Маломощная миниэлектростанция: Солнечная электростанция, интернет в деревне и самоизоляция — Техника на vc.ru

Содержание

В чем отличия инверторных генераторов от классических электростанций?

Что представляют собой инверторные (цифровые) генераторы? Даже если вы только интересуетесь портативными станциями, то наверняка сталкивались с ними, если часто путешествуете или предпочитаете отдыхать на природе.

Компактные устройства в виде чемоданчиков обязательный атрибут рыбаков, охотников и туристов. Их востребованность объясняется нуждой в экономном источнике электроэнергии, который достаточно легок и компактен, чтобы перевозить в автомобиле.


Цена на такой агрегат может превосходить стоимость более мощного классического бензинового генератора. Почему так происходит? Чем отличаются инверторные генераторы от обычных? Давайте разберем по порядку.

Принцип работы и качество тока

Перед тем, как перейти к рассмотрению особенностей работы инверторного устройства, стоит упомянуть его главное преимущество – идеальное качество тока. Как же оно достигается?

За преобразование механической энергии (образуется после сгорания топлива) в электроэнергию и соответственно ее качество в электростанциях отвечает альтернатор.

В генераторах используется один из двух видов альтернаторов:

  • Классический
  • Инверторный
Качество тока в классическом альтернаторе зависит от многих факторов, начиная от вида нагрузки и заканчивая особенностями топлива. При этом двигатель работает на максимуме и даже в холостом режиме топливо продолжает расходоваться, а функциональные части подвергаться износу.


Что же касается инверторного альтернатора, то здесь переменный ток проходит некоторые преобразования – сначала в постоянный ток, затем пропускает его через фильтрующий конденсатор и только после инвертируется обратно (отсюда и «инверторный»). В чем польза такой сложной схемы преобразования? Она позволяет электрическому сигналу обрести высокую точность частоты и напряжения.

Использование качественного тока делает безопасным подключение любой чувствительной электроники. Этим и обусловлен выбор инверторного генератора для дома и дальних поездок.

Экономия топлива

В отличие от классического генератора в инверторной станции обороты двигателя пропорциональны нагрузке. Это означает, что при уменьшении нагрузки снизится и расход топлива.


Ярким примером может стать бензогенератор FUBAG. При маломощной нагрузке расход топлива снижается до 40%.

Компактность

На малых габаритах устройства мы уже акцентировали внимание. Инверторные генераторы действительно намного компактнее и легче традиционных аналогов.

Проводя сравнения электростанций FUBAG, можно привести следующий пример: классическая модель BS на 2 квт весит целых 40 кг, а инверторное устройство той же мощности всего 22 кг, что практически в 2 раза меньше.


Как вывод – инверторный аппарат легко переносить даже в одной руке, что делает его крайне удобным для походов и активного отдыха.

Низкий уровень шума

Чтобы снизить уровень шума рабочего генератора до минимума производители оснащают его специальным защитным кожухом. Конструктивная особенность позволит добиться того, чтобы значение шума не превышало 66 дБ.

Дополнительные функции

В современных станциях должно быть три обязательных функции:
  • Экономичный режим. При отключении оборудования автоматически снижает обороты двигателя. Как только устройства будут снова подключены, генератор самостоятельно возвращает нужное значение оборотов.
  • Датчик уровня масла. Автоматически отключает бензогенератор при достижении критических значений уровня масла.
  • Внутренняя защита. Предотвращает поломку бензиновой станции, отключая ее в случае короткого замыкания или превышения допустимой нагрузки.
Помимо перечисленных, инверторные станции FUBAG оснащаются цифровым дисплеем. С помощью него легко контролировать основные параметры работы – выходное напряжение, частоту переменного тока, отработанные моточасы и значение оборотов (частоту вращения двигателя).


Также в модельном ряде TI используется необычная крышка топливного бака. Она имеет клапан, который предотвращает выливание топлива.


Что выбрать классический или инверторный генератор?

После изученного материала вы наверняка поняли, чем отличаются различные виды бензиновых генераторов и возможно даже определились с выбором. Тем не менее, подведем некоторые итоги.

Планируете подключать чувствительную электронику без стабилизатора? Вам важна высокая точность частоты и напряжения? Вес, мобильность и низкий уровень шума – принципиальны? Есть требования к экономичности? – Есть смысл задуматься в сторону выбора инверторного генератора для путешествий и не только – он отвечает всем вышеперечисленным требованиям.

Единственное ограничение - цифровые генераторы по мощности обычно не более 3 кВт. Поэтому, подключить к ним мощное оборудование или сразу несколько прожорливых потребителей, увы, не получится.

Однако бывают и исключения, в модельном ряду FUBAG есть модель на 6,5 Квт, оснащенная розеткой для мощных потребителей, электростартером и даже коннектором для подключения блока автоматики.


Получите 10 самых читаемых статей + подарок!   

*

Подписаться

Enogia и IFP Energies nouvelles заключили соглашение о разработке серии миниэлектростанций - Пресс-релизы

ФРАНЦИЯ, 4 апреля 2014 г. /PRNewswire/ -- Стартап Enogia и компания IFP Energies nouvelles только что заключили стратегическое соглашение о совместном развитии и коммерческом использовании технологий на основе цикла Ренкина, позволяющих преобразовывать тепло в электроэнергию. Инновационная идея основана на использовании высокоэффективных микротурбин, способных производить от 5 до 100 кВт электроэнергии. Смысл заключается в использовании сбрасываемого тепла, содержащегося в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, которые используются как в стационарном режиме (генераторы, когенерационные установки), так и на транспорте, в особенности, на железнодорожном и морском транспорте.

Созданный в 2009 году молодыми инженерами стартап Enogia специализируется на разработке систем с использованием цикла Ренкина на органическом теплоносителе (ORC — Organic Rankine Cycle), которые преобразуют сбрасываемое тепло в электроэнергию. Основой этих систем является разработанная и производимая стартапом Enogia высокоинновационная микротурбина, которая выполняет роль энергетической установки. Стартап является мировым лидером в области маломощных турбин (от 5 кВт). Стартап Enogia уже добился коммерческого успеха благодаря своему недавно выпущенному ассортименту продукции, предназначенному для повышения эффективности генераторов, в особенности используемых фермерами (установки для получения метана), во Франции и других странах.

Сегодня стартап Enogia намерен использовать свое партнерство с компанией IFPEN в качестве трамплина, который позволит ему реализовать новый амбициозный план — расширить диапазон мощности своих турбин (до 100 кВт) и обеспечить удовлетворение потребностей рынка транспортных перевозок. Компания IFPEN предоставляет научную и техническую поддержку для оптимизации архитектуры системы с целью повышения ее КПД. Система позволит использовать тепло, содержащееся в отработавших газах и (или) в системах охлаждения всех типов двигателей внутреннего сгорания (дизельные, работающие на газе и биогазе, бензиновые) мощностью от 100 кВт до 1 МВт.

Технология нацелена на два типа рынков:

  • Когенерационные системы и генераторы. Технология Enogia позволит увеличить производство электроэнергии на 5 - 10%.
  • Речные, морские суда и железнодорожный транспорт, а в долгосрочной перспективе — автомобили большой грузоподъемности и автобусы. Регенерация тепла из отработавших газов позволит снизить расход топлива на 5 - 10%.

На этих двух рынках Enogia и IFPEN одними из первых предлагают ассортимент высоконадежных устройств, работающих с использованием цикла Ренкина на органическом теплоносителе, по конкурентной цене, для различных уровней интеграция (автономный или встраиваемый модуль). Пилотные устройства находятся в процессе монтажа на промышленных и исследовательских площадках.

 

Источник:

Enogia и IFP EN

 

Контакты:

Артур Леро (Arthur Leroux), Enogia

Тел.:+33(0)9 51 53 79 09

[email protected]

Анна-Лаура де Мариньян (Anne-Laure de Marignan), IFPEN

Тел.:+33(0)1 47 52 62 07

[email protected]

Как выбрать миниэлектростанцию?

Задаваясь вопросом, какой генератор выбрать для дома или дачи, нужно исходить из нескольких главных параметров: мощность и тип двигателя, стоимость, экономичность, надежность производителя, комплектация. Если все перечисленные характеристики генераторного устройства (а если правильнее – миниэлектростанции) вас устраивают, значит, проблема бесперебойного электрообеспечения вашей загородной резиденции или коммерческого предприятия будет успешно решена. Давайте рассмотрим все по порядку, начав с сердца ГУ – двигателя.

Бензиновый VS дизельный

Бензиновые бытовые электростанции больше подходят для непродолжительного применения: подключения простой бытовой техники, зарядки аккумулятора, защиты от перебоев системы сигнализации. КПД у них вдвое ниже против дизельных, но и цена намного дешевле.

Бензиновые двигатели: некоторые тонкости выбора

Бензиновые генераторы подразделяются на две основных группы: с 2-тактными и 4-тактными движками.

2-тактные двигатели применимы только для ГУ небольшой мощности. Они работают на бензине, смешанном с маслом и имеют ресурс не больше 500 ч. Станции на таких двигателях могут использоваться только для дачи или садового домика, используемых лишь для сезонного проживания,где используется минимум электроприборов.

4-тактные агрегаты более долговечны, могут эксплуатироваться до 8 и более часов в день, имеют верхнее расположение клапанов OHV и считаются профессиональными. Такие миниэлектростанции обязательно снабжают автоблокировкой при снижении уровня масла, а запас их прочности составляет до 4 тысяч часов. Самыми долговечными принято считать V-образные 2-цилиндровые 4-тактные двигатели, которыми комплектуются мощные ГУ. Если же вам попадется устройство с двигателем, имеющим алюминиевый блок цилиндра с клапанами, расположенными сбоку, то это устройство недолговечное (что, собственно, можно понять и по его низкой стоимости). А вот движки с гильзой цилиндра из чугуна обладают более существенным ресурсом – 1,4 тысяч часов.

Дизель: лучше и надежнее?

Все дизельные агрегаты рассчитаны на продолжительное применение. ДГ малой мощности с минимальными теплопотерями двигателя (до 6 кВТ) могут иметь воздушное или жидкостное охлаждение (в электростанциях со средней и высокой мощностью, где требуется более совершенная система отвода тепла). Но если вы ищете маломощный генератор для небольшой дачи, тогда целесообразнее остановиться на бензиновом варианте, поскольку маломощные дизельные агрегаты при равных эксплуатационных качествах стоят гораздо дороже.

ДГ средней мощности считаются агрегаты на 10 - 30 кВА. Самыми безотказными считают моторы с водяным охлаждением, которые могут быть низкооборотистыми (1,5 тысячи) и высокооборотистыми – 3 тысячи об/мин. Меньше количество оборотов – значит, экономичнее расход горючего, больше долговечность двигателя и цена.

Каким должен быть запас мощности?

Для небогатого набора электрооборудования на даче (2-3 осветительных прибора, ТВ, холодильник) вам будет вполне достаточно агрегата мощностью 2 кВт. Требования к ГУ значительно повышаются, если вы живете в загородном доме большой площади: здесь не обойтись без ГУ на 10-30 кВт. А если генератор требуется небольшой бригаде строителей для работы на отдаленных объектах без центрального электроснабжения, то для пользования дрелью и циркуляркой вполне хватит 5-6 кВт.

Чтобы рассчитать мощность двигателя, нужно:

  • высчитать общую мощность электрических приборов с преобладающей активной нагрузкой в доме (лампочки, нагреватели, плиты) и прибавить к ним 15-20% про запас;
  • высчитать общую мощность находящихся в доме приборов с преобладающей индуктивной нагрузкой (пилы, дрели насосы и т.д.) и утроить этот показатель. В этом случае многократный запас прочности необходим потому, что электроприборы этой категории в момент запуска могут увеличивать свою номинальную мощность от 2 до 5 раз. Чем выше запас прочности генератора – тем большую надежность и безопасность вы получаете, и тем больше новых электроприборов сможете подключать в будущем;
  • с какой целью будет использоваться ГУ: для постоянной или временной работы;
  • 1- или 3-фазная сеть (пофазное распределение нагрузки).

