Zelenější energie z uhelných elektráren díky solární technologii

-- 13.09.09 10:56

Zatímco skupiny ekologů diskutují o výhodách různých alternativ zelené energie, institut EPRI plánuje snížení spotřeby uhlí využitím solárně generované páry.

S tím, jak se technologie obnovitelných zdrojů energie stávají stále běžnějšími, objevuje se více otázek týkajících se praktičnosti a dalších problematických vedlejších efektů jinak slibných koncepcí. Dokonce i u solárních technologií se vynořily otázky problematické likvidace použitých fotovoltaických panelů. Institut EPRI (Electric Power Research Institute) pomáhá odvětví energetiky tím, že zkoumá nové technologie související s výrobou, rozvodem a využíváním elektrické energie. Jeho členské rozvodné závody jsou odpovědné za více než 90 % elektřiny generované v USA a jeho zahraniční účastníci pocházejí z celkem 40 zemí.

Skupina zkoumala mnoho ekologických projektů a projektů zabývajících se obnovitelnými zdroji energie a vedla vývoj od fáze návrhu přes vyhodnocování až po vypracování konečného znění a jeho zařazení na trh. V rámci projektů obnovitelných zdrojů energie se institut EPRI v současnosti věnuje vyhodnocovací fázi u dvou nových projektů studujících solární generování páry, které by mohlo být doplňkem konvenčních tepelných technologií a umožnilo by zvýšit jejich výkon nebo snížit spotřebu fosilních paliv. Cílem těchto studií je posoudit praktičnost a efektivitu doplnění solárního generování páry ke stávajícím elektrárnám na zemní plyn s kombinovaným cyklem a konvenčním uhelným elektrárnám.

Solární technologie byly, pokud jde o obnovitelné zdroje energie, středem zájmu. Jejich největším nedostatkem však byla efektivita přeměny energie. Množství sluneční energie dopadající na zemský povrch je mnohem vyšší, než bychom kdy mohli potřebovat, ale nyní prostě nemáme praktickou technologii k tomu, abychom ji mohli zapřáhnout. Protože jsou fosilní paliva tvořena prastarou rostlinnou hmotou, všechny zdroje energie na zemi (kromě jaderné a geotermální) jsou v konečném důsledku slunečního původu.

Fotovoltaické vs. termální

Fotovoltaické technologie fungují, ale dnes ještě nejsou dostatečně efektivní. Ty, které jsou považovány za cenově přístupné, obvykle dosahují účinnosti okolo 15 % a generují zhruba 12 W na čtvereční stopu. Tato hodnota se však postupně zvyšuje. Jednou z otázek do budoucna je vytváření nebezpečného odpadu z použitých panelů, které ztratily svou účinnost, protože se pro jejich výrobu používají toxické látky. Solární technologie jsou pro rozvodné závody atraktivní, protože dostupnost slunečního světla obvykle koresponduje s poptávkou po elektrické energii. „Ano, to je v podstatě pravda, říká Cara Libbyová, manažerka projektů EPRI pro solárně generovanou páru.

 „Neodpovídá sice zcela špičce poptávky, která je v pozdních odpoledních hodinách, ale je k ní mnohem blíže než větrná energie, jejíž produkce bývá nejvyšší v noci. Nicméně příliv solární energie nebývá vždy stejný. Bude nízký ráno, nejvyšší v časném odpoledni a pak začne klesat. Řídicí strategie typické uhelné elektrárny s doplňkovou solární energií bude muset být velmi pružná, aby se chod elektrárny udržel na rovnoměrné úrovni. „Řízení a vyvažování změn v přísunu solární energie vzhledem k tradičnímu cyklu páry je velmi důležitým aspektem, dodává Libbyová, „zejména pokud elektrárna musí reagovat na změny poptávky ze sítě.

Na vývoji technologií solárně generované páry se pracuje již nějakou dobu a některé koncepce se již považují za poměrně zralé. Tyto studie se zaměřují na využívání parabolických sběrných solárních žlabů, v nichž jsou položeny dlouhé trubice, na jejichž povrch zrcadlové žlaby soustředí sluneční světlo. Pára generovaná v těchto trubicích může dosáhnout teploty až 370 °C, takže jejich výstup je dostatečný pro mnohostranné využití v elektrárně. Problémem je, že se nevyrovná páře generované v typickém kotli elektrárny, kde pára mívá teplotu 540 °C a vyšší.

To znamená, že doplnění solární páry k přívodu hlavní turbíny by ve skutečnosti účinnost snížilo, nicméně dopad tohoto kroku je těžké předvídat. „Právě to je účelem studie, připomíná Libbyová. „Zkoumáme různé scénáře v závislosti na potřebách konkrétní elektrárny. Některé z nich se o tuto technologii zajímají, aby splnily požadavky standardu portfolia obnovitelných zdrojů energie (Renewable Portfolio Standard RPS). Jiné elektrárny chtějí snížit emise nebo omezit svou spotřebu paliva. Další z nich potřebují určit, kolik solárně generované páry lze do elektrárny přivést, což závisí na zvolené solární technologii.

Využívání páry nižší kvality

Protože solárně generovaná pára není pro stávající turbíny tím nejlepším, studie bude rovněž zkoumat způsoby, jak ji lze využít v jiných částech elektrárny. Jejím využitím se sníží objem páry, kterou generují hlavní kotle, a přitom se zachová ekvivalentní úroveň výkonu. „Pro uhelné elektrárny by bylo nejjednodušší ohřívat napájecí vodu, doporučuje Libbyová. „V těchto elektrárnách probíhá pět až šest fází meziohřevu vody. Existují i další doplňkové komponenty, které jsou poháněny párou a mohly by solárně generovanou páru využívat.

Institut EPRI si pro studii uhelných elektráren zvolil dvě lokality, které reprezentují velmi rozdílné situace. První je elektrárna Escalante Generating Station o výkonu 245 MW sdružení Tri-State Generation & Transmission Association ve městě Prewitt v Novém Mexiku. Tou druhou je elektrárna Mayo Plant o výkonu 742 MW společnosti Progress Energy and Southern Company ve městě Roxboro ve státě Severní Karolína. „Na těchto projektech bude demonstrován rychle proveditelný a cenově efektivní způsob využití velkého objemu solární energie v komerčním měřítku, který poskytne čistou elektrickou energii, říká Dr. Bryan Hannegan, viceprezident institutu EPRI pro výrobu elektrické energie a ochranu životního prostředí.

Autor: Peter Welander, Control Engineering

Sponzorované odkazy

	Řízení a údržba průmyslového podniku Redaktoři časopisu průběžně sledují nejnovější trendy ve všech aspektech výroby v průmyslových závodech a přinášejí odběratelům informace, které potřebují pro udržení své konkurenceschopnosti.
	4METAL.CZ - portál kovozpracujícího odvětví Skupina 4metal je sdružení kovozpracujících a strojírenských firem. Katalog firem, Burza strojů a materiálů, Burza práce, akce, aktuality, média. To vše na jedné adrese.
	All for Power - odborný časopis o energetice Časopis All for Power se zaměřuje na uhelnou a jadernou energetiku, plynárenství, teplárenství a energetické strojírenství. Medium přináší i racionální pohledy na OZE.