مقدمه: چشم انداز انرژی

تولید برق قابل اعتماد همچنان سنگ بنای اقتصادهای مدرن است، زیرا تقاضای جهانی برای قدرت رشد می کند و به عنوان فشار برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای که موجب کاهش گازهای گلخانه ای می شود - انتخاب تکنولوژی نسل دارای پیامدهای عمیقی است. زغال سنگ، گاز طبیعی و نیروگاه های هسته ای با هم اکثریت برق جهان را تامین می کند، اما آنها به طور مشخص در بهره وری، انتشار گازهای گلخانه ای، اثرات زیست محیطی و ویژگی های عملیاتی متفاوت هستند.

کارایی: عملکرد حرارتی و استفاده از سوخت

بهره وری در نیروگاه برق، بخش انرژی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. راندمان بالاتر به معنای برق بیشتر از همان مقدار سوخت، کاهش هزینه های سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای است.

گیاهان طبیعی گازی ترکیبی-Cycle

گیاهان گاز طبیعی مدرن از یک پیکربندی ترکیبی استفاده می کنند: توربین گاز گاز طبیعی را برای تولید برق می سوزاند و گازهای خروجی داغ بخار تولید می کنند که یک توربین بخار را هدایت می کند.این فرآیند دو مرحله ای، کارآیی حرارتی را برای (FLT:048-62٪ ، با آخرین فریم های با کارایی بالا (به عنوان مثال، حداکثر ظرفیت Hcycle) ترکیب شده است.

گیاهان زغال سنگ

گیاهان زغال سنگ متعارف در یک چرخه بخار رنین کار می کنند. [۱] گیاهان بحرانی به ناکارآمدی از -37٪ عمل می کنند؛ ترکیبات فوق بحرانی و فوق بحرانی برای -45٪ [LT:3] حتی بهترین گیاهان زغال سنگ با استفاده از پارامترهای پیشرفته بخار (600-600) مبارزه با گاز مدرن باید ترکیب بیشتر از قطعات زغال سنگ کاهش یابنده.

نیروگاه های هسته ای

راکتورهای هسته ای همچنین از چرخه بخار رنین استفاده می کنند، اما دمای عملیاتی و فشارها با خواص پوشش دهنده سوخت و خنک کننده محدود می شوند. راکتورهای آب روشن – فناوری غالب – effieve حرارتی efficiens از نظر تئوری LT:032-36% . Generation III +، مانند APhouse غربی یا EPR1000، می توانند به طور دقیق بالاتر از 36٪ -2٪ -2٪ از آن استفاده کنند.

Summary: گیاهان طبیعی گاز ترکیبی از چرخه تقریبا 50٪ کارآمد تر از زغال سنگ یا نیروگاه هسته ای متوسط است.این مزیت به طور مستقیم به مصرف سوخت پایین تر و کاهش انتشار CO2 در هر واحد برق ترجمه می شود.

مشخصات خروجی: Air Pollutants و Gases

کربن دیوکسید (CO2)

گاز طبیعی احتراق را تقریباً (FLT:0-400)-500 گرم CO2/kWh (ترکیب چرخه) منتشر می کند، در حالی که زغال سنگ (FLT:2-900-1،100 g2/kWh (FLT:3) را منتشر می کند، یک عامل دو تولید کربن صفر در طول عملیات، هر چند انتشار عمر برای ساخت و ساز، استخراج و پردازش انرژی خورشیدی معادل 10-2/2-2-2.

گوگرد دیوکسید (SO2)، اکسید نیتروژن (NOx) و تقسیمات

زغال سنگ حاوی گوگرد، جیوه، خاکستر و سایر ناخالصی ها است، حتی با اسکرابر مدرن و کاهش کاتالیاتیک انتخابی، گیاهان زغال سنگ SO2 و را در نرخ 10 تا 20 برابر بیشتر از گاز طبیعی منتشر می کنند.