Какой генератор выбрать: синхронный или асинхронный

1. Синхронные ГУ – это устройства, в которых частота оборотов ротора = частоте магнитного поля статора. Применяются на достаточно мощных станциях от 10 кВА. Такие агрегаты лучше выбирать, если у вас в доме много оборудования с высокими пусковыми токами (насосы, сварочные агрегаты, строительные инструменты). Ищите в названии таких ГУ буквы S или AA.

2. Асинхронные генераторы – устройства, действующие в режиме торможения, когда ротор производит обороты одновременно с магнитным полем, но с некоторым опережением. Подойдут только при отсутствии приборов без высоких пусковых токов, стойких к скачкам напряжения. Используются в миниэлектростанциях небольшой мощности (до 8 кВА). Имеют более низкую стоимость в сравнении с синхронными. В названиях ищите букву А.

Три фазы – гораздо лучше, чем одна

1-фазные миниэлектростанции, генерирующие переменный ток в 230 В, применяются только для бытовых целей. Их рабочей мощности хватает для обеспечения электроснабжением домов с 1-фазной электропроводкой. 3-фазные ГУ (380 В) могут использоваться как на предприятиях, так и в домовладениях с 3-фазной разводкой. Чтобы установка работала эффективно, разница электромощностей на отдельных фазах не должна быть больше 25%.

Особенности монтажа

Дизельный генератор, как и бензиновый, можно устанавливать как прямо на улице, так и в отдельном помещении. При этом в стене должно быть 2 отверстия: одно – для попадания холодного воздуха в систему охлаждения, другое (с меньшим диаметром) – для отвода горячих воздушных масс. Выхлопная система газов также должна быть выведена наружу.

Что такое "наработка на отказ"?

Этот термин означает средний показатель работы миниэлектростанции до необходимости капремонта. Для дешевых бензиновых агрегатов ресурс наработки на отказ составляет 500 ч. (такие агрегаты могут быть использованы только для небольшой дачи), для полупрофессиональных – 1200 ч., для самых мощных производственных от 3. тыс. ч. Что касается дизелей, то они намного долговечнее: ДГ с воздушным охлаждением имеет наработку на отказ 3 ыс. ч., с жидкостным – до 40 тыс. ч. После выработки заявленного ресурса агрегату необходимо провести профилактическое обслуживание.

Нормы уровня шума

В инструкции к ГУ указывается уровень издаваемого ими при работе шума в дБ. Однако не все производители указывают, на каком расстоянии от агрегата замерялся этот показатель (возможные варианты: 1 м, 4, 7 или 15 м) и при каком типе нагрузки – номинальной или на холостом ходу. Чтобы точно оценить уровень шумообразования при выборе ГУ, нужно сравнить абсолютные показатели LWA (они указаны на корпусе или в инструкции). Нормальным считают уровень до 100 LWA для бензиновых установок открытого типа и до 69 – в защитных кожухах, до 72 LWA – на дизельных при 3 тыс. об/мин, до 72 дБ на 7 м – для мощных ДУ в защитных кожухах.

Дополнительные опции ГУ

Дополнительные функции делают генераторы удобными в применении, но одновременно увеличивают их стоимость. Самые популярные из таких опций:

  • автозапуск;
  • жидкокристаллический дисплей;
  • система управления с ПК;
  • защита от осадков и перегрузок;
  • шумозащитные кожухи;
  • электростартер.

О вредности работы на холостых оборотах

Дизельные генераторы не должны работать на холостом ходу. При невысоких нагрузках им нужно дать порядка двух часов работы двигателя с максимальной нагрузкой (после каждой сотни отработанных часов).

Лидеры производства генераторных двигателей

Признанными лидерами в производства двигателей для миниэлектростанций являются компании BRIGGS & STRATTON (США) и НОNDА (Япония). Среди дизельных агрегатов с воздушным охлаждением для дачи лучше выбрать изделия ТМ YANMAR, со средней мощностью для частного дома — LOMBARDINI и RUGGERINI (Италия), HАTZ (Германия) и JOHN DEERE (США). Среди сверхмощных ДГ лидирует ТМ PERKINS (Великобритания).

Ветровая мини-электростанция на... крыше | Газета «День»

Издавна человек пытался «приручить» ветер. Так, в V тысячелетии до нашей эры появились паруса, а в IX—VII веках до нашей эры в Систане, что на территории между современными Ираном и Афганистаном, были построены первые ветряные мельницы. Сегодня мы возвращаемся к использованию экологически чистых природных энергий к которым относится и ветер. В Украине выработана целая стратегия по использованию ресурсов, которые бы могли обеспечить энергосбережение: в июне этого года принято постановление правительства «О пилотном инновационном проекте «Разработка и производство новейших автономных интегрированных систем электроснабжения с использованием солнечных энергетических систем, ветроэнергоустановок и энергонакопителей», а в одном из пунктов распоряжения КМУ от 16октября «Об одобрении приоритетных направлений деятельности в сфере энергоэффективности и энергосбережения на 2008—2009 годы» речь идет об «увеличении использования альтернативных и восстанавливаемых источников энергии, в частности, энергии ветра, солнца, тепла земли». Эти правительственные документы должны были бы поспособствовать эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов и уменьшить объемы потребления природного газа, повысить энергетическую безопасность государства и улучшить социально-экономическую ситуацию (согласно подсчетам специалистов, при современном развитии ветроэнергетики сооружение ветровых установок в Крыму, Карпатах, южных и восточных областях Украины дало бы возможность покрыть почти треть потребности Украины в электроэнергии).

ИЗ «НИЧЕГО» — ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Тернопольчанин Ярослав Николаевич Бендас не ждал постановлений правительства, а позаботился об экономии семейного бюджета еще пять лет назад, установив на крыше своего дома мини-электростанцию, которая работает на механической энергии ветра и в осенне-зимний период отапливает дом и нагревает воду.

— Мне нравится что-то придумывать, что-то компоновать — из ничего делать что-то, — говорит Ярослав Бендас. — Началось с того, что в хозяйстве был генератор электрического тока, но сама идея сделать электроустановку возникла из-за удорожания газа. Для работы таких двигателей нужно горючее, а я подумал: а нельзя ли чтобы ветер заводил генератор? Я собственноручно изготовил турбину, вращавшуюся горизонтально, хотел выиграть на том, чтобы не менять направление ветра. Ведь если турбина горизонтально крутится, то откуда бы ветер ни дул — с севера, запада, востока — значения не имеет, она все равно будет крутиться. Но когда я уже начал ее использовать и подключил генератор, то увидел, что количество оборотов маленькое и мощность не совсем такая, какая мне нужна. Дело в том, что генератор имеет два киловатта, а для того, чтобы он развивал соответствующую мощность, нужно, чтобы и сила ветра была соответствующей, а маленькое количество оборотов не развивает нужного напряжения. И я тогда подумал: как же сделать, чтобы установка не горизонтально вращалась, а вертикально? Но, если она будет крутиться вертикально, то нужно, чтобы сам ветряк вращался по направлению ветра. Таким образом, возникла новая необходимость: требовалось, чтобы ветряк и крутился, и поворачивался одновременно. Я этого добился, но появилась проблема укрепления установки на крыше, потому что весила она уже почти полтонны, ведь совершенствуя ее, я накапливал детали и, соответственно, вес. Но когда я еще строил хату и делал потолок, то сразу закрепил анкерные болты вместе с бетоном, то есть уже наперед думал о возможности установления такого агрегата. Для того, чтобы шум и вибрация при работе установки не передавались на дом, я ее поставил на четыре резиновых амортизатора,— рассказывает изобретатель.

Котел для обогрева помещения Ярослав Бендас переоборудовал так, что он функционирует и на газе, и на электроэнергии: если ветра нет, то отопительное устройство работает на газе и наоборот.

— Например, если я настраиваю котел на температуру 50 градусов и ветер начинает вырабатывать электрическую энергию, заводя генератор, тэны нагреваются, и газ выключается автоматически. А при отсутствии ветра в котле снижается температура, а следовательно — автоматически включается газ, — уточняет Ярослав Николаевич.

Когда пан Бендас пользовался исключительно газом для отопления своего дома, то при сильных морозах тратил почти по 400 кубометров голубого топлива в месяц, а теперь расход газа уменьшился наполовину. Для семейного бюджета это экономно.

«МОЛЮСЬ БОГУ, ЧТОБЫ БЫЛ ВЕТЕР»

Свою мини-электростанцию Ярослав Бендас делал без всяких чертежей. Особенностью его установки является то, что она простой конструкции и маломощная. И, как доказал тернопольский изобретатель, ее можно сделать собственноручно, однако нужно быть конструктором, слесарем, электросварщиком и электриком одновременно. Для изготовления установки Ярослав Николаевич в основном использовал все, что нашлось в хозяйстве и было пригодным для его работы. Например, сработанный задний мост от «Жигуля», параболические антенны.

Ему пишут и приезжают со всей Украины, прося сделать такую же установку, были предложения и купить его мини-электростанцию. Однако пан Ярослав не соглашается, а только предлагает свои чертежи.

— В основном спрашивают: можно ли приобрести, вы бы не сделали, — рассказывает Ярослав Бендас. — Из Одесской области женщина писала, что хотела бы себе такую установку, но заводы изготавливают их только высокой мощности, а если и сделать подобный агрегат в заводских условиях, то его изготовление и установка будет стоить $35 тысяч. Моя же имеет мощность два киловатта и обошлась мне, если не учитывать затрат труда, в две тысячи гривен. Такую установку, как моя, иметь выгодно тем, у кого есть дачный участок или кто проживает в сельской местности, в горах. Вот недавно из Долины Ивано-Франковской области человек приезжал и рассказывал, что живет в горах, во впадине, и там постоянный ветер, такая установка ему бы пригодилась... Меня спрашивают, нет ли у меня чертежей, я же отвечаю, что чертеж у меня в голове. Можно снять эскизы с готового прибора, проблема только в том, где взять маломощный генератор электрического тока от 2 кВт до 10 кВт. Почему наша промышленность не может производить сами генераторы? Я уверен, что люди с удовольствием бы их брали, ведь при нынешних ценах на энергоносители это выгодно. Наиболее целесообразно использовать ветряк без всяких проблем на юге Украины, особенно на Одесчине, Херсонщине, где близко море и постоянный ветер. Он только меняет свое направление — днем дует с моря на сушу, а ночью — наоборот... За границей, особенно в прибрежных зонах Франции, Нидерландов, Германии, Испании, Португалии — масса ветряков, и если их 50 или 100— работают в единую энергосистему. Это ветровые электростанции.

Ветровая мини-электростанция — не единственное изобретение Ярослава Бендаса. Он совершенствует все, что есть дома, начиная от своего автомобиля до спутниковой антенны. В почти 70 лет Ярослав Николаевич с удовольствием занимается слесарным делом на заводе, а до того обучал электротехнике в школьном производственном комбинате Тернополя.

Где живет изобретатель, знает чуть ли не каждый житель Тернополя, ведь его дом издалека выделяется большим ветряком, имеющим восемь лопастей с размахом крыльев 2 м 80 см и установленным на мачте 3 м. Для того, чтобы он вращался, достаточно ветра силой три метра в секунду, а если ветер шквальный — ветряк тормозится. Рядом — флюгер, показывающий направление ветра. В этом году Ярослав Николаевич покрасил свою установку в национальные голубой и желтый цвета и написал большими буквами «Украина», а в новогодние праздники она еще и светится иллюминацией...

Солнечные батареи или ветрогенератор — вот в чем вопрос 🙂 © Солнечные.RU

Для балансировки поступления энергии от альтернативных источников часто возникает желание совместить солнечные батареи и ветрогенератор в одной системе.

В каких случаях стоит это делать и какой источник альтернативной энергии выбрать, можно понять, рассмотрев плюсы и минусы ветряков и солнечных панелей.

