It-tnaqqis tal-konsum tal-ilma għat-tkessiħ tal-impjanti tal-ġenerazzjoni termali

L-iktar mod effiċjenti fl-enerġija ta 'impjanti termali tat-tkessiħ qed juża s-sistema ta' darba, fejn "l-ilma jiġi rtirat minn korpi ta 'ilma fil-qrib, iddevjat minn kondensatur fejn jassorbi s-sħana mill-fwar, u mbagħad jintrema lura għas-sors oriġinali tiegħu f'temperaturi ogħla. Minħabba li s-sistemi tat-tkessiħ ta 'darba ma jirriċiklawx l-ilma tat-tkessiħ, dan iwassal għal volumi għoljin ħafna ta' rtirar ta 'ilma ta' kuljum. L-istrutturi tal-konsum tal-ilma fl-impjanti tal-enerġija bi tkessiħ ta’ darba jistgħu joqtlu diversi miljuni ta’ ħut kull sena, u l-iskariku termali downstream jista’ jagħmel ħsara wkoll lill-organiżmi akkwatiċi, u jaffettwa l-ekosistemi akkwatiċi kollha. Barra minn hekk, il-volum kbir ta’ ilma meħtieġ biex jitħaddmu sistemi ta’ tkessiħ ta’ darba jagħmel lill-impjanti tal-enerġija partikolarment vulnerabbli fi żminijiet ta’ nixfa u sħana estrema” ( NDRC 2014).

It-tkessiħ tat-torri li jiċċirkola mill-ġdid u t-tkessiħ fin-niexef huma għażliet alternattivi ta’ tkessiħ li jnaqqsu b’mod konsiderevoli l-użu tal-ilma meta mqabbel ma’ sistemi ta’ tkessiħ ta’ darba.

It-tkessiħ tat-torrijiet li jiċċirkulaw mill-ġdid għadu jipprevedi konsum tal-ilma minn sorsi esterni, iżda l-ammont irtirat huwa 95 % inqas milli f’sistemi ta’ tkessiħ ta’ darba, bi tnaqqis komparabbli tal-impatti negattivi fuq l-ekosistemi. L-ilma jinżamm jiċċirkola fis-sistema, jassorbi s-sħana mill-fwar użat biex jiġġenera l-enerġija permezz ta’ kondensatur, u jirrilaxxaha permezz ta’ evaporazzjoni f’torri tat-tkessiħ. Madankollu, peress li t-tkessiħ iseħħ permezz tal-evaporazzjoni ta’ frazzjoni tal-ilma rtirat, ir-riċirkolazzjoni tat-tkessiħ imxarrab xorta tista’ tkun problematika f’kundizzjonijiet ta’ skarsezza severa tal-ilma.

It-tkessiħ niexef jiddependi fuq l-arja bħala l-mezz tat-trasferiment tas-sħana, aktar milli l-evaporazzjoni miċ-ċirkwit tal-kondensatur. B'riżultat ta' dan, it-telf tal-ilma huwa minimu. Hemm żewġ tipi bażiċi ta 'tekniki ta' tkessiħ niexef disponibbli. Tkessiħ niexef dirett juża kondensatur imkessaħ bl-arja pjuttost milli f'radjatur tal-karozzi. Huwa juża arja sfurzata ta 'fluss għoli permezz ta' sistema ta 'tubi bil-pinen fil-kondensatur li fih jiċċirkola l-fwar. B’hekk, hija tittrasferixxi direttament is-sħana tal-fwar lejn l-arja ambjentali. It-tkessiħ ta’ impjant tal-enerġija b’dan il-mod jeħtieġ inqas minn 10 % tal-ilma użat f’impjant ekwivalenti mkessaħ bl-umdu. Madwar 1-1.5% tal-output tal-impjant tal-enerġija jiġi kkunsmat biex imexxi l-fannijiet il-kbar. Disinn alternattiv jinkludi ċirkwit tat-tkessiħ tal-kondensatur bħal fi tkessiħ imxarrab li jiċċirkola mill-ġdid, iżda l-ilma li jkun qed jintuża jkun magħluq u mkessaħ bi fluss ta’ arja permezz ta’ tubi bil-pinen f’torri tat-tkessiħ. Għalhekk, is-sħana tiġi ttrasferita fl-arja permezz ta’ proċess inqas effiċjenti mit-tkessiħ imxarrab, iżda t-titjib fuq it-tkessiħ xott dirett, peress li l-użu tal-enerġija huwa biss 0,5 % tal-output. Skont l-EIA, kien hemm 719-il sistema ta’ darba fis-seħħ, 819-il sistema ta’ riċirkolazzjoni, u 61 sistema ta’ tkessiħ niexef u ibridi biss installati fl-Istati Uniti fl-2012. Fin-nuqqas ta’ informazzjoni analoga għall-UE u jekk wieħed jassumi li bejn wieħed u ieħor l-istess livelli ta’ maturità teknoloġika japplikaw għas-settur tal-elettriku fil-pajjiżi żviluppati, huwa possibbli li wieħed jassumi li t-tkessiħ niexef/ibridu jgħodd għal inqas minn 4 % tas-sistemi kollha tat-tkessiħ installati fl-impjanti termali fl-UE.

