Vergelijking van aardgascentrales met kolen- en kerncentrales in efficiëntie en emissies

Zwaveldioxide (SO2), stikstofoxide (NOx) en deeltjes

Kolen bevatten zwavel, kwik, as en andere onzuiverheden. Zelfs met moderne schrobmachines en selectieve katalytische reductie, kunnen kolencentrales SO2 en Oxera bij snelheden 10

Radioactief en gevaarlijk afval

Kernenergie produceert verbruikte splijtstof en hoogradioactief afval dat gedurende tienduizenden jaren geïsoleerd moet worden. Hoewel het volume klein is (ongeveer 20 ton per reactor per jaar), blijft de langetermijnverwijdering in veel landen onopgelost. De verbranding van steenkool geeft van nature voorkomende radioactieve elementen (uranium, thorium) in vliegas vrij; per .-.............................................................................................................................................................................................

Kwik en zware metalen

Kolen zijn een belangrijke bron van antropogene kwikemissies. Aardgas bevat verwaarloosbaar kwik. Kerncentrales zenden geen metalen uit tijdens de exploitatie.

Milieu- en veiligheidsoverwegingen

Watergebruik

De warmtecentrales hebben koelwater nodig. De aardgascentrales verbruiken ongeveer 0,4 .0.6 m3/.0 (eenmaal door) of 0,2 .0 m3/.0.0 m3/.0.0 (gesloten koelcircuit). De steenkoolcentrales verbruiken 0,5 .0 m3/.0 m3/.0 m3/.0 m3/.0 m.0.0 m3/.0 m3.0 m.0m.w. de hoogste waterontzwavelingspercentages (2 .0 m3/.0 m3/.0 m3/.0 m3.In droge gebieden kan de droge koeling het waterverbruik met 90% verminderen, maar de efficiëntie verlagen en de kosten doen stijgen.

Landvoetafdruk

Kolencentrales hebben grote steenkoolwerven en asvijvers nodig; kerncentrales hebben uitsluitingszones nodig (meestal 0,5.2 km2). Aardgascentrales hebben de kleinste per MW-voetafdruk, aangezien brandstof via de pijpleiding wordt geleverd en er geen opslag ter plaatse nodig is buiten kleine noodtanks. Gedurende een levensduur van 50 jaar is het door de steenkoolwinning (oppervlaktemijnen) verstoorde land grotendeels groter dan dat van de aardgaswinning, hoewel hydraulische breuk habitats kan fragmenteren.

Veiligheidsgegevens

Door het aantal sterfgevallen per TWh dat wordt veroorzaakt, hebben kernenergie en aardgas het laagste aantal sterfgevallen (0,04.009 doden/TWh) bij ongevallen en luchtvervuiling. Kolenveroorzaken [20.0.30 sterfgevallen/TWh] door mijnongevallen, zwarte longziekte en fijne deeltjesvervuiling. Grote nucleaire ongevallen (Chernobyl, Fukushima) hebben hoge publieke angst maar hebben veel minder directe dodelijke slachtoffers veroorzaakt dan de routinegezondheidslast van steenkool. Het risico van aardgasinfrastructuur omvat pijpleidingexplosies en gaslekken (bijvoorbeeld Aliso Canyon), maar moderne regelgeving en lekdetectie verminderen deze incidenten.

Economische factoren: Kapitaal, Brandstof en Genivelleerde kosten van elektriciteit

Kapitaalkosten

De gecombineerde aardgascentrales hebben lage overnachtingskapitaalkosten (ongeveer 700 1100 dollar/kW) en korte bouwtijden (2 3 jaar). Kolencentrales kosten 2.000 dollar/kW en kosten 40.000 euro/kW8 jaar om te bouwen; de kosten zijn gestegen als gevolg van strengere emissiecontroles. Kerncentrales zijn kapitaalintensief: 6.000 dollar/12.000 euro/kW voor recente westerse gebouwen (Vogtle, Flamanville, Olkiluoto) met een bouwduur van 60.000 jaar of meer. Geavanceerde reactorontwerpen zijn bedoeld om deze cijfers te verminderen, maar tot dusver beperkte inzet.