Плюсы солнечных панелей:

  • Надежность — качественные панели от известного мирового производителя проработают 25 лет и более, поскольку они не имеют подвижных частей и какой-либо электроники в своем составе, а закаленное стекло, прочная алюминиевая рама и надежная герметизация элементов обеспечивает беспроблемную эксплуатацию панелей в любых погодных условиях при любой температуре.
  • Простота установки — при помощи стандартных крепежных комплектов можно легко закрепить панели на крыше или на стене дома.
  • Отсутствие необходимости технического обслуживания — единственное, что рекомендуется для увеличения выработки энергии, это раз в год вымыть поверхность солнечных панелей моющим средством для стекла, но и это не обязательно.

Минусы солнечных панелей:

  • Низкая среднесуточная выработка электроэнергии в зимнее время — в 5-10 раз меньше, чем летом для средней полосы России, в 2-3 раза меньше — для южных регионов и полное отсутствие выработки зимой в северных регионах за полярным кругом. Для компенсации недостатка электроэнергии необходимо использовать дизель-генератор, бензогенератор или ветрогенератор.
  • Сильная зависимость выработки электроэнергии от погоды. В облачную погоду выработка снижается до 5-20% по сравнению с безоблачной солнечной погодой. Однако, устранить эту зависимость в автономной солнечной электростанции можно применив аккумуляторы повышенной емкости, обеспечивающие запас электроэнергии на 5-7 дней.

Плюсы ветрогенераторов:

  • Выработка электроэнергии не зависит от времени суток и времени года, если есть ветер.
  • В местности, где часто дуют ветры (в горах, в степях, на берегах рек и морей), ветряк может выработать значительное количество электроэнергии. Однако общая площадь таких мест, населенных людьми, в Российской Федерации составляет менее 1% от всех населенных мест.

Минусы ветрогенераторов:

  • Необходимость монтажа на мачте высотой более 25 метров на 99% местности Российской Федерации, поскольку жилая застройка и леса сильно снижают скорость ветра близко к земле — стоимость монтажа ветрогенератора во много раз превысит стоимость самого ветрогенератора.
  • При средней скорости ветра в России, равной 3-4 метра в секунду, ветрогенератор будет вырабатывать около 1-3% процентов от своей номинальной мощности. Номинальная мощность ветрогенератора указана для ветра скоростью 10-12 м/сек.
  • Отсутствие надежности в сегменте маломощных ветряков мощностью до 10 кВт — большинство дешевых маломощных ветряков не проработает больше 2-х лет без поломок, хотя есть случаи работы ветряков и по 8 лет. Если Вам известны факты более продолжительной работы без поломок, поделитесь этим со всеми на нашем форуме.
  • Необходимость ежегодного технического обслуживания для поддержания ветрогенератора в рабочем состоянии.
  • Замерзание смазки при отрицательных температурах приводит к невозможности старта ветряка зимой.
  • Свист маломощных ветряков, работающих на высоких оборотах при большой скорости ветра — не доставит удовольствия ни Вам, ни Вашим соседям.
  • Низкочастотный инфразвук мощных ветрогенераторов при любой скорости ветра и маломощных при небольшой скорости ветра — как известно, инфразвук оказывает отрицательное влияние на здоровье человека и всего живого. Именно по этой причине промышленные ветроэлектростанции расположены на значительном удалении от жилых массивов.

Подведём итог:

Использование ветрогенератора, как дополнительного источника энергии для солнечной электростанции имеет экономический смысл только в местности, где часто дуют ветры, при условии, что есть возможность его установки вдали от жилья. При этом необходимо устанавливать надежные мощные модели с мощностью от 10 кВт и обязательно проводить их ежегодное техобслуживание.

О том, имеет ли экономический смысл установка солнечных батарей, читайте здесь.

 

Ветрогенератор или солнечные батареи — вот в чем вопрос 🙂

Портативная солнечная электростанция: плюсы и минусы

Портативная солнечная электростанция способна обеспечить минимальные потребности в электричестве. Такие устройства обладают небольшими размерами и массой, могут легко транспортироваться на большие расстояния. Малогабаритные модели умещаются в рюкзаке, а более крупные укладываются в багажник легкового автомобиля.

Общие сведения

Портативные солнечные панели относятся к альтернативным источникам энергии. Их работа основана на принципе преобразования светового потока в электричество. Мини-станции изготавливаются в виде жестких панелей или гибкого полотна, которое можно свернуть в рулон. С лицевой стороны устанавливаются фотоэлектрические элементы на основе кремния, окрашенные в черный цвет.

Более дорогостоящие портативные модели представляют собой целый комплекс, включающий в себя не только панели, но и другие компоненты – аккумулятор, инвертор и т.д. При помощи стандартного сетевого адаптера можно легко зарядить смартфон, видеокамеру, ноутбук, планшет и другое оборудование. Одновременно на зарядку можно ставить сразу несколько устройств, нужно всего лишь откинуть крышку, чтобы солнечные лучи попали на панель. Станция разворачивается для работы буквально за несколько секунд.

Для подключения блоков питания предусмотрена стандартная стабилизированная розетка на 220 вольт. Поэтому в нее включается любое оборудование, в том числе переносные холодильники и жидкокристаллические телевизоры. Станция эксплуатируется при любой погоде, поскольку сам корпус и панель разъемов сделаны в герметичном исполнении. Защита от ударов и падений обеспечивается за счет высококачественного толстого пластика и усиленных углов всей конструкции.

Мини-станции по своему функционированию разделяются на следующие типы:

  • Постоянно действующие. Считаются самыми дорогими моделями. Они без перерыва собирают энергию в течение всего светового дня и постоянно подзаряжают аккумулятор.
  • Временного действия. Эти панели вначале осуществляют зарядку аккумулятора, и только после его заполнения энергия поступает к приборам.
  • Прямого действия. Относятся к наиболее дешевым устройствам. Панели подключаются напрямую к потребителям и нормально работают только при активном солнечном свете.

Жесткие мини-панели успешно применяются на дачах, в охотничьих домиках и на других объектах, где централизованное подключение к сети невозможно или нецелесообразно.

Мини-электростанции для дома и дачи

Основное преимущество портативной электростанции, применяемой на даче, заключается в ее легком и быстром развертывании.

Солнечная электростанция состоит из одной или нескольких панелей, от которых зависит общая производительность установки. Такие комплекты удобны для транспортировки и без усилий поднимаются на крышу. Каждая панель устанавливается в наиболее удобном месте, после чего они соединяются между собой в общую сеть и подключаются к аккумуляторной батарее. На такое развертывание обычно затрачивается не более 2-3 часов, а если монтаж выполняется на земле, то времени уходит еще меньше.

Большинство портативных электростанций не могут полноценно обеспечивать электричеством дачу, а тем более дом. Как правило, они требуются для питания только самых необходимых приборов – телевизора, холодильника и других, без которых невозможно обойтись. То есть, во многих случаях мощная мобильная солнечная электростанция не требуется, и даже использование наиболее простого и дешевого варианта значительно облегчит положение и повысит комфорт в полевых условиях.

Выбор станции осуществляется исходя из реальных потребностей. Например, установки, производительностью менее 5 кВт в сутки относятся к слабым и применяются в течение короткого времени с минимальным количеством приборов. Более мощные устройства значительно расширяют возможности, но и стоят они значительно дороже.

Солнечные панели на 5 и 10 кВт

Наибольший эффект портативные батареи способны дать при использовании в регионах с большим количеством солнечных дней и высокой световой активностью. Одни и те же приборы на Севере не будут столь эффективны, а во многих случаях они практически не работают. Конечно, существуют устройства с высокой производительностью, функционирующие при любой погоде, и обладающие повышенным КПД. Однако их невыгодно приобретать для нерегулярного использования из-за очень высокой цены. Поэтому большинство пользователей предпочитают обычные панели, способные выдавать от 5 до 10 кВт в сутки.

Если рассматривать панели с минимальными возможностями, то 5 кВт обычной семье может и не хватить. То есть, маломощная портативная солнечная электростанция просто не потянет всю бытовую технику. Однако, если правильно спланировать работу и распределить ресурсы, требующиеся именно в данный момент, то вполне возможно обойтись и малыми запасами электричества. Холодильник будет работать постоянно, а другие приборы придется использовать только по необходимости. В любом случае, это будет лучше полного отсутствия электропитания.

Более мощные мини-станции способны производить до 10 кВт в сутки. Такая установка в состоянии обеспечить необходимые комфортные условия. То есть, кроме работы основных приборов, появится горячая вода, отопления и другие полезные функции. Если дача посещается лишь периодически, то такая мощность может и не потребоваться. Но, поскольку полученная электроэнергия все равно является бесплатной, ее можно смело использовать без оглядки на приборы учета.

Электростанции, производящие свыше 10 кВт в сутки, крайне редко применяются в качестве временных портативных устройств. В большинстве случаев такая необходимость отсутствует, а переплата за такую панель будет очень заметной. Повышенная мощность батареи чаще всего остается невостребованной.

Преимущества и недостатки

Основным достоинством портативных электростанций является их полная автономия и возможность работы при отсутствии централизованного электроснабжения. Эти устройства позволяют совершать длительные путешествия и не ощущать при этом дискомфорта. Фотоэлектрические элементы, используемые в устройствах, считаются экологически чистыми, не загрязняющими окружающую среду. Большинство мини-электростанций отличается оригинальным дизайном и удачно вписываются в территорию дачного участка.

Солнечные панели подключаются к системам умного дома, а их энергия наиболее рационально распределяется среди потребителей. За счет этого удается получить максимальный результат.

Туристические мобильные электростанции обладают компактными размерами и небольшим весом. Один человек может легко транспортировать весь комплект оборудования, а при необходимости – быстро развернуть мини-систему электроснабжения. Несмотря на довольно высокую стоимость, компактные солнечные батареи за счет низких расходов по эксплуатации, полностью окупают себя в течение нескольких лет.

Тем не менее, несмотря на ярко выраженные плюсы, переносные солнечные электростанции имеют ряд недостатков:

  • Бесперебойная и максимально эффективная зарядка гаджетов происходит только при ясной солнечной погоде. В пасмурные дни и в зимнее время производительность таких электростанций резко снижается.
  • Высокая стоимость, которая не всегда оправдана. Из-за этого приобретение компактных панелей бывает экономически невыгодно и не оправдывает себя.
  • Несмотря на заявления производителей, реальный срок службы портативных панелей составляет не более 3-5 лет. Под действием атмосферных осадков происходит порча защитного стекла, солнечные лучи постепенно выжигают слой кремния и КПД батареи через определенное время становится значительно ниже.
  • Низкая мощность по сравнению с обычными электрическими сетями. Портативные устройства способны обеспечивать питанием лишь маломощные приборы, не более 300 Вт, например, ноутбук, планшет, лампочки накаливания и т.д. Следует учесть и тот фактор, что мощность гаджетов подключенных для зарядки, должна быть ниже мощности, выдаваемой солнечной панелью как минимум на 10-15%.

АВР для генератора | SCUA

АВР для генератора - это устройство обеспечивающее подачу электроэнергии основных силовых линий и резервных источников питания. 

Источниками резервного питания могут выступать:

- бензиновый генератор

- дизельный генератор

- источник бесперебойного питания

- ветрогенератор

- солнечная электростанция

- газовый генератор

Так и силовой ввод может быть, как один, так и несколько.

Автоматика при необходимости может контролироваться и управляться дистанционно.

Удаленное управление мониторинг может осуществляться с использованием как интернета, так и GSMканалам связи.

