소개: 에너지 조경

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효율성: 열 성과와 연료 이용

발전소의 효율성은 전기 에너지로 변환 된 연료 에너지의 분수를 측정합니다. 더 높은 효율은 연료의 동일한 양에서 더 많은 전기를 의미하며 연료 비용을 줄이고 단위 배출량을 감소시킵니다.

천연 가스 복합재 식물

현대 천연 가스 식물은 결합 사이클 구성을 사용합니다 : 가스 터빈은 천연 가스를 연소하고 증기 터빈을 구동하는 증기를 생성하는 증기를 생성합니다. 이 두 단계 프로세스는 열 효율을 [[FLT : 0]] 48-62%[FLT :1]]에 들어, 최신 고효율 프레임 (예 : H ‐ 급 터빈)과 결합 된 사이클 모드에서 63%를 초과합니다. 단순 사이클 가스 터빈 터빈은 주로 33 ‐ 자연적인 가스 효율을 달성하지만, 가장 새로운 용량의 가스 효율을 달성하는 데 사용됩니다.

석탄 ‐ 화재 공장

전통적인 pulverized 석탄 식물은 Rankine 증기 주기에 작동합니다. Subcritical 식물은 ] 33–37%의 efficiencies에 도달합니다; supercritical와 매우 수직 디자인은 ] 40–45%]에 밀고 있습니다. 고급 증기 모수를 사용하여 최고 석탄 식물 조차 (600-620°C) 현대 식물의 더 낮은 끝과 일치하기 위하여 투쟁. 더 높은 탄소 강도는 탄소 강도에 의하여 더 높은 탄소 강도를 점화해야 합니다.

핵 발전소

핵 반응기는 또한 Rankine 증기 주기를 이용합니다, 그러나 작용 온도 및 압력은 연료 클래딩과 냉각제 재산에 의해 constrained. 빛 물 반응기 - 지배적인 기술 - 의 열 efficiencies를 - 32-36% . Westinghouse AP1000 또는 EPR와 같은 세대 III+ 디자인은, 약간 더 높은 온도에서 작동하고 36-38%를 도달할 수 있습니다. 진보된 반응기 개념 (-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Summary: 천연 가스 결합 사이클 식물은 평균 석탄 또는 핵 공장보다 약 50 % 더 효율적입니다. 이 효율성은 직접 낮은 연료 소비로 변환하고 전기 단위 당 CO2 배출량을 감소시킵니다.

배출 프로필: 공기 오염 물질 및 온실 가스

이산화탄소 (CO2)

천연 가스 연소는 대략 방출 400-500 g CO2/kWh (합성 사이클), 석탄 방출 900-1,100 g CO2/kWh]]-2의 요인. 핵 전력은 가동 도중 0 CO2를, 건축, 광업, 연료 처리에 대한 수명주기 방출을 일으킵니다 10-15 g CO2eq/kWh(태양광)의 10-15 g CO2eq/kWh(태양광)와 같은 태양 광 발전을 가지고 있습니다.

황화 (SO2), 질소 산화물 (NOx) 및 미립자

석탄은 황, 수은, 재 및 다른 불순물을 포함합니다. 현대 수세관 및 선택적인 촉매 감소도, 석탄 식물 방출 SO2 및 NOx 비율 10-20배 자연 가스 보다는 높이에 조차. 천연 가스에는 불투명한 황 함량이 있고 거의 SO2를 생성합니다; NOx는 건조한 낮 NOx 가열기를 가진 <2 ppm에 통제될 수 있습니다. 입자 물질 (PM2.5)는 염분에 있는 가스가 통제되지 않는 경우에, 유기 가스는, 가스의 가장 적은 가스가 통제되지 않는 경우에.

