Snížení spotřeby vody pro chlazení tepelných elektráren

Zapojení zúčastněných stran je důležitou součástí povolovacího postupu pro zařízení na výrobu elektřiny, ale je obtížné extrapolovat důsledky pro konkrétní složku zařízení. Chladicí věže, které mohou být vysoké přes 50 m, jsou pravděpodobně jednou z nejviditelnějších součástí rostliny, a proto může existovat místní odpor k negativnímu estetickému dopadu impozantní věže na krajinu. Lze však zavést zmírňující a kompenzační opatření, například navržením a umístěním rostliny s cílem minimalizovat viditelnost její nejvýznamnější infrastruktury z nedalekých obydlených oblastí nebo její detekční kontrolou výsadbou stromů kolem rostliny a/nebo výstavbou umělých kopců (půdních okrajů), které splývají s přírodní krajinou a blokují výhled na rostlinu. Místní komunity mohou být přímo finančně kompenzovány za ztrátu blahobytu způsobenou utrpěnými estetickými dopady nebo mohou být přijata jiná kompenzační opatření, jako je výstavba společensky užitečné infrastruktury, jako jsou parky, školy atd.

Vzhledem k tomu, že tyto možnosti snižují odběry vody z povodí, očekává se, že zúčastněné strany, které se spoléhají na stejné vodní zdroje jako elektrárny provádějící tato opatření, je budou vnímat příznivě. Výsledné změny v právech na užívání vody by měly být projednány mezi všemi zúčastněnými stranami a dohodnuty s nimi a s orgány povodí.

Recirkulační chlazení věží je přibližně o 40 % dražší (USDOE, 2009) než jednorázové mokré chlazení a může být použito tam, kde je omezená dostupnost vody nebo kde je třeba snížit dopad zatížení a impingementu a tepelných výbojů.

Obě možnosti suchého chlazení poskytují mnohem větší flexibilitu v umístění nových elektráren, protože se stávají nezávislými na dostupnosti velkého množství vody. Hlavní nevýhoda této možnosti spočívá v jejích ekonomických nákladech. U obou typů suchého chlazení je přenos tepla výrazně méně účinný než u možností „mokrého“ chlazení, a proto vyžaduje velmi velká a mechanicky složitá chladicí zařízení. To vede k vyšším nákladům. Provoz systému suchého chlazení vyžaduje ve skutečnosti 1–1,5 % energie generované zařízením ve srovnání s 0,5 % recirkulačního systému a prakticky nulou pro jednorázový provoz. Fyzika odpařování aplikovaná v mokrých chladicích věžích umožňuje ve skutečnosti účinnější přenos tepla než z páry nebo vody do vzduchu prostřednictvím kovových žeber, a tím zvyšuje celou technickou a ekonomickou účinnost zařízení. Všimněte si, že tepelná účinnost, a tím i ekonomické podmínky provozu, se liší v závislosti na klimatických podmínkách umístění zařízení a mohou se v celé Evropě značně lišit.

To poukazuje na druhé, technické omezení suchého chlazení: v horkém podnebí okolní vzduch s teplotami nad 40 °C podstatně snižuje chladicí potenciál suchého chladicího systému ve srovnání se „mokrým“ systémem, který svůj potenciál zakládá na mnohem nižších teplotách mokrého teploměru.

Možným východiskem by mohl být hybridní suchý/recirkulační systém. Suché chlazení by mohlo být použito ve stavu nedostatku vody a mohlo by být spojeno s omezeným použitím systému recirkulační chladicí věže, když teploty dosahují vrcholu. Recirkulační věžový chladicí systém může být také použit v obdobích, kdy je dostatek vody.

Údaje o nákladech se samozřejmě liší podle konkrétních podmínek každé elektrárny. Obecně však US DOE (2009) uvádí, že mokré recirkulační chladicí systémy jsou o 40 % dražší než průchozí systémy, zatímco suché chladicí systémy jsou třikrát až čtyřikrát dražší než recirkulační mokrý chladicí systém. V současné době jsou mokré recirkulační systémy považovány za nejlepší dostupnou technologii pro chlazení tepelných zařízení americkou Agenturou pro ochranu životního prostředí (EPA), protože minimalizují dopad na vodní ekosystémy a zároveň udržují zvýšení nákladů cenově dostupné.

Na druhou stranu, jak recirkulační, tak suché systémy nemají prakticky žádný příjem vody a žádný dopad na vodní ekosystémy, což může alespoň částečně kompenzovat dodatečné kapitálové a provozní náklady, zejména v podmínkách nedostatku vody způsobeného změnou klimatu.

Volba chladicího systému je důležitou součástí návrhu elektrárny. Podléhá schvalovacím postupům uplatňovaným při udělování povolení k výstavbě a provozu elektráren, které se v jednotlivých zemích liší. Vzhledem k tomu, že suché chladicí systémy jsou méně energeticky účinné než jiné chladicí systémy, v současné době se řadí na poslední místo v pořadí nejlepších dostupných technologií EU pro chlazení a převažují nad recirkulačním chlazením věží. Ačkoli není vyloučeno používání suchého chlazení, je omezeno na místa s velmi omezenými vodními zdroji nebo se zvláštními environmentálními obavami souvisejícími s využíváním vody.

U velkých jednotek by měly být rovněž zváženy bezpečnostní důsledky týkající se odstraňování rozpadajícího se tepla po nouzovém odstavení se ztrátou energie.

Změny dohod o využívání vody vyplývající ze snížené potřeby vody v zařízeních provádějících tyto možnosti by měly být formálně dohodnuty s orgány povodí na základě konzultací se všemi dotčenými zúčastněnými stranami.

U nových zařízení je doba realizace stejná jako u zařízení, k nimž patří. U modernizací se liší v závislosti na technologiích. Studie o dovybavení kalifornských pobřežních elektráren (Tetra Tech, 2008) uvádí, že prostoje elektrárny (umožňující instalaci a připojení nového chladicího systému) činí šest týdnů jako konzervativní odhad pro fosilní elektrárny, zatímco dovybavení chladicího systému jaderných elektráren by mohlo vzhledem k jejich technické složitosti vyžadovat až 12 měsíců.

Životnost je stejná jako u zařízení na výrobu elektřiny, k němuž konkrétní opatření patří. Životnost tepelných elektráren se liší podle technologie: jaderné elektrárny, ačkoli jejich projektovaná životnost je obvykle 40 let, mohou fungovat až 70 let (Scientific American, 2009), zatímco elektrárny na fosilní paliva se pohybují mezi 25 a 50 lety (zemní plyn a uhelné elektrárny).