زباله های رادیواکتیو و خطرناک

انرژی هسته ای تولید سوخت و زباله های رادیواکتیو سطح بالا است که باید برای ده ها هزار سال جدا شود، در حالی که حجم آن کوچک است (حدود 20 تن در سال)، دفع طولانی مدت در بسیاری از کشورها بدون سوخت باقی مانده است؛ احتراق زغال سنگ به طور طبیعی عناصر رادیواکتیو (و اورانیوم، تایم) در پرواز به عنوان خاکستر؛ بر روی یک مگاوات در هر واحد متمرکز، مواد جامد تر از مواد رادیواکتیو است:

عطارد و فلزات سنگین

زغال سنگ منبع اصلی انتشار گازهای گلخانه ای انسان شناسی است. گاز طبیعی حاوی جیوه ناچیز است.

ملاحظات زیست محیطی و ایمنی

آب استفاده

نیروگاه های حرارتی نیاز به آب خنک کننده گاز طبیعی ترکیب شده حدود 0.4-0.6 متر / مگاواتh (یک بار) یا 0.2-0.3 m3/MWh ( خنک کننده حلقه بسته) مصرف می کنند، گیاهان زغال سنگ 0.5 -2.0 متر / ml / ml / مگاوات، عمدتا به دلیل مرطوب شدن گازهای سمی، بالاترین میزان خروج آب (2-4 / 4 / 3 / 3 / خنک کننده) اما مصرف آب خشک (480٪) را کاهش می دهد.

بازی Land Footprint

گیاهان زغال سنگ نیاز به سنگ بزرگ و حوضچه های خاکستر دارند؛ نیروگاه های هسته ای نیاز به مناطق محرومیت دارند (معمولا 0.5-2 کیلومتر2) گیاهان گاز طبیعی دارای کوچکترین ردپای در هر مگاوات هستند، زیرا سوخت توسط خط لوله تحویل داده می شود و هیچ ذخیره سازی در محل خارج از مخازن کوچک اورژانس مورد نیاز است.

سوابق ایمنی

با مرگ و میر در هر TWh تولید شده، هسته ای و گاز طبیعی دارای کمترین میزان مرگ و میر (0.04-0.09 مرگ و میر / TWh) هستند که شامل حوادث و آلودگی هوا می شود. زغال سنگ باعث کاهش آلودگی های گاز طبیعی شده است، اما این موارد باعث کاهش آلودگی مستقیم می شوند.

عوامل اقتصادی: هزینه سرمایه، سوخت و سطح برق

هزینه های سرمایه

نیروگاه های گاز طبیعی دارای هزینه های سرمایه شبانه پایین (حدود ۷۰۰ تا ۱،۱۰۰/kW) و زمان ساخت و ساز کوتاه (۲-۳ سال) هستند و نیروگاه های زغال سنگ هزینه ۲۰۰۰-۴۰۰۰ دلار / کیلووات دارند و ۴ تا ۸ سال طول می کشد؛ هزینه ها به دلیل کنترل های دقیق تر انتشار گازهای گلخانه ای افزایش یافته اند: ۶-۲۰۰۰-۱/۲۰۰۰/۲۰۰۰/۲۰۰۰ دلار برای ساخت های اخیر (و، رآکتور پیشرفته تر از آن استفاده می کنند) و یا با هدف محدود کردن آن ها.

هزینه های سوخت

سوخت گاز طبیعی یک محرک هزینه های عمده و فرار از لحاظ تاریخی است، قیمت گاز در ایالات متحده از قیمت های زغال سنگ $ 2 - /MMBtu پایدارتر است، اما در برخی مناطق به دلیل کاهش و هزینه های حمل و نقل هسته ای بسیار پایین است (در حدود 0.5 - 1.0 ¢ / کیلووات ساعت) و پایدار، به عنوان اورانیوم متنوع و کوچک در حجم.