АВР для генератора может контролировать и управлять несколькими источниками резервного питания, например,при следующих алгоритмах работы:

- приоритетным источником резервного питания выступает источник бесперебойного питания, вторичным миниэлектростанция, она запускается при низком заряде аккумуляторных батарей ИБП и работая заряжает аккумуляторы ИБП, при этом питает необходимые электропотребители

- первоочередным источником резервного питания выступает маломощная электростанция, но при повышении нагрузки запускается более мощная электростанция

 

- первоочередным источником резервного питания выступает солнечная электростанция, вторичным миниэлектростанция (бензин, дизель или газ). При наличии солнца электроэнергия преобразуется в необходимое напряжение и питает нагрузку, при отсутствии солнца и снижении уровня напряжения АКБ запускается миниэлектростанция, она заряжает аккумуляторы солнечной станции и питает необходимую нагрузку

Кроме этих конфигураций можно реализовать и другие, в соответствии с техническим заданием.

Во всех вышеуказанных конфигурациях резервирования, связующим звеном выступает щит автозапуска. Реализовывая подобную систему, особое внимание необходимо уделить правильному определению технического задания. В этом Вам помогут специалисты сервисного центра, получить консультацию можно здесь https://service-centr.com.ua/montazh-i-podklyuchenie

При этом важно учитывать специфику нагрузки и источников резервного питания, так как они в случаи неправильного конфигурирования могут конфликтовать друг с другом, что негативно отразится на работе всей системы в целом.

При установке щита автозапуска на улице, необходим соответствующий класс защиты от воздействия окружающей среды и природных осадков.

С целью повышения надежности работы системы резервирования, на АВР-автоматике для генератора, рекомендуем предусмотреть режим «бай пас».

Автозапуск генератора может комплектоваться различными контакторами с учетом конкретной задачи.

Автозапуск корректно работает с генератором, только при условии правильно выполненной адаптации.

Получить консультацию и приобрести АВР, Вы можете в нашем сервисном центре https://service-centr.com.ua/

Контактные телефоны 044 388 90 40; 050 330 55 08

Следующие атомные станции будут маленькими, стройными и безопасными

В течение последних 20 лет будущее ядерной энергетики находилось в лаборатории высокого уровня, спрятанной в кампусе Университета штата Орегон в западной части штата. Этот прототип реактора, управляемый NuScale Power, энергетическим стартапом из Орегона, представляет собой новую главу в охваченной конфликтами и политически запутанной саге об атомных электростанциях.

Реактору NuScale не потребуются массивные градирни или обширные аварийные зоны.Его можно построить на заводе и отправить в любое место, независимо от того, насколько удаленно. Обширное моделирование показывает, что он может справиться практически с любой аварийной ситуацией без аварии. Одна из причин заключается в том, что здесь практически не используется ядерное топливо, по крайней мере, по сравнению с существующими реакторами. Это также небольшая часть размера своих предшественников.

Это хорошие новости для планеты, охваченной климатическим кризисом. Ядерная энергия получает плохую репутацию в некоторых кругах защитников окружающей среды, но многие эксперты в области энергетики и политики согласны с тем, что расщепление атомов станет неотъемлемой частью декарбонизации мирового электричества.В США на ядерную энергию приходится около двух третей всей чистой электроэнергии, но существующие реакторы быстро подходят к концу своего нормативного срока службы. В США строятся только два новых реактора, но они на миллиарды долларов превышают бюджет и на годы отстают от графика.

Введите небольшой модульный реактор, предназначенный для объединения нескольких реакторов в один блок. Вам нужно немного энергии? Установите всего несколько модулей. Хотите заправить растущий город? Добавьте еще несколько.Намного проще подобрать подходящую силовую установку для широкого круга ситуаций. Поскольку они маленькие, эти реакторы могут производиться серийно и отправляться в любое место небольшими частями. Возможно, самое главное, небольшие модульные реакторы могут использовать преимущества нескольких механизмов охлаждения и безопасности, недоступных их старшим братьям, что почти гарантирует, что они не станут следующим Чернобылем.

NuScale использует легководный реактор - безусловно, самый распространенный тип реактора на коммерческих атомных электростанциях, - но на этом сходство заканчивается.Реактор NuScale составляет 65 футов в высоту и 9 футов в диаметре, и он размещен в контейнере, который лишь немного больше. Примерно размером с два школьных автобуса, сложенных встык, вы можете разместить около 100 из них в камере содержания большого обычного реактора. Тем не менее, этот небольшой реактор может вырабатывать 60 мегаватт энергии, что составляет примерно одну десятую самого маленького действующего реактора в США на сегодняшний день.

«Уменьшение размеров» дает большие преимущества, - говорит Хосе Рейес, соучредитель и технический директор NuScale.Они безопаснее, отчасти потому, что они достаточно малы, чтобы находиться в подземных водоемах. Если реактор протекает, тепло может медленно распространяться в бассейн. Это также означает, что реакторы могут быть построены ближе к тем местам, где требуется их мощность, без 10-мильного защитного буфера, который должен иметь обычный завод.

Комиссия по ядерному регулированию рассматривает проект NuScale с 2016 года; если комиссия даст свое согласие, компания наконец-то сможет приступить к строительству первого в своем роде промышленного реактора.Процесс проверки жесток - NuScale представила техническое приложение на 12 000 страниц - и, вероятно, продлится как минимум еще год. Но компания уже получила разрешение на строительство своей первой 12-реакторной установки в Национальной лаборатории Айдахо, которая может начать поставлять электроэнергию населению в западных штатах уже в 2026 году.

Малые модульные реакторы могут стать первыми крошечными атомными станциями, которые будут производить это в сети США, но они не будут последними. Министерство энергетики также заинтересовано в микрореакторах - ядерной установке, работающей по принципу «включай и работай», которая обычно вырабатывает менее 50 мегаватт электроэнергии.В то время как небольшие модульные реакторы лучше подходят для промышленных процессов и других мощных нагрузок, микрореакторы идеально подходят для небольших нужд, таких как питание удаленной военной базы или поддержание света в изолированном сообществе на Аляске. Но в будущем они также могут служить «постоянно работающим» источником безуглеродной энергии в городах.

Атомная промышленность делает большую ставку на малые электростанции

До сих пор для выработки ядерной энергии требовались массивные объекты, окруженные акрами зданий, электрическая инфраструктура, дороги, автостоянки и многое другое.Атомная промышленность пытается изменить эту картину - сокращаясь.

Попытки построить первый в стране «усовершенствованный малый модульный реактор» (ММР) в Айдахо находятся в стадии реализации, и он будет введен в эксплуатацию к середине 2020-х годов. Проект сделал важный шаг вперед, когда стоящая за ним компания NuScale получила важный сертификат безопасности от Комиссии по ядерному регулированию.

Но, по данным Международного агентства по атомной энергии, первые из них могут вырабатывать электроэнергию к 2020 году в Китае, Аргентине и России.

Споры о том, стоит ли развивать эту технологию, продолжаются, но атомная промышленность не ждет вердикта. Как ученый-энергетик, я не думаю, что так должно быть. Это новое поколение меньших по размеру и более технологичных реакторов предлагает множество преимуществ, включая конвейерный подход к производству, значительно сниженный риск расплавления и большую гибкость с точки зрения того, где они могут быть размещены.

Насколько маленький маленький?

Мощность большинства небольших модульных реакторов, находящихся в настоящее время в производстве, составляет от 50 мегаватт - примерно достаточной мощности для 60 000 современных U.С. дома - и 200 мегаватт. Существуют конструкции еще меньших «мини» или «микрореакторов», которые вырабатывают всего 4 мегаватта.

Напротив, построенные сегодня полноразмерные ядерные реакторы будут вырабатывать около 1000–1600 мегаватт электроэнергии, хотя многие из них, построенные до 1990 года, в том числе более половины из 99 реакторов, действующих в США, меньше этого.

Построенные сегодня полноразмерные ядерные реакторы будут вырабатывать около 1000–1600 мегаватт электроэнергии, хотя многие из них, построенные до 1990 года, меньше этого.

Но небольшие ядерные реакторы на самом деле не новы. Больше всего в Индии - 18 реакторов мощностью от 90 до 220 мегаватт, построенных в период с 1981 по 2011 годы.

США, Россия, Китай, Индия, Франция и Великобритания эксплуатируют сотни атомных подводных лодок и авианосцев. У России есть десятки атомных ледоколов, курсирующих по Арктике, и ее первая плавучая атомная электростанция будет развернута в 2019 году недалеко от города Певек в Восточной Сибири.

Сибирский завод заменит четыре 12-мегаваттных реактора, построенных Советским Союзом в 1970-х годах для питания отдаленного города и административного центра, а также для горных работ и бурения нефтяных скважин.

Даже несмотря на то, что реакторы будут небольшими, они могут работать на гораздо более крупных электростанциях с несколькими реакторами. NuScale, например, хочет установить 12 реакторов на своей первоначальной площадке в Айдахо. По последним прогнозам компании, его общая мощность составит 720 мегаватт.

Глобальная тенденция

Частные и государственные компании стремятся построить эти малые электростанции примерно в десятке стран, включая США и Великобританию.

Франция, которая получает три четверти электроэнергии за счет ядерной энергии. , и Канада вскоре может присоединиться к драке.

Этот глобальный интерес к малогабаритным модульным реакторам вызван тем, что больше стандартных ядерных реакторов выводится из эксплуатации, чем строится.

Некоторые преимущества

Сторонники этих усовершенствованных малых модульных реакторов говорят, что их будет легче построить и они будут более гибкими с точки зрения размещения, чем более крупные реакторы. Слово «модульные» относится к тому, как они будут построены в заводских условиях, готовые к транспортировке либо полностью собранными, либо в виде легко соединяемых частей автомобильным, железнодорожным или морским транспортом.

Эти реакторы потенциально могут питать сельские города, промышленные предприятия, горные районы и военные базы, а также городские районы и порты. Небольшие модульные реакторы также могут оказаться полезными для промышленного использования.

Малые модульные реакторы будут отличаться от уже развернутых меньших реакторов из-за их новых технологий. Эти достижения призваны сделать их менее вероятными или даже невозможными для их плавления или взрыва, как это произошло во время аварии на Фукусиме в Японии.

Электростанции, на которых будут расположены эти небольшие реакторы, будут иметь дополнительную защиту от саботажа и кражи радиоактивных материалов.Например, они могут быть оборудованы системами охлаждения, которые продолжают работать, даже если нет операторов и пропадает вся электроэнергия. Во многих случаях весь реактор и парогенерирующее оборудование будут находиться под землей для защиты этих объектов во время стихийных бедствий, таких как землетрясение и цунами, которые привели к расплавлению трех реакторов Фукусима-дайити.

Во многих случаях весь реактор и парогенерирующее оборудование будут находиться под землей для защиты этих объектов во время стихийных бедствий.

Как и возобновляемые источники энергии, ядерная энергия не выделяет углерода. И по сравнению с ветровой и солнечной энергией, которые являются непостоянными источниками, или гидроэнергетикой, на которую влияют сезонные изменения и засухи, она работает постоянно и занимает гораздо меньшую площадь.

В результате небольшие модульные реакторы могут быть объединены с возобновляемыми источниками вместо угольных электростанций или станций, работающих на природном газе. Тем не менее, им, вероятно, придется конкурировать с передовыми системами хранения энергии на этом рынке.

Проблемы и затраты

Оживутся ли эти преимущества, очевидно, еще предстоит увидеть после того, как эти реакторы будут развернуты.Некоторые эксперты скептически относятся к обещаниям и ожиданиям отрасли.

Хотя небольшие модульные реакторы предназначены для производства меньшего количества радиоактивных отходов, чем стандартные, более крупные реакторы для того же количества энергии, вопрос о том, где безопасно захоронить ядерные отходы, остается нерешенным.

Малые модульные реакторы сталкиваются с другими проблемами, в том числе созданными ими самими.

Большой интерес к потенциальному глобальному рынку побудил многие компании предложить свои собственные индивидуальные конструкции реакторов.На мой взгляд, версий уже слишком много. Вскоре произойдет встряска.

Большой интерес к потенциальному глобальному рынку побудил многие компании предложить свои собственные индивидуальные конструкции реакторов.

И, особенно в США, в настоящее время нет ясности в отношении продолжительности времени, необходимого для лицензирования новых конструкций реакторов, не имеющих коммерческого опыта, что создает большую неопределенность в отношении регулирования.

