Reducerea consumului de apă pentru răcirea centralelor termice

Implicarea părților interesate este o parte importantă a procesului de autorizare a centralelor de producere a energiei electrice, dar este dificil să se extrapoleze implicațiile pentru o componentă specifică a centralei. Turnurile de răcire, care pot avea o înălțime de peste 50 m, sunt, fără îndoială, una dintre cele mai vizibile componente ale unei instalații și, prin urmare, ar putea exista o opoziție locală față de impactul estetic negativ al unui turn impunător asupra unui peisaj. Cu toate acestea, pot fi puse în aplicare măsuri de atenuare și de compensare, de exemplu prin proiectarea și amplasarea instalației pentru a reduce la minimum vizibilitatea celor mai importante infrastructuri ale sale din zonele locuite din apropiere sau prin examinarea acesteia prin plantarea de copaci în jurul instalației și/sau prin construirea de dealuri artificiale (berme de sol) care se amestecă în peisajul natural și blochează vederea instalației. Comunitățile locale pot fi compensate financiar în mod direct pentru pierderea bunăstării cauzată de impactul estetic suferit sau pot fi întreprinse alte acțiuni compensatorii, cum ar fi construirea de infrastructuri utile din punct de vedere social, cum ar fi parcuri, școli etc.

Întrucât aceste opțiuni reduc captările de apă dintr-un bazin, se preconizează că ele vor fi considerate favorabile de către părțile interesate care se bazează pe aceleași resurse de apă ca și centralele electrice care pun în aplicare aceste măsuri. Modificările rezultate în ceea ce privește drepturile de utilizare a apei ar trebui discutate între toate părțile interesate și convenite în consecință cu acestea și cu autoritățile responsabile de bazinele hidrografice.

Răcirea turnului de recirculare este cu aproximativ 40% mai scumpă (USDOE, 2009) decât răcirea umedă o singură dată și poate fi aplicată în cazul în care disponibilitatea apei este limitată sau impactul antrenării și al impingerii și al descărcărilor termice trebuie redus.

Ambele opțiuni de răcire uscată oferă o flexibilitate mult mai mare în amplasarea noilor centrale electrice, deoarece devin independente de disponibilitatea unui corp major de apă. Principalul dezavantaj al acestei opțiuni constă în costurile sale economice. În cazul ambelor tipuri de răcire uscată, transferul de căldură este semnificativ mai puțin eficient decât în cazul opțiunilor de răcire „umedă” și, prin urmare, necesită instalații de răcire foarte mari și complexe din punct de vedere mecanic. Acest lucru duce la costuri mai mari. Funcționarea unui sistem de răcire uscată necesită, de fapt, 1-1,5% din puterea generată de instalație, comparativ cu 0,5% dintr-un sistem de recirculare și practic zero pentru o singură trecere. Fizica evaporării aplicată în turnurile de răcire umedă permite, de fapt, un transfer mai eficient de căldură decât cel de la abur sau apă la aer prin aripioare metalice și, prin urmare, crește întreaga eficiență tehnică și economică a instalației. Rețineți că eficiența termică și, prin urmare, condițiile economice de funcționare variază în funcție de condițiile climatice ale amplasării centralelor și pot fi considerabil diferite în Europa.

Aceasta indică o a doua limitare tehnică a răcirii uscate: într-un climat cald, aerul ambiant cu temperaturi de peste 40 °C reduce substanțial potențialul de răcire al unui sistem de răcire uscată, în comparație cu un sistem „umed”, care își bazează potențialul pe temperaturi mult mai scăzute ale termometrului umed.

O posibilă cale de ieșire ar putea fi un sistem hibrid uscat/recirculant. Răcirea uscată ar putea fi utilizată în condiții de deficit de apă și ar putea fi cuplată cu o utilizare limitată a unui sistem turn de răcire cu recirculare atunci când temperaturile ating punctul culminant. Sistemul de răcire a turnului de recirculare poate fi utilizat și în perioadele în care există o abundență de apă.

Cifrele privind costurile variază în mod evident în funcție de condițiile specifice ale fiecărei instalații. Cu toate acestea, în general, US DOE (2009) raportează că sistemele de răcire cu recirculare umedă sunt cu 40% mai scumpe decât sistemele de trecere, în timp ce sistemele de răcire uscată sunt de trei până la patru ori mai scumpe decât un sistem de răcire umedă cu recirculare. În prezent, sistemele de recirculare umedă sunt considerate cea mai bună tehnologie disponibilă pentru răcirea centralelor termice de către Agenția de Protecție a Mediului din SUA (EPA), deoarece acestea minimizează impactul asupra ecosistemelor de apă, menținând în același timp creșterea costurilor la prețuri accesibile.

În plus, atât sistemele recirculante, cât și cele uscate nu au practic niciun aport de apă și niciun impact asupra ecosistemelor acvatice, ceea ce poate compensa cel puțin parțial costurile suplimentare de capital și de exploatare, în special în condițiile deficitului de apă cauzat de schimbările climatice.

Alegerea sistemului de răcire este o parte importantă a proiectării unei centrale electrice. Aceasta face obiectul proceselor de autorizare aplicate pentru acordarea permisiunii de a construi și de a exploata centrale electrice, care variază de la o țară la alta. Deoarece sistemele de răcire uscată sunt mai puțin eficiente din punct de vedere energetic decât alte sisteme de răcire, în prezent acestea ocupă ultimul loc în ordinea celor mai bune tehnologii disponibile în UE pentru răcire și sunt depășite de răcirea turnului de recirculare. Deși nu este exclusă utilizarea răcirii uscate, aceasta se limitează la locațiile cu resurse de apă foarte limitate sau cu preocupări specifice legate de mediu legate de utilizarea apei.

Pentru unitățile mari, ar trebui avute în vedere, de asemenea, implicațiile în materie de siguranță în ceea ce privește eliminarea căldurii de descompunere după o oprire de urgență cu pierdere de energie.

Modificările aduse acordurilor privind utilizarea apei ca urmare a nevoilor reduse de apă ale instalațiilor care pun în aplicare aceste opțiuni ar trebui să fie convenite în mod oficial cu autoritățile responsabile de bazinele hidrografice, pe baza consultărilor cu toate părțile interesate afectate.

Pentru instalațiile noi, timpul de punere în aplicare este același cu cel al instalațiilor din care fac parte. În ceea ce privește retehnologizarea, aceasta variază în funcție de tehnologii. Pentru a înlocui un sistem de trecere, un studiu privind modernizarea centralelor electrice de coastă din California (Tetra Tech, 2008) indică o perioadă de inactivitate a centralei (pentru a permite instalarea și conectarea noului sistem de răcire) de șase săptămâni, ca estimare prudentă pentru centralele pe bază de combustibili fosili, în timp ce modernizarea sistemului de răcire al centralelor nucleare ar putea necesita până la 12 luni din cauza complexității lor tehnice.

Durata de viață este aceeași cu cea a centralei de producere a energiei electrice căreia îi aparține măsura specifică. Durata de viață a centralelor termice variază în funcție de tehnologie: centralele nucleare, deși durata lor de viață proiectată este de obicei de 40 de ani, pot continua să funcționeze până la 70 de ani (Scientific American, 2009), în timp ce centralele pe bază de combustibili fosili variază între 25 și 50 de ani (centrale pe gaze naturale și, respectiv, pe cărbune).