https://frosthead.com

Energiajäätmete muundamine elektriks ja soojuseks

Koostootmine, mida mõnikord nimetatakse ka soojuse ja elektri koostootmiseks (CHP), on viis, kuidas tabada suitsukastidest väljuvat intensiivset soojust ja muuta see elektrienergiaks või kasutada muuks otstarbeks, näiteks kodude kütmiseks. Ligi 70 protsenti USA kasvuhoonegaaside heitkogustest tuleb elektri ja soojuse tootmisest (veel 20 protsenti tuleb autodest) ning soojuse ja elektri koostootmise potentsiaal on hinnanguliselt dramaatiline. USA-s raisatud raiskatud energia kogumine võiks asendada ligi 30 protsenti fossiilkütuste põletamisel praegu toodetavast energiast, vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid 20 protsenti ja säästa mitme uuringu kohaselt igal aastal 150–250 miljardit dollarit. Detsembris otsustas Oak Ridge'i riiklik laboratoorium, et kui koostootmine annaks 2030. aastaks 20 protsenti meie rahva elektrivõimsusest - Saksamaa, Jaapan ja Hiina on selle eesmärgi juba saavutanud või ületanud ning Taani genereerib koostootmise ja soojuse ja soojuse koostootmise kaudu 50 protsenti oma energiast -, kõrvaldaks see tehnoloogia 848 miljonit tonni süsinikdioksiidi heitkoguseid. See on nagu 154 miljoni auto eemaldamine teelt. Sellise soojuse ja elektri koostootmise taseme saavutamine USA-s tähendaks Oak Ridge'i raporti kohaselt 234 miljardit dollarit uute investeeringute tegemist ja looks miljoni uue kõrgelt kvalifitseeritud tehnilise töökoha. Koostootmine on nüüd ka väiksemas mahus saadaval kodu kütmiseks, jahutamiseks ja elektritootmiseks; seda nimetatakse microCHP-ks.

Smithsoniani Bruce Hathaway rääkis hiljuti CHP eksperdi Tom Casteniga, kes on Chicago ettevõtte nimega Recycled Energy Development (RED). Casten on veetnud kolm aastakümmet muidu raisatud tööstusliku energia ringlussevõtu edendamisel. Ta on tunnistanud kongressi eel mitu korda tunnistust ja on raamatu "Soojuse väljalülitamine" autor: Miks peab Ameerika raha säästmiseks ja globaalse soojenemise vähendamiseks energiatõhusust kahekordistama. Kasumliku koostootmisettevõtte juhtimine on oluline Castenile, kellel on Columbia ülikoolist MBA. Kuid tema taust Kotka skaudina selgitab ka tema kirge globaalse soojenemise vähendamise vastu: ta peab kinni loosungist "jätke laagriplats puhtamaks, kui me selle leidsime".

Olete kirjutanud, et mõned tehased raiskavad kuumust sama kiiresti kui märatsev lõke ja et kui näete suitsukonnast välja tulevat auru ja raisku minemas, ajab see teid hulluks. Miks see vaatepilt sind nii häirib?
Veendusin umbes 1974. või 1975. aastal, et süsinikdioksiidi heitkogustest põhjustatud globaalne soojenemine on suurim probleem, millega me inimestena oleme silmitsi seisnud, ning et peame põletama vähem fossiilkütuseid ja õppima kasumlikult C02 heitkoguseid. Küsimus on selles, kuidas ühitada meie tohutut energiavajadust vajadusega terve planeedi ja tervisliku majanduse järele. Olen suurema osa oma karjäärist kasumlikult kulutanud tööstusliku energia hõivamiseks ja kasutamiseks.

Lääne-Virginia Alloysi sulamid toodavad rohkem räni kui ükski Ameerika Ühendriikide taim. (© Laura Antrim Caskey 2008) Tom Casten (paremal) on juhatuse esimees ja tema poeg Sean on Recycled Energy Development (RED) nimelise ettevõtte president ja tegevjuht, kes paigaldab soojustagastusega süsteemi West Virginia Alloys. (© Laura Antrim Caskey 2008) 3000 kraadi Fahrenheiti temperatuuril sulatab sulatus kvartskivimi räni eraldamiseks. Siiani on ahju heitgaasid õhku lastud. RED-i süsteem kasutab seda soojust auru tekitamiseks, turbiinide pööramiseks ja elektrienergia tootmiseks. (© Laura Antrim Caskey 2008) 2010. aastal täielikult paigaldatav soojustagastussüsteem toodab aastas ligi 357 miljonit kilovatt-tundi elektrit, mis on piisav 20 000 kodu toiteks. (© Laura Antrim Caskey 2008) Pärast seadmete paigaldamist peaks West Virginia Alloys säästma oma energiaarvetel ja vähendama süsinikdioksiidi heitkoguseid 290 000 tonni aastas. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Olete kirjutanud, et soojuse ja elektri koostootmine pole uus, et Thomas Edison tegi seda koos 1882. aastal maailma esimese elektrijaamaga. Ta ehitas oma tehase Manhattani kesklinna ja saatis soojuse jäägi elektritootmisele naabruses asuvate hoonete soojendamiseks. Miks ei ole koostootmine meie praeguses elektritootmissüsteemis laialt kasutusel?
Esimese asjana tuleb aru saada, et meie energiasüsteem on väga ebaefektiivne. Me ei tee olemasoleva tehnoloogiaga parimat võimalikku. Miks? Alustuseks juhivad meie elektrivõrku peamiselt kaitstud monopolid ja tõhususe eest neid ei tasu. Ebatõhusat tsentraalset elektritootmist kaitseb kunstlike tõkete liustik. Regulatiivne liustik sulab aeglaselt, kuid mitte nii kiiresti kui tõelised liustikud.