L-NDRC, filwaqt li tieħu bħala referenza impjant tal-enerġija konvenzjonali li jaħdem bil-faħam, tikkwantifika l-użu tal-ilma ta’ għażliet alternattivi ta’ tkessiħ b’żewġ modi: l-irtirar tal-ilma, jiġifieri, kemm jittieħed ilma mill-baċir tal-ilma u mbagħad, possibbilment u parzjalment, jiġi rritornat lilu; u l-konsum tal-ilma, jiġifieri, kemm mill-ilma rtirat jiġi ttrasformat fi fwar u b’hekk ma jiġix irritornat direttament fil-baċir tal-ilma wara t-tkessiħ. Għal sistemi ta’ tkessiħ fix-xott, it-tnejn jammontaw għal 0 l/MWh. Ir-rekwiżiti tal-irtirar tal-ilma għal sistemi ta' tkessiħ ta' darba u ta' tkessiħ b'ċiklu magħluq huma, rispettivament, madwar 75,710 - 189,270 litru għal kull megawatt fis-siegħa (l/MWh) u 1,890 – 4,540 l/MWh. Il-konsum tal-ilma, min-naħa l-oħra, jirriżulta f’madwar 380 – 1,200 l/MWh għal darba u 1,820 – 4,169 l/MWh għat-tkessiħ b’ċiklu magħluq. Għalhekk, is-sistemi ta’ darba jirtiraw aktar ilma mill-baċir tal-ilma, iżda jirritornaw ukoll aktar ilma fih mis-sistemi b’ċiklu magħluq. Madankollu, huwa l-proċess ta’ rtirar li jġib miegħu effetti negattivi aktar serji fuq l-ambjent, billi joqtol direttament il-fawna tax-xmara u billi jirritorna l-ilma f’temperatura ogħla mill-meded ekoloġikament mixtieqa.

L-involviment tal-partijiet ikkonċernati huwa parti importanti mill-proċess ta’ awtorizzazzjoni għall-impjanti tal-ġenerazzjoni tal-elettriku, iżda huwa diffiċli li jiġu estrapolati l-implikazzjonijiet għal komponent speċifiku tal-impjant. It-torrijiet tat-tkessiħ, li jistgħu jkunu għoljin aktar minn 50 m, huma probabbilment wieħed mill-aktar komponenti viżibbli ta 'pjanta, u għalhekk jista' jkun hemm oppożizzjoni lokali għall-impatt estetiku negattiv ta 'torri li jimponi fuq pajsaġġ. Madankollu, jistgħu jiġu stabbiliti miżuri ta’ mitigazzjoni u kumpens, pereżempju billi l-pjanta titfassal u titqiegħed fil-post sabiex tiġi minimizzata l-viżibbiltà tal-aktar infrastrutturi prominenti tagħha minn żoni abitati fil-qrib, jew billi tiġi skrinjata billi jitħawlu siġar madwar il-pjanta u/jew billi jinbnew għoljiet artifiċjali (soil berms) li jħalltu fil-pajsaġġ naturali u jimblukkaw il-perspettiva tal-pjanta. Il-komunitajiet lokali jistgħu jiġu kkumpensati direttament finanzjarjament għat-telf tal-benesseri kkawżat mill-impatti estetiċi mġarrba, jew jistgħu jittieħdu azzjonijiet oħra ta’ kumpens, bħall-bini ta’ infrastruttura soċjalment utli bħal parks, skejjel, eċċ.

