https://frosthead.com

Преобразуване на енергийните отпадъци в електричество и топлина

Когенерацията, понякога наричана комбинирана топлина и енергия (CHP), е начин за улавяне на интензивната топлина, изтичаща от димоотводите и превръщането й в електричество или пускането й в друга добра употреба, като отопление на домовете. Близо 70 процента от емисиите на парникови газове в САЩ идват от производството на електричество и топлина (други 20 процента идват от автомобили), а оценките на потенциала на когенерацията са драматични. Улавянето на изхабена пушечна енергия в Съединените щати може да замени почти 30 процента от енергията, генерирана в момента от изгаряне на изкопаеми горива, да намали емисиите на въглероден диоксид с 20 процента и да спести годишно от 150 милиарда до 250 милиарда долара, според редица проучвания. През декември Националната лаборатория Oak Ridge прецени, че ако CHP генерира 20 процента от мощностния капацитет на нашата страна до 2030 г. - Германия, Япония и Китай вече са достигнали или надхвърлили тази цел, а Дания генерира 50 процента от своята мощност от CHP - технологията ще премахне 848 милиона тона емисии на въглероден двуокис. Това е като премахване на 154 милиона коли от пътя. Постигането на това ниво на когенерация в Съединените щати, според доклада на Oak Ridge, ще включва 234 милиарда долара нови инвестиции и ще създаде милион нови висококвалифицирани технически работни места. CHP вече се предлага и в по-малък мащаб за отопление, охлаждане и производство на енергия в дома; тя се нарича микроCHP.

Брус Хатауей от Смитсониан наскоро разговаря с експерта по когенерация Том Кастен, председател на чикагска компания, наречена Recycled Energy Development (RED). Кастен е прекарал три десетилетия в насърчаване на рециклирането на иначе пропилената промишлена енергия. Той е свидетелствал преди Конгреса многократно и е автор на „Изключване на топлината: Защо Америка трябва да удвои енергийната ефективност, за да спести пари и да намали глобалното затопляне“. Управлението на печеливша CHP компания е важно за Casten, който има MBA от Columbia. Но неговият произход на разузнавач на орли също обяснява страстта му към намаляване на глобалното затопляне: той се придържа към лозунга "оставете лагера по-чист, отколкото го намерихме".

Написахте, че някои фабрики „изригват топлина толкова безразборно, колкото бушуващ огън“, и че когато видите пара да излиза от пушек и да се хаби, това ви подлудява. Защо тази гледка ви разстройва толкова много?
Убедих се през около 1974 или 1975 г., че глобалното затопляне, причинено от емисиите на въглероден диоксид, ще бъде най-големият проблем, с който някога сме се сблъсквали като хора и че трябва да изгаряме по-малко изкопаеми горива и да се научим да намаляваме емисиите на C02 изгодно. Въпросът е как да съчетаем огромната си нужда от енергия с нуждата от здрава планета и здрава икономика. Прекарвах по-голямата част от кариерата си печелившо в улавяне и използване на индустриалната енергия, която губим.

Заплавките на Западна Вирджиния сплави произвеждат повече силиций от всяко растение в Съединените щати. (© Laura Antrim Caskey 2008) Том Кастен (вдясно) е председател, а синът му Шон е президент и главен изпълнителен директор на компания, наречена Recycled Energy Development (RED), която инсталира система за рекуперация на топлина в Западна Вирджиния Алойс. (© Laura Antrim Caskey 2008) При 3000 градуса по Фаренхайт, топилнята стопява кварцова скала, за да извлече силиций. Досега изгорелите газове на пещта бяха изпускани в атмосферата. Системата на RED ще използва тази топлина за създаване на пара, завиване на турбини и за генериране на електричество. (© Laura Antrim Caskey 2008) Системата за възстановяване на топлината, която трябва да бъде напълно инсталирана през 2010 г., ще генерира близо 357 милиона киловатчаса електроенергия годишно, достатъчно за захранване на 20 000 домове. (© Laura Antrim Caskey 2008) След инсталирането на оборудването, West Virginia Alloys трябва да спести от своите сметки за енергия и да намали емисиите си на въглероден диоксид с 290 000 метрични тона годишно. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Написахте, че CHP не е ново, че Томас Едисън го е направил с първата електроцентрала в света през 1882 г. Той построи централата си в центъра на Манхатън и изпрати остатъците от топлина от производство на енергия, за да отоплява сградите в съседство. Защо ТЕЦ не се използва широко в сегашната ни система за производство на електроенергия?
Първото нещо, което трябва да разберем е, че нашата енергийна система е силно неефективна. Ние не правим възможно най-доброто с наличната технология. Защо? Е, за начало нашата електрическа мрежа се управлява основно от защитени монополи и те не са възнаградени за ефективност. Неефективното централно производство на енергия е защитено от ледник с изкуствени бариери. Този регулаторен ледник се топи бавно, но не толкова бързо, колкото истинските ледници.

