Zmanjšanje porabe vode za hlajenje termoelektrarn

Vključenost deležnikov je pomemben del postopka izdaje dovoljenj za obrate za proizvodnjo električne energije, vendar je težko ekstrapolirati posledice za določen sestavni del obrata. Hladilni stolpi, ki so lahko visoki več kot 50 m, so verjetno ena najvidnejših komponent rastline, zato lahko pride do lokalnega nasprotovanja negativnemu estetskemu vplivu impozantnega stolpa na pokrajino. Vendar se lahko uvedejo blažilni in kompenzacijski ukrepi, na primer z zasnovo in izbiro lokacije obrata, da se čim bolj zmanjša vidnost njegove najpomembnejše infrastrukture z bližnjih naseljenih območij, ali s presejanjem z zasaditvijo dreves okoli obrata in/ali gradnjo umetnih gričev (zemljišč), ki se zlivajo z naravno krajino in blokirajo pogled na obrat. Lokalne skupnosti lahko prejmejo neposredno finančno nadomestilo za izgubo blaginje, ki so jo povzročili estetski vplivi, ali pa se lahko izvedejo drugi izravnalni ukrepi, kot je gradnja družbeno koristne infrastrukture, kot so parki, šole itd.

Ker te možnosti zmanjšujejo odtekanje vode iz porečja, se pričakuje, da jih bodo zainteresirane strani, ki se zanašajo na iste vodne vire kot elektrarne, ki izvajajo te ukrepe, obravnavale pozitivno. Vse zainteresirane strani bi morale razpravljati o posledičnih spremembah pravic do uporabe vode ter se o njih ustrezno dogovoriti z njimi in organi, pristojnimi za povodja.

Recirkulacijsko hlajenje stolpov je približno 40 % dražje (USDOE, 2009) od enkratnega mokrega hlajenja in se lahko uporablja tam, kjer je razpoložljivost vode omejena ali je treba zmanjšati vpliv premeščanja in oviranja ter toplotnih izpustov.

Obe možnosti suhega hlajenja zagotavljata veliko večjo prilagodljivost pri lokaciji novih elektrarn, saj postane neodvisna od razpoložljivosti večjega vodnega telesa. Glavna pomanjkljivost te možnosti so njeni gospodarski stroški. Pri obeh vrstah suhega hlajenja je prenos toplote bistveno manj učinkovit kot pri „mokrih“ možnostih hlajenja, zato so potrebne zelo velike in mehansko kompleksne hladilne naprave. Posledica tega so višji stroški. Za delovanje suhega hladilnega sistema je dejansko potreben 1–1,5 % energije, ki jo proizvede naprava, v primerjavi z 0,5 % recirkulacijskega sistema in skoraj nič za enkratni pretok. Fizika izhlapevanja, ki se uporablja v mokrih hladilnih stolpih, dejansko omogoča učinkovitejši prenos toplote od tiste iz pare ali vode v zrak prek kovinskih plavuti in s tem povečuje celotno tehnično in ekonomsko učinkovitost obrata. Upoštevajte, da se toplotna učinkovitost in s tem ekonomski pogoji delovanja razlikujejo glede na podnebne razmere lokacije obratov in se lahko po Evropi precej razlikujejo.

To kaže na drugo, tehnično omejitev suhega hlajenja: v vročem podnebju okoljski zrak s temperaturami nad 40 °C bistveno zmanjša hladilni potencial suhega hladilnega sistema v primerjavi z „mokrim“ sistemom, ki svoj potencial utemeljuje na precej nižjih temperaturah mokrega termometra.

Možen izhod bi lahko bil hibridni suhi/recirkulacijski sistem. Suho hlajenje bi se lahko uporabljalo v primeru pomanjkanja vode in bi se lahko povezalo z omejeno uporabo sistema recirkulacijskih hladilnih stolpov, ko so temperature najvišje. Hladilni sistem z recirkulacijskim stolpom se lahko uporablja tudi v obdobjih, ko je vode veliko.

Številke stroškov se očitno razlikujejo glede na posebne pogoje vsakega obrata. Vendar pa na splošno US DOE (2009) poroča, da so mokri recirkulacijski hladilni sistemi 40% dražji od prehodnih sistemov, medtem ko so suhi hladilni sistemi tri do štirikrat dražji od recirkulacijskega mokrega hladilnega sistema. Trenutno Agencija ZDA za varstvo okolja (EPA) mokre recirkulacijske sisteme šteje za najboljšo razpoložljivo tehnologijo za hlajenje termoelektrarn, ker zmanjšujejo vpliv na vodne ekosisteme, hkrati pa ohranjajo povečanje stroškov cenovno dostopno.

Poleg tega tako recirkulacijski kot suhi sistemi praktično ne dovajajo vode in ne vplivajo na vodne ekosisteme, kar lahko vsaj delno nadomesti dodatne stroške kapitala in obratovanja, zlasti v razmerah pomanjkanja vode, ki so posledica podnebnih sprememb.

Izbira hladilnega sistema je pomemben del zasnove elektrarne. Zanjo veljajo postopki izdaje dovoljenj, ki se uporabljajo za izdajo dovoljenj za gradnjo in obratovanje elektrarn ter se od države do države razlikujejo. Ker so sistemi suhega hlajenja energijsko manj učinkoviti od drugih hladilnih sistemov, so trenutno na zadnjem mestu med najboljšimi razpoložljivimi tehnologijami EU za hlajenje, nad njimi pa je recirkulacijsko hlajenje stolpov. Čeprav uporaba suhega hlajenja ni izključena, je omejena na lokacije z zelo omejenimi vodnimi viri ali s posebnimi okoljskimi pomisleki, povezanimi z rabo vode.

Pri velikih enotah bi bilo treba upoštevati tudi varnostne posledice v zvezi z odstranjevanjem razpadne toplote po izklopu v sili z izgubo energije.

O spremembah sporazumov o rabi vode, ki izhajajo iz zmanjšanih potreb naprav po vodi, s katerimi se izvajajo te možnosti, bi se bilo treba uradno dogovoriti z organi, pristojnimi za povodja, na podlagi posvetovanj z vsemi zadevnimi zainteresiranimi stranmi.

Za nove obrate je čas izvajanja enak kot za obrate, ki jim pripadajo. Pri naknadnem opremljanju se razlikuje glede na tehnologijo. Za nadomestitev prehodnega sistema študija o naknadnem opremljanju kalifornijskih obalnih elektrarn (Tetra Tech, 2008) navaja šesttedenski izpad delovanja elektrarne (da se omogoči namestitev in priključitev novega hladilnega sistema) kot konzervativno oceno za elektrarne na fosilna goriva, medtem ko bi bilo za naknadno opremljanje hladilnega sistema jedrskih elektrarn zaradi njihove tehnične zapletenosti morda potrebnih do 12 mesecev.

Življenjska doba je enaka življenjski dobi obrata za proizvodnjo električne energije, v katerega spada posebni ukrep. Življenjska doba termoelektrarn se razlikuje glede na tehnologijo: jedrske elektrarne lahko kljub temu, da je njihova načrtovana življenjska doba običajno 40 let, obratujejo do 70 let (Scientific American, 2009),medtem ko elektrarne na fosilna goriva obratujejo od 25 do 50 let (zemeljski plin oziroma premogovne elektrarne).