Также неясно, сколько будет стоить мощность, вырабатываемая на небольших модульных реакторах.Вероятно, так будет по крайней мере в течение следующих 10-15 лет, пока несколько проектов не будут построены и введены в эксплуатацию.

Некоторые эксперты предполагают, что небольшие модульные реакторы будут размещены на уровнях, которые могут быть выше, чем для полноразмерных реакторов, строительство и эксплуатация которых обычно обходятся дороже, чем другие варианты, такие как природный газ, при том же количестве энергии. NuScale, однако, прогнозирует, что ее SMR будут более конкурентоспособными с точки зрения их стоимости.

И некоторые наблюдатели опасаются, что владельцы реакторов могут сократить расходы (PDF), чтобы снизить затраты, ставя под угрозу безопасность.

Хотя их стоимость неясна, а их преимущества по сравнению с другими вариантами энергии остаются недоказанными, я считаю, что эти небольшие реакторы, как неуглеродные источники, необходимы для решения энергетических проблем нашего времени. И весь остальной мир, похоже, готов попробовать их с США или без

Спорное будущее ядерной энергетики в США

Президент Джо Байден поставил амбициозные цели по борьбе с изменением климата: сократить вдвое выбросы углерода в США. к 2030 году и получить к 2050 году экономику с нулевым выбросом углерода.План требует, чтобы производство электроэнергии - самый простой для экологизации сектор экономики, по мнению аналитиков, - должно быть безуглеродным к 2035 году.

Откуда будет поступать вся эта чистая электроэнергия?

Несколько цифр из Управления энергетической информации США (EIA) иллюстрируют эту проблему. В 2020 году Соединенные Штаты произвели около четырех триллионов киловатт-часов электроэнергии. Около 60 процентов из них приходилось на сжигание ископаемого топлива, в основном природного газа, примерно в 10 000 генераторов, больших и малых, по всей стране.Все это электричество необходимо будет заменить - и даже больше, потому что ожидается рост спроса на электроэнергию, особенно если мы будем снабжать ею больше автомобилей.

Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, росли быстрее, чем ожидалось; вместе с гидроэлектростанцией они впервые в истории превзошли уголь в 2019 году и теперь производят 20 процентов электроэнергии в США. В феврале EIA прогнозировало, что возобновляемые источники энергии будут производить более 40 процентов к 2050 году - возможно, значительный рост, но все еще намного меньше того, что необходимо для декарбонизации энергосистемы к 2035 году и предотвращения климатического кризиса.

Эта устрашающая проблема недавно заставила некоторых защитников окружающей среды пересмотреть альтернативу, которой они долгое время опасались: ядерная энергия.

В октябре прошлого года ротор турбины был установлен на четвертом блоке завода Vogtle, одном из двух строящихся реакторов.

Фотография Georgia Power Company

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

У ядерной энергетики есть много возможностей. Его углеродный след эквивалентен ветру, меньше солнечного и на несколько порядков меньше угля.Атомные электростанции занимают гораздо меньше места на ландшафте, чем солнечные или ветряные электростанции, и они производят электроэнергию даже ночью или в безветренные дни. В 2020 году они произвели в США столько же электроэнергии, сколько возобновляемые источники энергии, то есть пятую часть от общего количества.

Но бушуют споры о том, должна ли атомная энергетика стать важной частью решения проблемы климата в США. Большинство американских атомных станций сегодня приближается к концу своего проектного срока службы, и только одна была построена за последние 20 лет. Сторонники ядерной энергетики в настоящее время делают ставку на конструкции следующего поколения, такие как небольшие модульные версии обычных легководных реакторов или усовершенствованные реакторы, которые должны быть более безопасными, дешевыми и гибкими.

«За последние полвека мы так мало внедрили нововведений, что нам еще многое предстоит сделать», - говорит Эшли Финан, директор Национального центра реакторных инноваций в Национальной лаборатории штата Айдахо.

Тем не менее, расширение ядерной энергетики сталкивается с некоторыми серьезными препятствиями, и вечные опасения по поводу безопасности и долгоживущих радиоактивных отходов, возможно, не являются самыми большими: критики также говорят, что ядерные реакторы просто слишком дороги и требуют слишком много времени для строительства, чтобы иметь много пользы. помочь с климатическим кризисом.

Президент Дуайт Эйзенхауэр выступил с речью «Атомы для мира» перед Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций 8 декабря 1953 года, через восемь лет после того, как два японских города были разрушены американскими атомными бомбами, а также США и Советский Союз. подготовка к ядерной войне.

IAEA Imagebank, United Nations, New York

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Бомбы на орала

Испытательный реактор в Национальной лаборатории Айдахо, где сейчас работает Финанс, произвел первую электрическую энергию из ядерной энергии в 1951 году.Его успех вскоре был провозглашен в знаменитой речи президента Дуайта Эйзенхауэра «Атомы за мир» в Организации Объединенных Наций в 1953 году. Арджун Махиджани, физик-ядерщик, который руководит некоммерческим Институтом исследований энергетики и окружающей среды, отмечает, что речь была произнесена вскоре после испытательного термоядерного взрыва в Советском Союзе, когда атомные страхи были на пике.

«По сути, он сказал, что это слишком мрачно и мрачно - дайте мне сказать что-нибудь хорошее», - объясняет Махиджани. Речь Эйзенхауэра открыла новую ядерную эру: глобальный интерес к ядерной энергетике резко вырос, и страны по всему миру начали строить большие реакторы, часто с использованием технологий и опыта из Соединенных Штатов.

К 1996 году ядерная энергия обеспечивала 17,6% мировой электроэнергии. Сегодня этот показатель снизился примерно до 10 процентов. Авария на Фукусиме в 2011 году стала главной причиной спада. С тех пор 48 ядерных реакторов Японии в основном не работали; Германия закрыла 11 из 17 своих реакторов и намерена закрыть оставшиеся шесть к 2022 году. Бельгия, Испания и Швейцария также свертывают свои ядерные программы.

Соединенные Штаты, которые по-прежнему являются крупнейшим в мире производителем ядерной электроэнергии, в настоящее время имеют 94 реактора в 28 штатах.Но после аварии на Три-Майл-Айленде в 1979 году, когда реактор частично расплавился недалеко от Мидлтауна, штат Пенсильвания, энтузиазм в отношении ядерной энергии угас.

Средний возраст американских электростанций, которым разрешено эксплуатировать 40 лет, составляет 39 лет; за последнее десятилетие по крайней мере пять были выведены из эксплуатации досрочно, в основном потому, что эксплуатационные расходы и более дешевые источники энергии сделали их слишком дорогими в эксплуатации.

Последнее закрытие произошло на прошлой неделе, 30 апреля, когда был остановлен второй из двух реакторов на электростанции Индиан-Пойнт на реке Гудзон к северу от Нью-Йорка.Еще несколько лет назад эти реакторы обеспечивали четверть энергии города. В масштабах всей страны EIA прогнозирует, что производство ядерной энергии сократится на 17 процентов в период с 2018 по 2025 год.

На церемонии благодарения рабочих на АЭС Индиан-Пойнт шлемы были повешены на заборе, чтобы обозначить потерянные рабочие места. Завод, который когда-то поставлял четверть электроэнергии в Нью-Йорк, закрылся 30 апреля 2021 года.

Фотография Кены Бетанкур, Getty Images

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

С опозданием и превышением бюджета

Хотя противодействие окружающей среде могло быть основной силой, сдерживающей развитие ядерной энергетики в 1980-х и 90-х годах, сейчас самой большой проблемой могут быть затраты. В последнее время в США было построено несколько атомных станций, потому что их строительство здесь очень дорогое, что делает их стоимость энергии высокой.

Якопо Буонджорно, профессор ядерных наук и инженерии Массачусетского технологического института, возглавил группу ученых, которые недавно завершили двухлетнее исследование, посвященное изучению будущего ядерной энергетики в США.С. и западная Европа. Они обнаружили, что «без снижения затрат ядерная энергия не будет играть значительной роли» в декарбонизации электроэнергетики.

«На Западе атомная промышленность в значительной степени утратила способность строить большие станции», - говорит Буонджорно, указывая на усилия Southern Company по добавлению двух новых реакторов на завод Vogtle в Уэйнсборо, штат Джорджия. Они строятся с 2013 года, сейчас они превышают бюджет на миллиарды долларов - стоимость увеличилась более чем вдвое - и на годы отстают от графика.Во Франции, занимающей второе место после США по производству ядерной энергии, новый реактор во Фламанвилле запаздывает на десять лет и более чем в три раза превышает бюджет.

«Мы явно потеряли ноу-хау для строительства традиционных атомных электростанций гигаваттного масштаба», - говорит Буонджорно. Он и его коллеги обнаружили, что поскольку в США в течение десятилетий не строились новые заводы, команды, работающие над таким проектом, как Vogtle, не имели опыта обучения, необходимого для эффективного выполнения работы. Это приводит к задержкам строительства, что увеличивает расходы.

В других странах реакторы все еще строятся с меньшими затратами, «в основном там, где строятся проекты в рамках бюджета и по графику», - объясняет Финан. Лидируют Китай и Южная Корея. (Чтобы быть справедливым, некоторые из недавних крупномасштабных реакторов в Китае также имели перерасход и задержки.)

«Стоимость атомной энергетики в Азии составляла четверть или меньше стоимости нового строительства на Западе», - говорит Финан. . Согласно отчету Finan и Массачусетского технологического института, одна из причин - гораздо более низкие затраты на рабочую силу, а другой - более эффективное управление проектами.

Исследование MIT предполагает, что стандартизация конструкций реакторов и многократное строительство одного и того же реактора является ключом к снижению затрат. Один из способов сделать это может заключаться в использовании небольших модульных реакторов (SMR), которые обычно считаются менее 300 мегаватт по сравнению с 1000 мегаватт традиционной атомной электростанции. По словам Буонджорно, их меньший размер может позволить встраивать компоненты этих реакторов на заводах, обеспечивая экономию производства и сокращая время строительства и неопределенности.Небольшие реакторы можно было использовать по отдельности или объединить в одну большую электростанцию.

В США компания NuScale недавно получила одобрение сертификации конструкции от Комиссии по ядерному регулированию для своего SMR, первой и единственной компании, сделавшей это. Его реактор представляет собой миниатюрную версию традиционного реактора, в котором вода под давлением охлаждает активную зону, в которой происходит ядерное деление. Но в конструкции NuScale весь реактор погружен в бассейн с водой, предназначенный для защиты от случайного расплавления.

NuScale надеется построить 12 из этих реакторов для производства 720 мегаватт в Национальной лаборатории Айдахо в качестве пилотного проекта. Его поддержало Министерство энергетики США, которое выделило до 1,4 миллиарда долларов на демонстрацию технологии. NuScale планирует продать станцию ​​энергетическому консорциуму под названием Utah Associated Municipal Power Systems.

В прошлом году восемь из 36 коммунальных предприятий консорциума отказались от проекта, сославшись на его стоимость. Компания недавно объявила, что реализация проекта будет отложена до 2030 года, а стоимость вырастет с 4 долларов.От 2 млрд до 6,1 млрд долларов.

Противники ядерного оружия указывают на это последнее разочарование как на еще один пример того, почему ядерная энергия не справляется с этой задачей.

«Если ваш первый SMR не будет построен до конца 2020-х годов, а затем вам придется его включить, не говоря уже о создании совершенно новой глобальной цепочки поставок, вы достигнете нулевых выбросов к 2035 году?» - спрашивает Махиджани из IEER. «Вы не можете сделать значительный вклад вовремя». Он добавляет, что длительная история перерасхода средств и задержек в отрасли особенно проблематична при рассмотрении климатических обязательств.«Здесь нет места серьезным ошибкам».

Атомная электростанция Сан-Онофре закрылась в 2013 году, что привело к увеличению выбросов углекислого газа в Калифорнии.