Средната електроцентрала днес е само 33 процента ефективна, така че по същество приемате три единици енергия и получавате една единица електроенергия. И това е така откакто Айзенхауер беше президент. Останалата част от енергията е предимно излишната топлина и ние просто я изхвърляме. Ние просто не можем да ограничим глобалното затопляне без удвояване на ефективността на производство на електроенергия. Тази ефективност е слонът в стаята.

Как вашата компания улавя топлина, която обикновено се губи от електроцентралите?
Ние изграждаме електроцентрали на място за производители, за университети, за всяка институция, която използва много енергия. Ние произвеждаме електричество и вместо да изхвърляме топлинната енергия от страничния продукт, ние я използваме или за отопление на близки сгради - замяна на котли на изкопаеми горива - или за промишлени процеси или за създаване на повече електричество. Този подход се нарича когенерация, защото точно това е: върши две работи с един пожар. По този начин производството на енергия удвоява ефективността и намалява наполовина C02 в сравнение с това, което правят сега. Най-малко ефективният проект, който някога сме правили, е около 70 процента ефективност, което е двойно по-голяма от ефективността на електрическата мрежа. Най-доброто от нашите проекти надвишава 90 процента ефективност. Но проектите трябва да са местни, за да рециклират отпадъчната енергия; топлината не пътува много добре.

Можете ли да обясните как ТЕЦ улавя и използва топлината от индустриални пушек?
Ние го наричаме оползотворяване на отпадъчната топлина. Използваме горещ ауспух, който щеше да бъде обезвъздушен до димоотводите. Ние използваме тази топлина за кипене на вода и производство на пара, което превръща динамо за генериране на електричество. Едно място, където работи една от предишните ми компании, е стоманодобивен завод на брега на езерото Мичиган. Поехме отработената им топлина и я превърнахме в 220 мегавата абсолютно чиста мощност. Това е огромно; това е количеството слънчева енергия, което се подава в електрическите мрежи по целия свят. Този стоманодобивен завод спестява около 100 милиона долара годишно - голям фактор за поддържането му конкурентен на световния пазар на стомана. EPA е признала завода за намаляване на парниковите си газове с 1, 1 милиона тона годишно. Това прави CHP толкова вълнуващо - това е възможност за печелене. Това е про-икономичност и про-среда и превръща старата фалшива дихотомия между евтината мощност и чистата енергия на главата.

Как влязохте в енергоспестяването на първо място?
Израснах в Колорадо в много ориентирано към природата семейство. Имахме малко рутина, когато пресякохме мост, за да ходим на риболов и щяхме да извървим три, четири мили по река. Баща ни не би ни позволил да се върнем, ако не носехме боклук, който някой друг беше оставил. Той щеше да разбере какъв вид идиоти ще носят поп бутилки там и ще ги остави на толкова красиво място. Майка ми също подчертава службата - на кого се дава много, много се изисква. Основното послание от двамата родители беше, че трябва да напуснем къмпинга по-чисто, отколкото сме го намерили. И в нашия свиващ се свят нашето къмпинг сега е планетата и глобалното затопляне го заплашва.

Преобразуване на енергийните отпадъци в електричество и топлина