Fossiiliset polttoainevoimalaitokset ovat merkittäviä energian ja päästöjen lähteitä. Polttoaineen kulutuksen ja päästöjen laskentatavat auttavat arvioimaan ympäristövaikutuksia ja -tehokkuutta. Tässä artikkelissa selvitetään näissä laskelmissa käytettyjä perusmenetelmiä.

Polttoaineen kulutuksen laskeminen

Fossiilisessa polttoainevoimalassa polttoaineen kulutus määräytyy tietyn määrän sähköä tuottavan polttoaineen määrän mukaan. Keskeinen mittari on lämpönopeus, joka osoittaa laitoksen tehokkuuden.

Polttoaineenkulutuksen kaava on:

Energiankulutus = (sähköenergian tuotanto) / (lämpötehokkuus)

Jos lämpöhyötysuhde ilmaistaan desimaalina, mitä suurempi hyötysuhde on, sitä vähemmän polttoainetta tarvitaan samaan energiatehoon.

Päästöjen laskeminen

Päästöt lasketaan poltetun polttoaineen määrän ja tiettyjen epäpuhtauksien päästökertoimien perusteella. Yhteisiä epäpuhtauksia ovat hiilidioksidi (CO2), rikkidioksidi (SO2) ja typen oksideja (NOx).

Päästöjen yleinen kaava on:

]Päästöt = polttoaineen kulutus × päästökerroin

Päästökertoimet on tyypillisesti esitetty yksikköinä, kuten kg pilaavia aineita polttoyksikköä kohti. Nämä tekijät vaihtelevat polttoainetyypistä ja polttotekniikasta riippuen.

Esimerkkilaskenta

Oletetaan, että laitos tuottaa 1000 MWh sähköä, jonka lämpötehokkuus on 35%. Käytetty polttoaine on hiiltä, jonka päästökerroin on 2,5 kg CO2 kiloa kohti poltettua hiiltä.

Lasketaan polttoaineenkulutus:

Polttoaineen kulutus = 1000 MWh / 0,35 = noin 2 857 MWh ekvivalentti lämpöenergiana.

Polttoainemassaan siirtyminen riippuu hiilen energiapitoisuudesta, mutta jos keskimääräinen energiasisältö on 24 MJ/kg, käytetty kokonaispolttoaine on:

Polttoaineen massa = (lämpöenergia) / (energiasisältö/kg) = (2,857 MWh × 3,6 × 10^9 J/MWh) / 24.000 000 J/kg ...

Tämän jälkeen hiilidioksidipäästöt ovat seuraavat:

CO2 Päästöt = 429 000 kg × 2,5 kg/kg = noin 1 072 500 kg