Keskmine elektrijaam on tänapäeval vaid 33 protsenti efektiivne, nii et sisuliselt võtate kolm ühikut energiat ja saate ühe ühiku elektrit. Ja Eisenhoweri presidendist saadik on see nii läinud. Ülejäänud energia on enamasti liigne kuumus ja me lihtsalt visame selle ära. Me ei saa lihtsalt globaalset soojenemist ohjeldada, ilma et kahekordistataks elektritootmise tõhusust. See efektiivsus on ruumis elevant.

Kuidas teie ettevõte hõivab soojust, mida elektrijaamad tavaliselt raiskavad?
Ehitame kohapeal elektrijaamu tootjatele, ülikoolidele ja igale asutusele, mis tarbib palju energiat. Me toodame elektrit ja selle asemel, et kõrvalprodukti soojusenergia ära visata, kasutame seda kas lähedal asuvate hoonete kütmiseks - fossiilkütuse katlate asendamiseks - või tööstuslike protsesside jaoks või suurema elektrienergia saamiseks. Seda lähenemist nimetatakse koostootmiseks, sest just see see ongi: see teeb kaks tööd ühe tulega. Sel viisil energia tootmine kahekordistab tõhusust ja vähendab süsinikdioksiidi kahekordselt, võrreldes sellega, mida kommunaalteenused praegu teevad. Kõige vähem efektiivne projekt, mida me kunagi teinud oleme, on umbes 70 protsenti efektiivne, mis on kaks korda suurem elektrivõrgu tõhususest. Parimad meie projektid ületavad 90-protsendilise efektiivsuse. Kuid jäätmete energia ringlussevõtuks peavad projektid olema kohalikud; kuumus ei liigu eriti hästi.

Kas saate selgitada, kuidas soojuse ja elektri koostootmine hõivab ja kasutab tööstuslikest suitsukividest pärit soojust
Me nimetame seda soojuse taaskasutamiseks. Me kasutame kuuma heitgaasi, mis oleks suitsulettidelt õhku lastud. Kasutame seda soojust vee keetmiseks ja auru tootmiseks, mis elektri tootmiseks muudab dünamo. Üks koht, kus töötas üks mu varasematest ettevõtetest, on terasetehas Michigani järve kaldal. Võtsime nende raisku soojuse ja muutisime selle 220-megavatiseks absoluutselt puhta võimsusega energiaks. See on tohutu; see on päikeseenergia kogus, mida juhitakse elektrivõrkudesse kogu maailmas. See terasetehas säästab praegu umbes 100 miljonit dollarit aastas - see on suur tegur, et hoida seda maailma teraseturul konkurentsivõimelisena. EPA on tunnustanud tehast kasvuhoonegaaside tükeldamise eest 1, 1 miljoni tonni võrra aastas. See teebki koostootmise nii põnevaks - see on võimalus, millest võidavad kõik. See on ökonoomne ja keskkonnasäästlik ning keerab vana vale dihhotoomia odava jõu ja puhta jõu vahel pähe.

Kuidas jõudsite energiasäästu juurde?
Kasvasin üles Colorados väga loodusele orienteeritud perekonnas. Meil oli väike rutiin, kus kalastamiseks ületasime silla ja kõndisime kolm, neli miili mööda jõge. Meie isa ei lase meil tagasi tulla, kui me ei vea prügikasti, mille keegi teine ​​oli jätnud. Ta mõtiskles selle üle, millised idioodid veaksid seal poppudeleid ja jätaksid nad nii kaunisse kohta. Mu ema rõhutas ka teenimist - kellele antakse palju, nõutakse palju. Mõlema vanema põhisõnum oli, et me peaksime laagriplatsi puhtamaks jätma, kui selle leidsime. Ja kahanevas maailmas on meie laagriplats nüüd planeet ja globaalne soojenemine ähvardab seda.

Energiajäätmete muundamine elektriks ja soojuseks