рекуперированное тепло должно транспортироваться на большие расстояния к местам потребления. Существует множество технических опций для транспортировки большого количества тепла (~ ГВт) на большие расстояния (~ 100 км). Можно использовать жидкость (воду, пар, аммиак, метанол, этанол и т. Д.) В естественной или принудительной конвекции, либо в одном, либо в двухфазном потоке. На сегодняшний день самой простой и передовой технологией остается использование горячей воды, протекающей в предварительно изолированных трубах, зарытых в траншеях или установленных в подземном туннеле. В последние годы были сделаны значительные улучшения в теплоизоляции теплоизоляционных трубопроводов, что позволяет проектировать линии MHT с чрезвычайно низкими потерями (<1% на 100 км). Транспортировка энергии в виде тепла теперь может сравниться с транспортировкой электроэнергии.
Учитывая техническую осуществимость, единственным препятствием для большого всплеска ядерной когенерации для централизованного теплоснабжения являются инвестиционные затраты. Основным затратным вкладом во всю систему оказывается строительство линии МГТ. Затраты на тепло, поставляемое потребителям, могут быть конкурентоспособными, когда количество извлеченного тепла с АЭС превышает пороговое значение (рис. 6). Конечно, не стоило бы строить междугородную транспортную линию, чтобы обслуживать только несколько зданий. Во многих тематических исследованиях, обслуживающих большие населенные пункты, технико-экономические расчеты показывают, что ядерное отопление может быть конкурентоспособным по стоимости по сравнению с самым дешевым топливом для производства тепла (природный газ). Конкурентоспособность становится еще более достижимой, когда может применяться налог на выбросы углерода или снижается ставка дисконтирования инвестиционных затрат. В любом случае, после амортизации первоначальных инвестиций затраты на ядерное тепло, безусловно, выйдут гораздо дешевле, чем любой другой источник топлива.
ОПРЕСНЕНИЕ.
Пресная вода жизненно важна для человечества. Это вопрос выживания. Все больше мест по всему миру страдают от нехватки воды. Ситуация может ухудшиться из-за комбинированного эффекта. Принцип ядерной когенерации для централизованного теплоснабжения. Общая стоимость тепла от ядерной когенерации как функция извлеченного тепла.
Рост населения, истощение водоносных горизонтов и изменение климата. Опреснение морской воды является ключевой технологией для решения этой проблемы. Таким образом, количество опреснительных установок во всем мире в последнее время неуклонно растет (160% за 10 лет). Сегодня существует 14 000 опреснительных установок, производящих около 75 миллионов м3 в день, и есть явные признаки того, что этот рост будет ускоряться. Однако опреснение морской воды является энергоемким процессом. К сожалению, почти все опреснительные установки сегодня используют ископаемое топливо (газ или нефть) для своих энергетических потребностей.
Технологии опреснения основаны, с одной стороны, на испарении воды, с использованием MSF или MED с или без сжатия пара, а с другой стороны, опираясь на фильтрацию обратного осмоса. Дистилляция требует как тепла, так и электричества, тогда как разделение через мембрану требует только электричества.
Минимизация стоимости воды является требованием для многих стран, которые не могут позволить себе слишком большие экономические вложения. Много лет назад МАГАТЭ учредило международную рабочую группу по ядерному опреснению для обеспечения постоянного информационного и технологического развития систем опреснения воды для государств-членов. Он также разработал инструментарий, Программу экономической оценки опреснения воды, для оценки окончательной стоимости производства воды. Моделируемые варианты опреснения включают MSF, MED, обратный осмос и гибридные системы, в то время как варианты мощности включают ядерное, ископаемое топливо и возобновляемые источники. Экономика опреснения явно улучшается за счет когенерации, при этом электростанция одновременно используется для опреснения воды. Устойчивое развитие, экологические соображения и масштабные экономические аспекты делают атомную энергетику интересным автомобилем бесплатный источник энергии для опреснения воды.
Электроэнергия, генерируемая АЭС, может быть легко использована для любой установки обратного осмоса. Однако эффективность системы ограничена эффективностью АЭС (33% для PWR). Когенерация с PWR может быть осуществлена путем термического опреснения с использованием, например, паров, извлеченных из турбины для нагрева МЭД [45]. Около 7–8 МВт (тыс.) Тепла с качеством, соответствующим МЭД, может быть извлечено на каждую МВт (д) снижения мощности турбины, что потенциально увеличивает тепловое использование ядерного реактора на 60–70%. Реактор SMART Республики Корея, описанный в Приложении, является одной из таких конструкций. Наконец, опреснение с использованием отработанного тепла, извлеченного из циклов усовершенствованного преобразования энергии HTGR, может еще больше повысить коэффициент использования до 80–90%.