Zníženie spotreby vody na chladenie tepelných elektrární

Zapojenie zainteresovaných strán je dôležitou súčasťou procesu povoľovania zariadení na výrobu elektrickej energie, ale je ťažké extrapolovať dôsledky pre konkrétnu zložku zariadenia. Chladiace veže, ktoré môžu byť vysoké viac ako 50 m, sú pravdepodobne jednou z najviditeľnejších zložiek rastliny, a preto môže existovať miestny odpor voči negatívnemu estetickému vplyvu impozantnej veže na krajinu. Môžu sa však zaviesť zmierňujúce a kompenzačné opatrenia, napríklad navrhnutím a umiestnením rastliny s cieľom minimalizovať viditeľnosť jej najvýznamnejších infraštruktúr z blízkych obývaných oblastí alebo jej skríningom výsadbou stromov okolo rastliny a/alebo budovaním umelých kopcov (pôdnych bórov), ktoré sa miešajú s prírodnou krajinou a blokujú výhľad na rastlinu. Miestne komunity môžu byť priamo finančne kompenzované za stratu blahobytu spôsobenú estetickými vplyvmi, ktoré utrpeli, alebo sa môžu prijať iné kompenzačné opatrenia, ako je budovanie sociálne užitočnej infraštruktúry, ako sú parky, školy atď.

Keďže tieto možnosti znižujú odber vody z povodia, očakáva sa, že zainteresované strany, ktoré sa spoliehajú na rovnaké vodné zdroje ako elektrárne vykonávajúce tieto opatrenia, ich budú vnímať priaznivo. Výsledné zmeny v právach na využívanie vody by sa mali prediskutovať medzi všetkými zainteresovanými stranami a dohodnúť s nimi, ako aj s orgánmi vodohospodárskych povodí.

Recirkulačné chladenie veží je približne o 40 % drahšie (USDOE, 2009) ako jednorazové mokré chladenie a môže sa použiť tam, kde je obmedzená dostupnosť vody alebo je potrebné znížiť vplyv zadržiavania a zasahovania a tepelného vypúšťania.

Obe možnosti suchého chladenia poskytujú oveľa väčšiu flexibilitu pri umiestňovaní nových elektrární, pretože sa stávajú nezávislými od dostupnosti veľkého vodného útvaru. Hlavnou nevýhodou tejto možnosti sú jej hospodárske náklady. Pri oboch typoch suchého chladenia je prenos tepla výrazne menej účinný ako pri „mokrých“ možnostiach chladenia, a preto si vyžaduje veľmi veľké a mechanicky zložité chladiace zariadenia. To má za následok vyššie náklady. Prevádzka suchého chladiaceho systému si v skutočnosti vyžaduje 1 – 1,5 % energie vyrobenej elektrárňou v porovnaní s 0,5 % recirkulačného systému a prakticky nulovú spotrebu pri jednom prechode. Fyzika odparovania aplikovaná vo vlhkých chladiacich vežiach umožňuje v skutočnosti účinnejší prenos tepla ako prenos z pary alebo vody do vzduchu cez kovové rebrá, a tým zvyšuje celkovú technickú a ekonomickú účinnosť zariadenia. Upozorňujeme, že tepelná účinnosť, a teda aj hospodárske podmienky prevádzky, sa líšia v závislosti od klimatických podmienok umiestnenia zariadení a v rámci Európy sa môžu značne líšiť.

To poukazuje na druhé, technické obmedzenie suchého chladenia: v horúcom podnebí okolitý vzduch s teplotami nad 40 °C podstatne znižuje chladiaci potenciál suchého chladiaceho systému v porovnaní so „vlhkým“ systémom, ktorý zakladá svoj potenciál na oveľa nižších teplotách vlhkého teplomera.

Možným východiskom by mohol byť hybridný suchý/recirkulačný systém. Suché chladenie by sa mohlo používať v podmienkach nedostatku vody a mohlo by byť spojené s obmedzeným používaním systému recirkulačnej chladiacej veže, keď teploty dosiahnu vrchol. Chladiaci systém recirkulačnej veže sa môže používať aj v obdobiach, v ktorých je dostatok vody.

Číselné údaje o nákladoch sa samozrejme líšia v závislosti od špecifických podmienok každého zariadenia. Vo všeobecnosti však US DOE (2009) uvádza, že mokré recirkulačné chladiace systémy sú o 40 % drahšie ako priepustné systémy, zatiaľ čo suché chladiace systémy sú tri až štyrikrát drahšie ako recirkulačné mokré chladiace systémy. V súčasnosti sú mokré recirkulačné systémy považované Agentúrou Spojených štátov na ochranu životného prostredia (EPA) za najlepšiu dostupnú technológiu pre chladenie tepelných zariadení, pretože minimalizujú vplyv na vodné ekosystémy a zároveň udržiavajú zvýšenie nákladov cenovo dostupné.

Na druhej strane systémy recirkulácie a suché systémy nemajú prakticky žiadny príjem vody a žiadny vplyv na vodné ekosystémy, čo môže aspoň čiastočne kompenzovať dodatočné kapitálové a prevádzkové náklady, najmä v podmienkach nedostatku vody spôsobeného zmenou klímy.

Výber chladiaceho systému je dôležitou súčasťou konštrukcie elektrárne. Podlieha autorizačným postupom uplatňovaným pri udeľovaní povolenia na výstavbu a prevádzku elektrární, ktoré sa v jednotlivých krajinách líšia. Keďže systémy suchého chladenia sú menej energeticky účinné ako iné chladiace systémy, v súčasnosti sú na poslednom mieste v poradí najlepších dostupných technológií EÚ na chladenie a sú prekonané recirkulačným chladením veží. Hoci použitie suchého chladenia nie je vylúčené, obmedzuje sa na miesta s veľmi obmedzenými vodnými zdrojmi alebo s osobitnými environmentálnymi obavami súvisiacimi s využívaním vody.

V prípade veľkých jednotiek by sa mali zvážiť aj bezpečnostné dôsledky týkajúce sa odstránenia rozpadového tepla po núdzovom vypnutí so stratou energie.

Úpravy dohôd o využívaní vody vyplývajúce zo znížených potrieb zariadení využívajúcich tieto možnosti by sa mali formálne dohodnúť s orgánmi vodohospodárskych povodí na základe konzultácií so všetkými dotknutými zainteresovanými stranami.

V prípade nových zariadení je čas realizácie rovnaký ako v prípade zariadení, do ktorých patria. V prípade renovácií sa líši v závislosti od technológií. S cieľom nahradiť prechodný systém sa v štúdii o dodatočnom vybavení kalifornských pobrežných elektrární (Tetra Tech, 2008)uvádza odstávka elektrárne (s cieľom umožniť inštaláciu a pripojenie nového chladiaceho systému) v trvaní šiestich týždňov ako konzervatívny odhad pre elektrárne na fosílne palivá, zatiaľ čo dodatočné vybavenie chladiaceho systému jadrových elektrární by si mohlo vyžadovať až 12 mesiacov z dôvodu ich technickej zložitosti.

Životnosť je rovnaká ako v prípade zariadenia na výrobu elektrickej energie, do ktorého konkrétne opatrenie patrí. Životnosť tepelných zariadení sa líši v závislosti od technológie: jadrové elektrárne, hoci ich projektovaná životnosť je zvyčajne 40 rokov, môžu fungovať až 70 rokov (Scientific American, 2009),zatiaľ čo elektrárne na fosílne palivá sa pohybujú medzi 25 a 50 rokmi (elektrárne na zemný plyn a uhlie).