Brandstofkosten

Aardgas brandstof is een belangrijke kosten driver en volatiel. Historisch gezien, gasprijzen in de VS varieerde van $ 2

Genivelleerde kosten van elektriciteit (LCOE)

Volgens de energie-informatieadministratie van de VS (EIA) heeft de gecombineerde aardgascyclus een LCOE van 35.050 dollar/mol (afhankelijk van de gasprijs); steenkool is 70.0120 dollar/mol (inclusief vervuilingscontrole); kernenergie is 100.0160 dollar/mol (nieuwbouw). Bestaande kerncentrales, volledig geamortiseerd, produceren energie tegen 25.035 dollar/mol/mol/mol/mol/mol/mol. Nieuwe nucleaire installaties worden echter geconfronteerd met hoge financieringsrisico's en lange terugverdienperioden.

Rasterintegratie en operationele flexibiliteit

Aardgascentrales kunnen snel op- en neerlopen (<10 minuten vanaf koude start voor een eenvoudige cyclus, 20/030 minuten voor een gecombineerde cyclus), waardoor ze ideaal zijn voor het balanceren van variabele hernieuwbare energieën zoals wind en zonne-energie. Kolencentrales zijn langzamer (uren om te beginnen vanaf koude) en vaak als kringloop worden geëxploiteerd. Kerncentrales kunnen het beste bij constante maximale output worden uitgevoerd om brandstofefficiëntie te maximaliseren; load- following is mogelijk (sommige Franse reactoren doen het dagelijks) maar vermindert capaciteitsfactoren en verhoogt brandstofkosten. Aangezien netwerken verschuiven naar hernieuwbare energie, is de flexibiliteit van aardgas een duidelijk voordeel ., hoewel ten koste van hogere emissies als inefficiënt gebruikt.

De toekomst: Transitie en geavanceerde technologieën

Aardgas met koolstofvangst

Na verbranding kan koolstofafvang en -opslag (CCS) de CO2-uitstoot van gascentrales met 90% verminderen, maar tegen een prijs van 60.0100 dollar/ton CO2 opgevangen en een efficiëntieboete van 8.012 procentpunten. Aardgas met CCS is een brugtechnologie, maar de inzet ervan is afhankelijk van de pijpleidinginfrastructuur, opslaglocaties en beleidsmandaten.

Geavanceerde nucleaire reactoren

Kleine modulaire reactoren (SMR's) beloven lagere kapitaalkosten, inherente veiligheidskenmerken en potentieel voor proceswarmte. Verschillende ontwerpen worden herzien. Succes kan nucleaire als een stevige, koolstofarme aanvulling op hernieuwbare energie, maar commerciële beschikbaarheid is onwaarschijnlijk voor 2030.

Opties voor kolenfase-uit- en terugzetten

Veel landen trekken kolencentrales vroegtijdig terug of repurposeren ze voor aardgas, biomassa-co-firing of thermische energieopslag. Bestaande kolencentrales kunnen worden uitgerust met geavanceerde ultrasuperkritische ketels of geïntegreerd met CCS, maar economie is voorstander van sluiting van installaties boven grote investeringen.

Conclusie: Balancering van de handel

Aardgascentrales bieden een duidelijk voordeel in de efficiëntie en de lagere luchtemissies in vergelijking met steenkool, waardoor zij in veel regio's een effectieve bijna-termijnvervanging voor steenkool zijn. Kernenergie blijft een op nul werkende koolstofbron met een betrouwbare numerieke capaciteit, maar wordt geconfronteerd met hoge kosten en onopgeloste problemen op het gebied van afvalbeheer.Geen enkele technologie is een zilveren kogel; een gediversifieerde portefeuille die aardgas, kernenergie, hernieuwbare energie en opslag omvat, ondersteund door gerichte beleidsmaatregelen en koolstofprijzen is de meest robuuste weg naar een koolstofarm, betaalbaar en veilig elektriciteitssysteem.

Voor gedetailleerde gegevens over emissies en kosten van de Amerikaanse elektriciteitscentrale, zie V.S. Energie-informatieadministratie en EPA Greenhouse Gas Equivalencies Calculator]. Internationale vergelijkingen zijn beschikbaar bij de IEA World Energy Outlook. Vergelijkingen met nucleaire technologie zijn te vinden bij de ]Wereldkernorganisatie en ]Nuclear Energy Institute[[.