Peress li dawn l-għażliet inaqqsu l-irtirar tal-ilma minn baċir, huma mistennija li jitqiesu b’mod favorevoli mill-partijiet ikkonċernati li jiddependu fuq l-istess riżorsi tal-ilma bħall-impjanti tal-enerġija li jimplimentaw dawn il-miżuri. Il-bidliet li jirriżultaw fid-drittijiet tal-użu tal-ilma għandhom jiġu diskussi fost il-partijiet ikkonċernati kollha u miftiehma magħhom u mal-awtoritajiet tal-baċir tal-ilma kif xieraq.

It-tkessiħ tat-torrijiet li jiċċirkulaw mill-ġdid huwa madwar 40 % aktar għali (US DOE, 2009) mit-tkessiħ imxarrab ta’ darba, u jista’ jiġi applikat fejn id-disponibbiltà tal-ilma hija limitata jew l-impatt tat-taħriġ u l-impatt u l-iskariki termali jeħtieġ li jitnaqqas.

Iż-żewġ għażliet ta 'tkessiħ niexef jipprovdu flessibilità ħafna akbar fil-post ta' impjanti tal-enerġija ġodda, peress li ssir indipendenti mid-disponibbiltà ta 'korp ewlieni ta' ilma. L-iżvantaġġ ewlieni ta’ din l-għażla jinsab fl-ispejjeż ekonomiċi tagħha. Biż-żewġ tipi ta’ tkessiħ niexef, it-trasferiment tas-sħana huwa ferm inqas effiċjenti milli b’għażliet ta’ tkessiħ “imxarrab”, u għalhekk jeħtieġ impjanti tat-tkessiħ kbar ħafna u mekkanikament kumplessi. Dan iwassal għal spejjeż ogħla. It-tħaddim ta’ sistema ta’ tkessiħ fin-niexef fil-fatt jeħtieġ 1-1,5 % tal-enerġija ġġenerata mill-impjant, meta mqabbel ma’ 0,5 % ta’ sistema ta’ ċirkolazzjoni mill-ġdid u virtwalment żero għal darba biss. Il-fiżika tal-evaporazzjoni applikata f’torrijiet tat-tkessiħ imxarrbin tippermetti fil-fatt trasferiment aktar effiċjenti tas-sħana minn dak mill-fwar jew mill-ilma għall-arja permezz ta’ pinen tal-metall, u b’hekk iżżid l-effiċjenza teknika u ekonomika kollha tal-impjant. Innota li l-effiċjenza termali u għalhekk il-kundizzjonijiet ekonomiċi tal-operat ivarjaw skont il-kundizzjonijiet klimatiċi tal-post tal-impjanti, u jistgħu jkunu konsiderevolment differenti madwar l-Ewropa.

Dan jindika t-tieni limitazzjoni teknika tat-tkessiħ niexef: fi klima sħuna, l-arja ambjentali b’temperaturi ogħla minn 40 °C tnaqqas b’mod sostanzjali l-potenzjal ta’ tkessiħ ta’ sistema ta’ tkessiħ xott, meta mqabbla ma’ sistema “mxarrba”, li tibbaża l-potenzjal tagħha fuq temperaturi b’bozza mxarrba ħafna aktar baxxi.

Mod possibbli ta’ ħruġ jista’ jkun sistema ibrida niexfa/riċirkolanti. It-tkessiħ niexef jista’ jintuża f’kundizzjoni ta’ skarsezza tal-ilma u jista’ jiġi akkoppjat ma’ użu limitat ta’ sistema ta’ torri tat-tkessiħ li jiċċirkola mill-ġdid meta t-temperaturi jilħqu l-quċċata. Is-sistema tat-tkessiħ tat-torri li jiċċirkola mill-ġdid tista 'tintuża wkoll matul perjodi li fihom hemm abbundanza ta' ilma.

