Когенерация - это интеграция АЭС с другими системами и приложениями. Тепло, генерируемое АЭС, может использоваться для производства широкого спектра продуктов, которые могут, в зависимости от конструкции реактора, включать центральное отопление и охлаждение, технологическое тепло, опреснение, водород и другие продукты.
Многие низкотемпературные когенерационные применения можно найти в системах централизованного теплоснабжения, опреснения морской воды, а также в сельскохозяйственных и промышленных процессах, что представляет большой потенциал для интеграции когенерации ядерной энергии в тепло и электроэнергию. Опреснение морской воды требует температур до ~ 130 ° C, централизованного теплоснабжения до ~ 170 ° C и низкотемпературных промышленных процессов до ~ 250 ° C. LWR являются адекватными для когенерации с этими процессами.
Применение ядерного тепла при опреснении морской воды для получения питьевой воды уже приобрело некоторый опыт эксплуатации. Технологии опреснения MSF, MED и обратного осмоса уже сформировались и хорошо зарекомендовали себя, хотя и имеют потенциал для дальнейшего улучшения. В сочетании с ядерным реактором опреснительная установка может быть предназначена только для производства пресной воды или также может использоваться для выработки электроэнергии. Техническая выполнимость интегрированного ядерного опреснения была успешно продемонстрирована на различных установках по всему миру, с проверенной эксплуатационной надежностью и соответствием безопасности. Поскольку любой ядерный реактор в принципе может обеспечить энергию (низкое тепловое и / или электрическое), необходимое для процессов опреснения, возможны различные варианты конфигураций соединения для развертывания опреснения с ядерным приводом.
Центральное отопление является еще одним важным примером с большим потенциалом для интеграции ядерной энергии. Сети централизованного теплоснабжения, как правило, имеют установленные мощности в диапазоне 600–1200 МВт (тыс.) В крупных городах и около 10–50 МВт (тыс.) В небольших населенных пунктах. Потенциальный рынок особенно перспективен в климатических зонах с относительно холодной зимой. Ядерная когенерация с централизованным теплоснабжением является интересным вариантом для рассмотрения по трем основным причинам: во-первых, это реальное изменение игры в области энергоэффективности, значительно увеличивающее производство энергии электростанциями. Во-вторых, он обеспечивает хорошие инвестиции в будущее, обеспечивая стабильную цену на централизованное теплоснабжение в долгосрочной перспективе. Как только линия MHT полностью амортизируется, оставшаяся общая стоимость тепла будет значительно ниже, чем любой другой источник энергии, доступный к тому времени. В-третьих, это значительно уменьшает углеродный след и может способствовать декарбонизации энергии в двадцать первом веке. Опыт в области централизованного теплоснабжения и когенерации электроэнергии был получен во многих местах, особенно там, где электроэнергия является основным продуктом АЭС. Однако существует также возможность использования специальных ядерных реакторов для отопления.
Технологическое тепло или пар используется для различных применений в промышленном секторе. Целлюлозно-бумажная промышленность, текстильная промышленность, нефтепереработка, а также сланцевая обработка и переработка нефтеносного песка имеют температурные требования в приблизительном диапазоне 150–500 ° C, в то время как реформинг и газификация ископаемого топлива и биомассы, производство водорода и производство стали являются примерами промышленных процессов, требующих температур в диапазоне 500–1000 ° C. Некоторый опыт с ядерным энергетическим обеспечением технологического пара для промышленных целей получило огромное применение в Канаде, Германии, Норвегии, Швейцарии и Великобритании. Однако технические и экономические возможности еще предстоит продемонстрировать в более широком масштабе. Хотя HTGR разделяют некоторые из этих проблем, они обещают поставку на весь спектр рынка технологического тепла. Они отличаются от LWR намного меньшим выходом тепла процесса. С точки зрения экономической и термической эффективности, высокие рабочие температуры являются ключевыми для ТЭЦ, поскольку потери при выработке электроэнергии могут быть уменьшены с увеличением рабочих температур.
Водород в качестве энергоносителя для будущего является предметом широкого спектра мероприятий во всем мире, но особенно в США и ЕС с целью открыть применение ядерной энергии для транспортного сектора, одновременно уменьшая нынешнюю зависимость от ископаемого топлива с связанная с этим волатильность цен, ограниченное предложение и выбросы ПГ. Использование электричества в обычных (низкотемпературных) электролизерах для производства водорода представляет собой краткосрочную возможность для распределения водорода. Из-за меньших капиталовложений он может играть начальную роль, пока не понадобятся более крупные сети для распределения водорода. В нескольких странах продолжаются программы НИОКР в области производства водорода при высоких температурах (паровой конверсии метана, парового электролиза, термохимических и гибридных методов) и применения тепла от ядерной энергии, что позволяет создать лабораторные и пилотные масштабы демонстрационных и компонентных испытаний.