Фотография Майка Блейка, Reuters

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Переменная и неопределенная сеть

В электрической сети предложение должно точно соответствовать постоянно меняющемуся спросу; на данный момент нет больших резервуаров для хранения электронов, подобных тем, которые есть у нас для воды.Возобновляемые источники энергии усложняют этот баланс, потому что они производят нестабильную подачу электроэнергии - когда облачно или не дует ветер, энергосистеме требуется больше энергии из других источников.

Будущее ядерной энергетики будет частично зависеть от того, насколько хорошо она сможет сбалансировать сеть, которая все больше полагается на возобновляемые источники энергии. Ядерная энергия традиционно считалась источником энергии базовой нагрузки - реакторы запускаются как можно чаще, чтобы распределить их огромные постоянные затраты на наибольшее количество киловатт-часов.В отличие от газовых турбин, которые можно включать и выключать за секунды, чтобы «следовать за нагрузкой», реакторам требуется час или больше, чтобы сократить свою выработку вдвое.

Дело не в том, что реакторы не могут следовать за нагрузкой; они просто медленнее. «Они могут и делают, потому что должны», - говорит Буонджорно. «Это просто никогда не было привлекательным экономическим предложением».

Прошлой осенью Министерство энергетики выделило по 80 миллионов долларов каждой двум компаниям, работающим над усовершенствованными конструкциями реакторов, частично предназначенными для решения этой проблемы. Первый, TerraPower, стартап, основанный Биллом Гейтсом, работает над реактором с натриевым охлаждением, который вместо того, чтобы использовать тепло непосредственно для привода турбины и выработки электроэнергии, хранит тепло в резервуаре с расплавленной солью, где оно может храниться. используются для выработки электроэнергии при необходимости.

Второй грант был предоставлен компании под названием X-energy на газоохлаждаемый реактор, который работает при очень высоких температурах, производя пар, который подходит для промышленных процессов, а также для выработки электроэнергии. Такое «переключение нагрузки», как говорят Финан и Буонджорно, может помочь ядерным реакторам управлять переменным спросом на электроэнергию, одновременно помогая декарбонизировать промышленность. Небольшие реакторы могут даже быть размещены рядом с заводом, который требует как тепла, так и электричества.Однако производимые ими высокоактивные радиоактивные отходы необходимо будет вывозить в централизованное место для управления.

Но, хотя и многообещающе, ни одна из этих новых разработок не развивается достаточно быстро, чтобы соответствовать целям Байдена. Представители Министерства энергетики назвали свое решение поддержать эти два пилотных проекта, которые должны быть полностью введены в эксплуатацию к 2028 году, «их самым смелым шагом».

Между тем, есть более прямой способ сбалансировать изменчивость возобновляемых источников энергии: хранить электроэнергию в батареях.Рынок аккумуляторных батарей для коммунальных служб стремительно растет; она увеличилась на 214 процентов в 2020 году, и EIA прогнозирует, что емкость аккумуляторных батарей вырастет с нынешних 1600 мегаватт до 10700 к 2023 году.

Махиджани считает, что ядерная энергия не понадобится для балансировки энергосистемы. Исследование, которое он провел в 2016 году для штата Мэриленд, показало, что увеличение емкости аккумуляторов в сочетании со стимулами для потребителей сокращать потребление электроэнергии в часы пик почти позволит коммунальным предприятиям сбалансировать изменчивость возобновляемых источников энергии.

Им просто нужно сохранить немного энергии в виде водорода, который можно получить, пропустив возобновляемую электроэнергию через воду, а затем преобразовать обратно в электричество в топливном элементе. По словам Махиджани, в настоящее время этот процесс очень дорогостоящий, но «до тех пор, пока он не огромен, он доступен».

Окно возможностей

Во всем мире ядерная энергетика может стать важным игроком в ближайшие десятилетия. По данным торговой группы Всемирной ядерной ассоциации, Китай, крупнейший производитель парниковых газов, увеличил производство ядерной энергии на 6 процентов в 2020 году и в настоящее время строит 17 новых реакторов.Индия строит шесть. Маловероятно, что США в ближайшее время с этим справятся.

Эксперты резко расходятся во мнениях относительно необходимости строительства новых атомных электростанций в США.Некоторые модели предполагают, что при правильных политических стимулах можно будет выполнить поставленную Байденом цель к 2035 году по декарбонизации энергосистемы за счет использования только возобновляемых источников энергии.

Существующие атомные станции - совсем другое дело. Преимущество сохранения их в сети на данный момент более широко признано, хотя Махиджани, например, утверждает, что их безуглеродную энергию можно было бы дешевле заменить, инвестировав в новые ветряные и солнечные системы.

Поскольку они уже построены, эти реакторы, по сути, представляют собой невозвратные затраты, и, поскольку большинство из них были подключены к сети в течение десятилетий, они уже обесценились. Тем не менее, во многих местах их энергия должна конкурировать на рынке, что некоторым может не удаться. Это было одним из факторов, повлиявших на решение о закрытии Indian Point, признала владелец завода Entergy Corporation.

Состояние существующих станций имеет большое значение: включая Индиан-Пойнт, семь гигаватт ядерной энергии находятся под угрозой отключения до 2026 года из-за низких цен на электроэнергию.

«Вывод из эксплуатации атомных электростанций полностью уничтожает прибыль от возобновляемых источников энергии», - говорит Буонджорно. Когда в 2013 году была закрыта АЭС Сан-Онофре, которая производила около 8 процентов электроэнергии в Калифорнии, местные затраты на электроэнергию увеличились, а выбросы углекислого газа в Калифорнии увеличились на 9,2 миллиона тонн в следующем году.

Согласно отчету Массачусетского технологического института, в следующем десятилетии наиболее рентабельная и надежная сеть будет обеспечиваться за счет энергобаланса. «Наш анализ показывает, что большая доля ядерной энергии, большая доля возобновляемых источников энергии, а некоторые хранилища являются лучшим сочетанием, которое является низкоуглеродным, надежным и с наименьшими затратами», - говорит Буонджорно.

Соавтор Майкл Коррадини, бывший директор Энергетического института штата Висконсин, говорит, что федеральная политика, поощряющая наиболее рентабельную низкоуглеродную энергию, независимо от технологии, имеет наибольший смысл. Налогообложение углерода является одним из примеров технологически нейтральной энергетической политики; стандарт возобновляемой энергии, подобный тому, что Байден предложил в своем пакете инфраструктуры, может быть другим. «Если вы облагаете налогом углерод, люди переходят на более экономичные виды топлива», - говорит Коррадини.

В конце концов, «нам нужна всеобъемлющая политика».

Лоис Паршли - независимый журналист. Следуйте за ней в Twitter @loisparshley.

Почему небольшие модульные реакторы будут определять будущее ядерных дебатов

Подписаться

Будьте в курсе ваших любимых тем

Авторы хотели бы поблагодарить Шеннон Куинн, , вице-президента по науке, технологиям и коммерческому надзору в Atomic Energy of Canada Limited, и Сета Грэ , президента и генерального директора Lightbridge за их вклад в эту статью.

SMR сейчас привлекают внимание правительств и поставщиков электроэнергии по всему миру, и даже несмотря на то, что они являются относительно молодой концепцией, судя по сторонникам, стоящим за ней, это не будет актуальным еще долго

Судно «Академик Ломоносов», названное в честь русского ученого XVIII века и стоящее на якоре у арктического побережья России, - удивительное место, где можно найти будущее ядерной энергетики. Тем не менее, на данный момент на барже находится единственный в мире действующий малый модульный реактор (SMR), атомная станция, которая производит достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить энергией город с населением около 100 000 человек.

SMR - это относительно новая концепция, но, судя по выстраивавшимся за ней сторонникам, так долго не будет. Новоизбранный президент США Джо Байден уже дал понять, что они должны сыграть ключевую роль в инвестициях крупнейшей мировой экономики в чистую энергию на сумму 2 триллиона долларов, а премьер-министр Великобритании Борис Джонсон также заявил, что вложит деньги в эту концепцию. И это не только правительства; такие компании, как EDF - крупнейший в мире оператор атомных станций - и Rolls -Royce отстаивают будущую роль SMR.

SMR сейчас привлекают внимание правительств и поставщиков электроэнергии по всему миру из-за того, что они предлагают дополнительные возможности. Они могут обеспечить надежную энергию как в виде электричества, так и тепла. Тепло может помочь снизить выбросы в углеродоемких отраслях, таких как производство стали и цемента, в то время как электроэнергия предлагает энергию базовой нагрузки, которая может помочь поддержать более прерывистые поставки из возобновляемых источников энергии, таких как ветер и энергия. SMR предлагает шаг вперед по сравнению с существующим миром ядерной энергетики.

В 1954 году Советский Союз запустил первую в мире атомную электростанцию, отправив вырабатываемую на атомных электростанциях электроэнергию в энергосистему, создав совершенно новую отрасль, которая обещала обеспечить бесперебойное снабжение надежной энергией. Тем не менее, эта мечта столкнулась с трудностями, чтобы реализовать свой потенциал. Несмотря на то, что ядерная энергия является безопасным безуглеродным источником энергии, стоимость и масштаб проектов, а также крупные инциденты на Три-Майл-Айленде, Чернобыле и Фукусиме угрожают подорвать отрасль.Однако появление SMR предлагает решение многих из этих проблем.

400

ядерных энергетических реактора находятся в эксплуатации по всему миру

Ящик для ядерных

Ядерные реакторы вырабатывают электроэнергию практически без выбросов, что означает, что они могут сыграть решающую роль в глобальных усилиях по снижению выбросов и достижению парижских климатических целей. На мировой энергетический сектор приходится примерно одна треть глобальных выбросов, при этом сжигание ископаемого топлива по-прежнему является доминирующим источником.Роль возобновляемой энергии - на фоне резкого падения затрат - в последние годы выросла в геометрической прогрессии, но неспособность солнечной и ветровой энергии обеспечить надежную генерацию базовой нагрузки означает, что многие страны по-прежнему полагаются на ископаемое топливо для выполнения этой роли.

Тем не менее, правительства всего мира вынуждены заменить производство электроэнергии на ископаемом топливе. Обеспечение доступной и чистой энергии является одной из 17 целей в области устойчивого развития Организации Объединенных Наций, и к 2050 году по крайней мере 80 процентов мировой электроэнергии должно быть с низким содержанием углерода - к этому моменту потребление энергии в мире, как ожидается, увеличится более чем вдвое, - чтобы иметь реальный шанс удержать потепление в пределах 2 ° C от доиндустриального уровня.Атомные станции оказывают незначительное воздействие на окружающую среду и поддерживают чистоту воздуха. Для них требуется лишь небольшое количество топлива по сравнению с газом или углем, и они занимают лишь часть места, необходимого для ветряных и солнечных электростанций.

В настоящее время около 400 ядерных энергетических реакторов, которые работают примерно в 30 странах мира, обеспечивают около 10 процентов мирового энергоснабжения. Большая часть установленной мощности находится в западных странах, но в следующие два десятилетия прогнозируется значительный сдвиг в сторону развивающихся стран, преимущественно в Азии.В настоящее время существует неопределенность относительно планов замены или продления срока службы у доминирующих производителей во Франции, Японии и США.

80%

К 2050 году

мировой электроэнергии должны быть низкоуглеродными

Что такое SMR?

SMR в широком смысле определяются как ядерные реакторы, которые производят менее 300 МВтэ - по сравнению с более чем 1600 МВтэ, которые могут производить современные атомные электростанции.

Понятна привлекательность строительства небольших заводов на основе заданной конструкции.Заводы можно построить быстро и в соответствии с проверенными стандартами. Дополнительные установки могут быть добавлены по мере того, как требуется больше энергии, а экономия за счет масштаба может быть достигнута за счет производства большего количества единиц. Капитальные затраты также становятся управляемыми для небольших коммунальных предприятий, тогда как в настоящее время только крупнейшие игроки могут нести бремя начальных капитальных затрат и риски, связанные с некоторыми разработками.