Iċ-ċifri tal-kostijiet ovvjament ivarjaw skont il-kundizzjonijiet speċifiċi ta’ kull impjant. Madankollu, b’mod ġenerali, id-DOE tal-Istati Uniti (2009) jirrapporta li s-sistemi ta’ tkessiħ li jiċċirkolaw mill-ġdid fl-imxarrab huma 40 % aktar għaljin mis-sistemi pass-through, filwaqt li s-sistemi ta’ tkessiħ fin-niexef huma tlieta sa erba’ darbiet aktar għaljin minn sistema ta’ tkessiħ fl-imxarrab li tiċċirkola mill-ġdid. Bħalissa, is-sistemi ta’ riċirkolazzjoni niedja huma meqjusa bħala l-Aqwa Teknoloġija Disponibbli għat-tkessiħ tal-impjanti termali mill-Aġenzija għall-Protezzjoni Ambjentali (EPA) tal-Istati Uniti, minħabba li jimminimizzaw l-impatt fuq l-ekosistemi tal-ilma filwaqt li jżommu ż-żieda fl-ispejjeż affordabbli.

Min-naħa l-oħra, kemm is-sistemi ta’ riċirkolazzjoni kif ukoll dawk xotti prattikament ma għandhom l-ebda dħul ta’ ilma u l-ebda impatt fuq l-ekosistemi tal-ilma, li jistgħu tal-anqas jikkumpensaw parzjalment għall-kostijiet kapitali u operattivi żejda, b’mod partikolari f’kundizzjonijiet ta’ skarsezza tal-ilma kkawżati mit-tibdil fil-klima.

L-għażla tas-sistema tat-tkessiħ hija parti importanti mid-disinn ta’ impjant tal-enerġija. Hija soġġetta għall-proċessi ta’ awtorizzazzjoni applikati biex jingħata l-permess għall-bini u t-tħaddim ta’ impjanti tal-enerġija, li jvarja minn pajjiż għal ieħor. Peress li s-sistemi tat-tkessiħ fin-niexef huma inqas effiċjenti fl-użu tal-enerġija minn sistemi oħra tat-tkessiħ, bħalissa jikklassifikaw l-aħħar fl-ordni tal-Aqwa Teknoloġiji Disponibbli tal-UE għat-tkessiħ, u huma mbiegħda mit-tkessiħ tat-torrijiet li jiċċirkola mill-ġdid. Filwaqt li l-użu tat-tkessiħ niexef mhuwiex eskluż, dan huwa limitat għal postijiet b’riżorsi tal-ilma ristretti ħafna jew bi tħassib ambjentali partikolari relatat mal-użu tal-ilma.

Għal unitajiet kbar, għandhom jiġu kkunsidrati wkoll l-implikazzjonijiet tas-sikurezza li jikkonċernaw it-tneħħija tas-sħana tad-diżintegrazzjoni wara għeluq ta’ emerġenza b’telf ta’ enerġija.

Il-modifiki fil-ftehimiet dwar l-użu tal-ilma li jirriżultaw mit-tnaqqis fil-ħtiġijiet tal-ilma tal-impjanti li jimplimentaw dawn l-għażliet jenħtieġ li jiġu miftiehma formalment mal-awtoritajiet tal-baċiri tal-ilma, abbażi ta’ konsultazzjonijiet mal-partijiet ikkonċernati affettwati kollha.

Għal impjanti ġodda, iż-żmien ta’ implimentazzjoni huwa l-istess bħal dak tal-impjanti li jappartjenu għalihom . Għall-modifiki retroattivi, dan ivarja skont it-teknoloġiji. Biex tiġi sostitwita sistema pass-through, studju dwar il-modifika retroattiva tal-impjanti tal-enerġija kostali ta’ Kalifornja (Tetra Tech, 2008) jindika perjodu ta’ waqfien tal-impjant (biex jippermetti l-installazzjoni u l-konnessjoni tas-sistema l-ġdida tat-tkessiħ) ta’ sitt ġimgħat bħala stima konservattiva għall-impjanti fossili filwaqt li l-modifika retroattiva tas-sistema tat-tkessiħ tal-impjanti tal-enerġija nukleari tista’ tirrikjedi sa 12-il xahar minħabba l-kumplessità teknika tagħhom.

It-tul tal-ħajja huwa l-istess bħall-impjant tal-ġenerazzjoni tal-elettriku li għalih tappartjeni l-miżura speċifika. It-tul tal-ħajja tal-impjanti termali jvarja skont it-teknoloġija: l-impjanti nukleari, għalkemm il-ħajja tad-disinn tagħhom hija tipikament ta’ 40 sena, jistgħu jibqgħu jiffunzjonaw sa 70 sena (Scientific American, 2009), filwaqt li l-impjanti tal-fjuwils fossili jvarjaw bejn 25 u 50 sena (impjanti tal-gass naturali u tal-faħam, rispettivament).