هزینه های سطح شده برق (LCOE)

طبق پیش بینی های اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) 2023، گاز طبیعی ترکیبی از چرخه LCOE 35-50 دلار / مگاوات (بسته به قیمت گاز)؛ زغال سنگ 70 تا 120 دلار / 120 دلار / مگاوات (از جمله کنترل آلودگی)؛ 100 -160 / مگاوات (ساخت جدید) است.

ادغام شبکه و انعطاف پذیری عملیاتی

گیاهان گاز طبیعی می توانند به سرعت بالا و پایین بروند (<10 دقیقه از شروع سرد برای چرخه ساده، 20 تا 30 دقیقه برای چرخه ترکیبی)، و آنها را برای متعادل کردن انرژی های تجدید پذیر متغیر مانند باد و نیروگاه های زغال سنگ کندتر (ساعت شروع از سرد) و اغلب به عنوان پایه نیروگاه های هسته ای به بهترین وجه در خروجی ثابت برای به حداکثر رساندن بهره وری سوخت اجرا می شوند؛ بارید (اما استفاده از انعطاف پذیری های شبکه طبیعی) و در صورت کاهش هزینه های طبیعی و کاهش می شود.

آینده: انتقال و فن آوری های پیشرفته

گاز طبیعی با کربن کش

پس از ضبط کربن و ذخیره سازی (CCS) می تواند انتشار CO2 از گیاهان گاز را تا 90٪ کاهش دهد، اما با هزینه 60 تا 100 دلار / گاز CO2 جذب شده و مجازات بهره وری از 8 تا 12 درصد گاز طبیعی با CCS یک فن آوری پل است، اما استقرار آن بستگی به خط لوله، انبار، و دستورالعمل های سیاست دارد.

پیشرفته ترین واکنش های هسته ای

راکتورهای کوچک ماژولار (SMRs) وعده هزینه های سرمایه پایین، ویژگی های ایمنی ذاتی و پتانسیل برای حرارت فرآیند را می دهند. چندین طرح تحت بررسی نظارتی قرار دارند.موفقیت می تواند هسته ای را به عنوان یک مکمل کم کربن برای تجدید پذیرها قرار دهد، اما دسترسی تجاری قبل از سال 2030 بعید است.

گزینه های مرحله زغال سنگ – Out و refit Options

بسیاری از کشورها در اوایل کارخانه های زغال سنگ را بازنشسته می کنند یا آنها را برای گاز طبیعی، بیوماها co-firing یا ذخیره سازی انرژی حرارتی ذخیره می کنند.کارخانه های زغال سنگ موجود می توانند با دیگ بخار فوق العاده پیشرفته و یا یکپارچه با CCS، اما اقتصاد به دنبال بستن در سرمایه گذاری های بزرگ هستند.

نتیجه گیری: تعادل تجارت

نیروگاه های برق گاز طبیعی مزیت روشنی در بهره وری و انتشار گازهای گلخانه ای پایین تر نسبت به زغال سنگ ارائه می دهند و آنها را به جایگزینی نزدیک مدت موثر برای زغال سنگ در بسیاری از مناطق تبدیل می کنند. قدرت هسته ای یک منبع کربن صفر با قابلیت قابل اعتماد ذخیره سازی گاز است، اما با هزینه های بالا و مسائل مدیریت زباله های حل نشده مواجه می شود.هیچ تکنولوژی واحدی یک نقره نیست؛ یک نمونه کارها متنوع که شامل صرفه جویی در برابر، و سیستم ذخیره سازی انرژی هسته ای با استفاده از منابع انرژی هسته ای و سیستم های ارزان قیمت گذاری های انرژی هسته ای و سیستم های ذخیره سازی پایین است.

برای اطلاعات دقیق در مورد انتشار گازهای گلخانه ای و هزینه های نیروگاه های ایالات متحده، را ببینید و ] ] [تولید کننده گاز هسته ای ] [FLT3]: مقایسه بین المللی از I انرژی جهانی چشم انداز [F8 ] [F2 ]