방사성 및 위험성

핵전력은 수천 년 동안 격리되어야하는 연료와 고수준 방사성 폐기물을 생산합니다. 양이 작지만 (연간 반응기 당 대략 20 미터톤)는 많은 국가에서 장기 처리가 녹지 않습니다. 석탄 연소는 자연적 사건 방사성 요소 (우라늄, 중산)을 비행시 이상으로 방출합니다. 당 ‐ MWh 기초에 석탄 재는 실제로 더 방사성능은 [[[[[[[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]]], 그러나 많은 물질을 낭비하지 않고, 가스를 낭비하지 않고, 많은 물질을 생산합니다.

수성 및 중금속

석탄은 인류의 극성 수은 방출의 주요 근원입니다. 천연 가스는 negligible 수은을 포함합니다. 핵 식물은 가동 도중 금속을 방출하지 않습니다.

환경 및 안전 고려

물 사용

열 발전소는 냉각수를 요구합니다. 자연적인 가스는 ‐ 식물이 대략 0.4-0.6 m3/MWh (once ‐through) 또는 0.2-0.3 m3/MWh (닫히는 ‐ 반복 냉각)를 소비하는 ‐ 주기 식물을 이용합니다. 석탄 식물은 습한 굴뚝 가스 탈황 때문에 크게 0.5-2.0 m3/MWh를, 소모합니다. 핵 식물에는 가장 높은 물 인출 비율 (2–4 m3/MWh를 위해 한 번 돌린 냉각) 그러나 더 낮은 소비 (0.5–0.7 m3/MWh)가 있습니다. 상류 지역에서는, 물 소비량이 90% 감소하고, 물 소비량을 감소시킬 수 있습니다.

토지 발자국

석탄 식물은 큰 석탄 야드 및 재 연못을 요구합니다; 핵 식물은 exclusion 지역 (일반적으로 0.5–2 km2)를 필요로 합니다. 천연 가스 식물에는 연료가 파이프라인에 의해 전달되고 현장 저장은 작은 비상사태 탱크를 넘어서 요구되지 않기 때문에, ‐ MW 발자국 당 가장 작은 있습니다. 50 ‐ 년 일생에, 석탄 광업 (외광)에 의해 방해된 땅 지역은 광대하게 자연 가스 적출의 그것, 그러나 유압 fracturing는 파편 습관을 조각할 수 있습니다.

안전 기록

TWh에 의하여 생성된, 핵 및 천연 가스는 사고와 공기 오염을 포함하여 때 가장 낮은 지방율 (0.04-0.09 사망/TWh)를 비치하고 있습니다. 석탄 원인 20–30 사망/TWh] 광업 사고, 검은 폐 질병 및 미세 미립자 오염에서 발생합니다. 주요 핵 사고 (Chernobyl, Fukushima)에는 높은 공중 두려움이 있지만, 몇몇의 직접적인 지방질을 일으키는 원인이 되었지만, 이러한 가스는 가스의 위험이 감소합니다.

경제 요인: 전기의 자본, 연료 및 수평화한 비용

자본금

천연 가스 복합 사이클 식물은 낮은 하룻밤의 자본 비용 (약 $ 700-1,100 / kW) 및 짧은 건설 시간 (2–3 년). 석탄 식물 비용 $ 2,000-4,000 / kW를 가지고 빌드하는 4 ~ 8 년; 비용은 엄격한 배출 통제로 인해 상승했다. 핵 식물은 자본 ‐ 집중 : 최근 서양 건설 (보그너스, 플라만빌, 올키 루오토)에 대한 $6,000-12,000 / kW를 사용하여 6 ~ 10 년 또는 그 이상의 설계를 촉진합니다. 이러한 설계는 이러한 제한적이지만 이러한 설계를 겨냥하여 이러한 설계를 촉진하는 것이 훨씬 더 많은 것을 목표로합니다.

연료 비용

천연 가스 연료는 주요 비용 드라이버 및 휘발성입니다. 역사적으로 미국 가스 가격은 $ 2-6 / MMBtu에서 배열되었습니다. 석탄 가격은 더 안정적이지만 침입 및 운송 비용으로 인해 일부 지역에서 상승했습니다. 핵 연료 비용은 매우 낮습니다 (0.5 ~ 1.0 ¢ / kWh) 및 안정, 우라늄으로 지리적으로 다양하고 작은 볼륨.