Меньшие размеры и разнообразие реакторов также могут означать, что они могут быть построены в местах, традиционно не подходящих для атомных электростанций, и, что важно, вблизи энергоемких производств или удаленных населенных пунктов.Это позволяет им покрывать районы мира, недоступные для конкурирующих решений в области энергетики, с потенциалом замены крайне неэффективных и загрязняющих источников энергии, таких как дизельные генераторы.

SMR могут также быть развернуты на площадках выбывающих угольных электростанций, что делает новые малые атомные станции более приемлемыми на местном уровне за счет предоставления рабочих мест. Использование преимуществ существующей инфраструктуры, включая электрические распределительные устройства и турбины угольных электростанций, может снизить затраты на строительство SMR и избежать необходимости добавления новых линий электропередачи от площадок.

Широкая политическая поддержка

Правительства быстро увидели потенциал. После нескольких лет неудач в Великобритании в разработке следующего поколения больших атомных электростанций премьер-министр Джонсон пообещал финансирование и политическую поддержку для разработки нового поколения малых и усовершенствованных реакторов в рамках 10 пунктов плана его правительства по зеленой промышленной революции. .

В США президент Байден поставил перед собой цель достичь к 2035 году 100-процентного безуглеродного производства электроэнергии и сократить чистые выбросы CO 2 до нуля не позднее 2050 года.В энергетической платформе Байдена передовые ядерные технологии рассматриваются как часть «критически важных экологически чистых энергетических технологий», и его администрация также планирует создать Агентство перспективных исследовательских проектов в области климата, которое будет уделять особое внимание модульным реакторам. Во время апрельского саммита по климату под руководством США Байден пообещал сократить выбросы в стране до половины уровня 2005 года к 2030 году, подчеркнув, что мир находится в «решающем десятилетии» для борьбы с изменением климата.

Атомная промышленность не постеснялась продемонстрировать свою потенциальную роль в этой борьбе.Одновременно с двухдневным саммитом Байдена шесть торговых ассоциаций ядерной отрасли выступили с заявлением, в котором настоятельно призывали включить ядерную энергетику в борьбу с выбросами, утверждая, что масштаб и безотлагательность проблемы требуют «реалистичного, научно обоснованного подхода, учитывающего все секторов ». Чтобы обеспечить количество чистой энергии, необходимое для соблюдения углеродной нейтральности, «это потребует, чтобы мы использовали все имеющиеся в нашем распоряжении низкоуглеродные технологии. Ядерная энергия должна быть одной из этих технологий», - заявили в ассоциации.

70

В настоящее время в разработке находится почти 70 различных технологий SMR

Источник: Международное агентство по атомной энергии

Частный сектор тоже заинтересован

Некоторые из крупнейших промышленных компаний и коммунальных предприятий также поддержали эту технологию. Конструкции реакторов разрабатывались компаниями от Rolls-Royce до NuScale Power и TerraPower, которые привлекли инвестиции Билла Гейтса.По данным Международного агентства по атомной энергии, в настоящее время в разработке находится почти 70 различных технологий SMR, что является значительным скачком по сравнению с тем, что было всего пару лет назад.

EDF заявила ранее в этом году, что в ближайшее десятилетие ожидается развитие огромного мирового рынка малых реакторов для замены генераторов, работающих на ископаемом топливе. Компания планирует завершить базовый проект реактора мощностью 170 МВт к концу 2022 года и попытается убедить французское правительство построить пилотный проект примерно к 2030 году.Признаки положительные. В апреле министры Франции подписали обновленный стратегический план для французской ядерной промышленности с учетом проблем, связанных с пандемией. Для отрасли должно быть выделено почти 500 миллионов евро, из которых 70 миллионов евро будут направлены на специальные проекты, которые включают строительство прототипа SMR.

Канада выпустила свой собственный План действий по РМСМ в декабре, в котором изложена дорожная карта для разработки и внедрения технологии, которую министр природных ресурсов назвал «следующей прекрасной возможностью», поскольку страна стремится постепенно отказаться от угля и электрифицировать углерод. -интенсивные производства.Шеннон Куинн, вице-президент по науке, технологиям и коммерческому надзору в Atomic Energy of Canada Limited, правительственном агентстве, которому принадлежит крупнейшая в стране лаборатория ядерной науки и технологий, разъясняет это более четко: «ММР - реальный вариант в борьбе с изменение климата. Для достижения целей по сокращению выбросов парниковых газов необходимо задействовать все технологические возможности - возобновляемые источники энергии, атомную энергию, водород и многие другие. Для успеха нам нужны все они ». Прибалтийское государство Эстония также разрабатывает планы по тому, чтобы сделать ММР центральным элементом своего низкоуглеродного будущего.В марте Rolls-Royce и Fermi Energia - компания, основанная эстонскими специалистами в области энергетики и атомной энергетики для доставки ММР на родину - подписали Меморандум о взаимопонимании для изучения возможности развертывания ММР по всей стране.

Но дело не только в принятии решений на уровне штата; есть также возможности для более мелких, более инновационных компаний, которые были лишены доступа к более дорогостоящим и технологически продвинутым традиционным предприятиям. Появление в этой сфере как частных инвесторов, так и более мелких компаний предлагает шаговый переход от традиционного пути исследований, разработок и внедрения, финансируемых государством и финансируемых государством, и дает возможность для новых методов и подходов.

Одной из таких более мелких и инновационных компаний является Lightbridge, которая разработала новые металлические топливные стержни, которые, по ее мнению, значительно экономичнее и безопаснее, чем традиционное топливо. «У нас меньше времени, чем продолжительность типичной ипотеки, чтобы изменить структуру энергопотребления в мире», - говорит Сет Грэй, президент и генеральный директор Lightbridge. «Возобновляемые источники энергии, скорее всего, будут генерировать лишь небольшую часть чистой энергии, которая понадобится миру к 2050 году».

Для Грэ, возможно, существует слишком много технологий SMR в разработке, что может привести к слишком тонкому распределению опыта: «В конце концов, Apollo не произошел из-за того, что сотни игроков из частного сектора выбирали разные варианты», - добавляет он.Миру нужны самые надежные и экономичные методы. Это позволит более оперативно наращивать масштаб и обеспечить согласованную базовую нагрузку, которая помогает компенсировать неустойчивый характер возобновляемых источников энергии.

Когда речь заходит о технологиях SMR, речь идет не только о принятии решений на государственном уровне; есть возможности для небольших, более инновационных компаний

5%

мирового потребления энергии приходится на атомную энергию

Проблемы остаются, а именно положение

Регламент всегда был проблемой при разработке атомных станций, и, вероятно, так и останется в отношении SMR.Проблемы включают такие факторы, как сертификация проектирования, стоимость лицензий на строительство и эксплуатацию, и препятствия, вероятно, останутся здесь.

Риск, связанный с лицензированием, долгое время был сложным и противоречивым вопросом в ядерной энергетике и привлек значительное внимание политиков, общественности и защитников окружающей среды. Распространение атомных станций, предусмотренное повсеместным развертыванием ММР, вряд ли позволит избежать этого пристального внимания. При необходимом надзоре на всех уровнях разработки сохраняется вероятность задержек, перерасхода средств и споров, особенно при первоначальном внедрении новых технологий.

Отрасль также должна преодолеть многие представления предыдущих поколений ядерной энергетики о том, что эти проекты слишком дороги и сложны, особенно по сравнению как с традиционной энергией на ископаемом топливе: генерацией, так и с головокружительным внедрением возобновляемых источников энергии. Уместен в разговоре и вопрос об отходах. NuScale утверждает, что, поскольку SMR содержат меньше радиоактивных материалов и могут располагаться под землей, их риски ниже; однако это вызвало критику со стороны некоторых экспертов.

На данный момент нет гарантии, что производители SMR не столкнутся с теми же препятствиями, которые преследовали разработчиков традиционной ядерной энергетики. Также существует задача убедить промышленных пользователей - клиента, который, кажется, хорошо подходит для предложения SMR, - что он может конкурировать с дешевым природным газом или проверенными возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер и солнечная энергия. А природа SMR означает, что они должны быть построены рядом с сообществами, которым они служат, что создает новые проблемы для общественного участия.

Развитие атомной энергетики нового поколения неизбежно приведет к юридическим и коммерческим спорам. Тщательная проверка со стороны политиков и общественности - с учетом точки зрения безопасности и защищенности в сочетании с зарождающейся технологией - вероятно, вызовет задержки и конфликты. Так будет и борьба за положение на потенциально более конкурентном рынке ядерной отрасли. С первыми в своем роде проектами и потенциально новыми и менее опытными игроками на рынке повышается риск нормативных проблем, задержек, перерасхода средств и споров.Понимание рамок ядерного регулирования и характера рисков, которые обычно возникают в связи с ядерными проектами, будет ключом к решению этих проблем и минимизации их воздействия.

Раскрытие всего потенциала SMR

SMR пользуется широкой политической поддержкой. Предлагаемая технология убедительна: безуглеродная энергия, которая является надежной, безопасной, более доступной и может быть построена и развернута без значительных затрат и сложности традиционной ядерной энергетики.

В мире, где почти каждое инвестиционное решение теперь будет оцениваться с учетом его воздействия на климат и того, совместимо ли оно с климатическими целями Парижа, SMR предлагает решение без многих недостатков, которые мешали его более крупным предшественникам.

Тем не менее, как и в случае со всеми новыми технологиями, есть проблемы, которые необходимо преодолеть, и, как всегда бывает с ядерной энергетикой, они могут быть дорогостоящими и длительными. Сторонники SMR должны будут работать со всеми заинтересованными сторонами, от правительств и инвесторов до широкой общественности, чтобы обеспечить полное раскрытие ее потенциала.

Щелкните здесь, чтобы загрузить «Почему небольшие модульные реакторы будут определять будущее ядерных дебатов» (PDF)

Эта публикация предоставлена ​​для вашего удобства и не является юридической консультацией. Эта публикация защищена авторским правом.
© 2021 White & Case LLP

США - Управление энергетической информации США (EIA)

Страница не существует для.

Чтобы просмотреть эту страницу, выберите штат: United StatesAlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict из ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyoming

Страница не существует для.

Чтобы просмотреть эту страницу, выберите штат: AlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict из ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyoming

Страница не существует для.

Для просмотра этой страницы выберите штат или территорию: AlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict из ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyomingAmerican SamoaGuamNorthern Марианские IslandsPuerto RicoUS Виргинские острова

Страница не существует для.

Хотите вместо этого перейти на страницу обзора?

Какие типы электростанций используются для выработки энергии?

По мере того, как ряд стран продолжает отходить от ископаемых видов топлива с высоким уровнем загрязнения в сторону низкоуглеродных альтернатив, динамика того, как и где работают электростанции, постоянно меняется.

Производство угля в Индии - третьей по величине стране-источнике выбросов - снизилось на 8% в 2020 году по сравнению с 2018 годом (Источник: Wikimedia Commons / TJBlackwell)

Ядерная энергия, уголь и ветер - это всего лишь три типа энергии, которые используются для выработки электроэнергии в электростанции по всему миру.

Но по мере того, как ряд стран продолжает отходить от высоко загрязняющих ископаемых видов топлива к низкоуглеродным альтернативам, динамика того, как и где работают электростанции, постоянно меняется.

По данным BloombergNEF, глобальный спрос на электроэнергию вырастет с 25 000 тераватт-часов (ТВт-ч) в 2017 году до примерно 38,700 ТВт-ч к 2050 году, что приведет к новым инвестициям в генерирующие мощности в ближайшие годы.

Здесь NS Energy описывает различные типы электростанций, необходимые каждому источнику энергии для выработки энергии.

Типы электростанций для выработки энергии

Атомные электростанции

Используя реакцию ядерного деления и уран в качестве топлива, атомные электростанции вырабатывают большое количество электроэнергии.

Поскольку атомные электростанции считаются источником энергии с низким содержанием углерода, эта технология широко считается более экологически чистой.