전기의 수평화 비용 (LCOE)

미국 에너지 정보 관리 (EIA)에 따르면 2023의 투상은 천연 가스 결합 사이클은 $ 35-50 / MWh (가스 가격에 따라 다름); 석탄은 $ 70-120 / MWh (비공기 제어 포함); 핵은 $ 100-160 / MWh (새로운 빌드)입니다. 기존 원자력 발전소, 완전히 amortized, 가스와 경쟁하는 $ 25-35 / MWh에서 전력을 생산합니다. 그러나 새로운 핵은 높은 수준의 financing 기간 및 위험에 직면합니다.

Grid 통합 및 운영 유연성

천연 가스 식물은 바람과 태양과 같은 가변 재생성을 균형 잡히기 위해 이상적인 20-30 분의 냉각 시작을 위해 10 분을 경사 할 수 있습니다. 석탄 식물은 더 느리고 (냉각에서 시작 시간)이며 종종 기본 부하로 운영됩니다. 핵 식물은 연료 효율을 극대화하기 위해 일정한 최대 출력에서 최고 실행됩니다.로드 - 테이스팅은 가능 (일부 프랑스 원자로가)하지만 용량 요인을 줄이고 연료 비용을 증가시킵니다. 그리드는 가스의 유연성을 높이는 데 도움이되는 가스의 유연성을 높이는 데 사용됩니다.

미래: 전환 및 고급 기술

탄소 캡처를 가진 천연 가스

포스트 연소 탄소 캡처 및 저장 (CCS)는 가스 공장에서 이산화탄소 배출량을 90 %로 줄일 수 있지만, $ 60-100 / 톤 CO2 캡처 및 8-12 비율 포인트의 효율성 벌금의 비용으로. CCS와 천연 가스는 교량 기술이지만, 그 배포는 파이프라인 인프라, 저장 사이트 및 정책 위임에 따라 달라집니다.

고급 핵 반응기

소형 모듈 원자로 (SMRs)는 낮은 자본 비용, 엄격한 안전 기능 및 프로세스 열에 대 한 잠재적인 약속. 몇몇 디자인은 규제 검토 하에서. 성공은 회사로 핵을 위치 할 수, 재생 가능 하 게 낮은 탄소 보충, 하지만 상업적 가용성은 2030 하기 전에.

석탄 단계 ‐ 아웃 및 Retrofit 옵션

많은 국가는 석탄 식물을 일찍 재전송하고 자연 가스, 바이오 매스 공동 발포, 또는 열 에너지 저장을 위해 그들을 재전송합니다. 기존 석탄 식물은 고급 초고압 보일러로 개조되거나 CCS와 통합될 수 있지만 주요 투자에 대한 경제 식물 폐쇄.

결론: Balancing 무역 ‐ 할인

천연 가스 발전소는 석탄과 비교하여 효율성과 낮은 공기 배출에 대한 명확한 이점을 제공하며 많은 지역에서 석탄에 대한 효과적인 대안을 만듭니다. 핵 전력은 신뢰할 수있는 기본 부하 기능이있는 제로 운영 ‐ 탄소 소스를 유지하지만, 높은 업 프론트 비용과 폐 관리 문제를 직면합니다. 단일 기술은 은 탄알입니다. 천연 가스, 핵, 재생 가능 및 저장이 포함 된 다양한 포트폴리오는 대상 정책 및 탄소 가격 지원으로 지원되며, 가장 강력한 전기 시스템, 안전 및 안전 시스템의 가장 강력한 경로입니다.

미국 발전소 배출량 및 비용에 대한 자세한 데이터는 U.S. Energy Information Administration]과 ]EPA Greenhouse Gas Equivalencies Calculator]를 참조하십시오. 국제 비교는 IEA World Energy Outlook에서 가능합니다. 핵 기술 비교는 [[FLT]][FLT[FLT]]]]]에서 찾을 수 있습니다. [FLT[FLT]]]:7FLT[FLT]]]:7FLT:7]]:7]