По сравнению с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнце и ветер, производство электроэнергии на атомных электростанциях также считается более надежным.

Хотя для ввода АЭС в эксплуатацию требуются значительные инвестиции, затраты на их эксплуатацию относительно невелики.

Ядерные источники энергии также имеют более высокую плотность, чем ископаемое топливо, и выделяют большое количество энергии.

По этой причине атомные электростанции требуют небольшого количества топлива, но вырабатывают огромное количество энергии, что делает их особенно эффективными после запуска.

Атомная генерирующая станция Брюса, крупнейшая атомная электростанция в мире по количеству реакторов.Предоставлено: Чак Шмурло / Википедия

.

Гидроэлектростанции

Гидроэлектроэнергия производится за счет использования гравитационной силы текущей воды.

По сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе, гидроэлектростанции выбрасывают меньше парниковых газов. Но строительство гидроэлектростанций и плотин требует огромных вложений.

Согласно отчету Международной гидроэнергетической ассоциации за 2017 год о состоянии гидроэнергетики, в 2016 году было введено в эксплуатацию около 31,5 гигаватт (ГВт) гидроэнергетических мощностей, в результате чего совокупная установленная мощность в мире составила 1246 ГВт.

На долю одного только Китая приходилось почти треть мировых гидроэнергетических мощностей, и в 2016 году было добавлено около 11,74 ГВт новых мощностей.

Угольные электростанции

По данным Всемирной угольной ассоциации, в 2018 году на угольные электростанции приходилось около 37% мировой электроэнергии, при этом Китай обладает крупнейшим в мире парком техники.

Угольные электростанции используют энергетический уголь в качестве источника для выработки электроэнергии и, следовательно, выбрасывают в атмосферу значительное количество вредных газов.

Стремясь сократить выбросы парниковых газов, многие развитые страны уже объявили о планах поэтапного отказа от угольных электростанций.

Канада планирует поэтапный отказ от угольных электростанций к 2030 году, в то время как Великобритания установила крайний срок до 2025 года, а Германия намерена удалить эту технологию из своей электросети к 2038 году. Ожидается, что ряд других европейских стран вскоре последуют этому примеру.

Дизельные электростанции

Этот тип электростанции, использующий в качестве топлива дизельное топливо, используется для мелкосерийного производства электроэнергии.

Они устанавливаются в местах, где нет доступа к альтернативным источникам энергии, и в основном используются в качестве резервного источника бесперебойного питания в случае перебоев в работе.

Дизельные электростанции требуют небольшой площади для установки и обладают более высоким тепловым КПД по сравнению с угольными электростанциями.

Из-за высоких затрат на техническое обслуживание и цен на дизельное топливо электростанции не стали популярными с той же скоростью, что и другие типы электростанций, такие как паровые и гидроэлектростанции.

Геотермальные электростанции

Три основных типа геотермальных электростанций включают электростанции с сухим паром, мгновенные паровые электростанции и электростанции с двойным циклом, все из которых используют паровые турбины для производства электроэнергии.

Установленная мощность геотермальной энергии постепенно увеличивалась во всем мире за последнее десятилетие, с почти 10 ГВт в 2010 году до почти 14 ГВт в 2019 году.

Геотермальные электростанции считаются экологически чистыми и выделяют более низкие уровни вредных газов по сравнению с угольными электростанциями.

Геотермальная электростанция Домо-де-Сан-Педро в Мексике (Источник: Grupo Dragon / Mitsubishi Hitachi Power Systems)

Газовые электростанции

Газовая электростанция сжигает природный газ - быстрорастущий источник энергии во всем мире - для выработки электроэнергии.

Хотя природный газ является ископаемым топливом, выбросы при его сжигании намного ниже, чем при сжигании угля или нефти, согласно исследованию Союза обеспокоенных ученых.

Данные Международного энергетического агентства (МЭА) показывают, что производство электроэнергии на газе увеличилось на 3% в 2019 году, в результате чего производство электроэнергии в глобальном разрезе составило 23%.

Другой тип электростанции, использующей газ, - это электростанция с комбинированным циклом. Используя как газовые, так и паровые турбины, они производят больше электроэнергии из одного источника топлива по сравнению с традиционной электростанцией.

Они улавливают тепло от газовой турбины для увеличения выработки электроэнергии, а также выделяют небольшое количество вредных газов в атмосферу.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанции преобразуют солнечную энергию в тепловую или электрическую, используя один из самых чистых и распространенных возобновляемых источников энергии.

Как правило, они не требуют особого обслуживания и служат от 20 до 25 лет.

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), мировая мощность солнечной энергетики будет увеличиваться на 9% каждый год в период с 2018 по 2050 год, за это время она вырастет с 480 ГВт до более чем 8000 ГВт.

Но первоначальные затраты на финансирование солнечных электростанций высоки, а для их установки требуется много места.

Еще одна похожая технология - гелиотермическая.Это система гигантских зеркал, размещенных соответствующим образом, чтобы концентрировать солнечные лучи на очень небольшой площади для создания значительного количества тепла, которое затем производит пар для питания турбины, вырабатывающей электричество.

Ветряные электростанции

В последние годы в мире наблюдается быстрый рост количества ветряных электростанций, чему способствуют технологические достижения.

Глобальная установленная мощность ветроэнергетики на суше и на море увеличилась почти в 75 раз за последние два десятилетия, по сравнению с 7.По данным IRENA, от 5 ГВт в 1997 г. до 564 ГВт к 2018 г.

После того, как ветряные турбины построены, эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием ветряных электростанций, невысоки, и они обычно считаются относительно рентабельными.

Ветряные электростанции также могут быть построены на сельскохозяйственных землях, не прерывая сельскохозяйственных работ.

Но обслуживание ветряных турбин может варьироваться, так как некоторые из них необходимо часто проверять, а проекты ветроэнергетики обычно требуют огромных капитальных затрат.

Приливные электростанции

Приливная энергия генерируется путем преобразования энергии сильных приливов в энергию, и ее производство считается более предсказуемым по сравнению с энергией ветра и солнечной энергии.

Но приливная энергия все еще не получила широкого распространения, хотя первая в мире крупномасштабная установка такого типа была введена в эксплуатацию в 1966 году.

Ожидается, что повышенное внимание к производству энергии из возобновляемых источников ускорит разработку новых методов использования энергии приливов и отливов.

Хотя развитие приливной энергии находится на начальной стадии, у нее есть потенциал для значительного роста в ближайшие годы.

Урбанистический вариант для малых ядерных энергетических реакторов

Художественная визуализация небольшой модульной ядерной реакторной установки NuScale Power. (Любезно предоставлено NuScale)

На атомную энергию приходится почти 20% производства электроэнергии в Америке, что по-прежнему на несколько пунктов опережает производство возобновляемой энергии. Эта продукция осуществляется на устаревших объектах, поскольку Соединенные Штаты не завершили строительство новой атомной электростанции в течение трех десятилетий.Однако это, похоже, скоро изменится, и ядерная энергетика может стать ключевым элементом декарбонизации нашего энергобаланса и сокращения загрязнения воздуха.

16 октября Министерство энергетики одобрило выплату многолетнего долевого участия в размере 1,355 миллиарда долларов новому предприятию, проекту безуглеродной энергетики, для демонстрации и развертывания 12-модульной электростанции с малым модульным реактором (SMR). Эта новость связана с первым в истории проектом SMR, получившим одобрение Комиссии по ядерному регулированию США в августе.Согласно прогнозам, проект NuScale Power будет построен и введен в эксплуатацию на заводе по проекту безуглеродной электростанции в 2029 году.

Делительная установка мощностью 720 мегаватт (МВт) будет расположена в Национальной лаборатории Айдахо и будет состоять из ядерных энергетических модулей NuScale мощностью 60 МВт. Если процесс пойдет хорошо, компания Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), которой принадлежит проект по безуглеродной энергии, надеется начать строительство электростанции в 2025 году. Заявки на строительство и эксплуатацию будут поданы в 2023 году.UAMPS будет распределять энергию от электростанции среди участвующих в ней потребителей коммунальных услуг в Юте, Калифорнии, Айдахо, Неваде, Нью-Мексико и Вайоминге. Генеральный директор UAMPS отметил, что этот проект дополнит и предоставит дополнительные источники возобновляемой энергии, ветра и солнца, которые являются растущей частью портфеля агентства.

Национальная лаборатория Айдахо, где будет построен завод по производству углепластика. ( Предоставлено Министерством энергетики )

Электростанция SMR будет первой в своем роде в Соединенных Штатах, чей парк реакторов деления начал медленную серию списаний.Технология реакторов деления малого форм-фактора Nuscale является частью нового семейства реакторов поколения III / III +, которые обладают лучшими экономическими показателями и характеристиками безопасности по сравнению с реакторами поколения II, которые стереотипны для американского флота и общественного мнения.

Предполагаемые преимущества SMR и их улучшение в энергии деления могут сделать их привлекательными вариантами для растущих городских сообществ в поисках неуглеродных источников энергии. Если технология докажет, что оправдает свои обещания, она может возродить ядерную промышленность Америки и помочь обеспечить наши города электроэнергией, не содержащей ископаемых углеводородов.Местные защитники ядерного деления и климата из Сиэтлских друзей деления (FoF) видят большие надежды в этом форм-факторе передовой ядерной энергии.

Отличия ММР от обычных ядерных

Согласно определению Всемирной ядерной ассоциации, малые модульные реакторы - это ядерные реакторы деления, обычно эквивалентные 300 МВт или менее, разработанные по модульной технологии с использованием изготовления модульных заводов, обеспечивающие экономию серийного производства и короткие сроки строительства. Эти свойства и современная конструкция реактора потенциально позволяют SMR избежать багажа старых и прототипных реакторов, а именно проблем безопасности, перерасхода средств и задержек строительства.

Аварии в Чернобыле, Три-Майл-Айленде и Фукусиме сразу приходят на ум, когда думаешь о безопасности и ядерной энергии. Эти инциденты, возникшие в результате халатности, человеческой ошибки и замысла, в то время значительно снизили благосклонность ядерной энергетики. Для этих систем требовались активные системы охлаждения, которые в конечном итоге вышли из строя из-за грандиозного расплавления и радиационного заражения.

Исследования Чернобыля, Три-Майл-Айленда и Фукусимы обсуждают фактические масштабы или отсутствие долгосрочных последствий для здоровья от фактической аварии.Даже в случае Чернобыля (самая катастрофическая авария в истории) было неуловимо установить причинно-следственные связи от радиационного облучения до всплеска солидного рака или изменения показателей фертильности и врожденных дефектов. Риски в первую очередь связаны с ядерными работниками, подвергающимися воздействию высоких уровней радиации, и с детьми, подвергшимися воздействию I-131, страдающими более высоким уровнем рака щитовидной железы.

Радиационное воздействие, безусловно, опасно, но человеческое тело более устойчиво к нему, чем мы думали. Тем не менее, последствия срывов для психического здоровья могут быть серьезными.Неудачные меры по эвакуации и переселению, по-видимому, являются основной причиной последствий для здоровья населения Фукусимы. Несмотря на противодействие ученых, общественное мнение об опасности краха очень высоко.

Современные SMR обещают избавление от необходимости в активной системе охлаждения. Потенциальные преимущества контроля качества от заводского производства в сочетании с разработками ядерных реакторов третьего поколения могут сделать реактор безопасным по своей сути. В конструкции NuScale используются более мелкие размеры SMR , чтобы сфокусироваться на пассивной или внутренней безопасности, которая на основе моделирования не может разрушить - утверждение, поддержанное Комиссией по ядерному регулированию, органом строгого регулирования ядерной энергетики в США.Система будет естественным образом циркулировать воду для охлаждения активной зоны без необходимости использования насосов, источника переменного или постоянного тока, вмешательства человека / компьютера или внешней воды.

Основы дизайна. (Источник: NuScale)

При перерасходе средств и времени крупные реакторы могут отнести эту проблему к своему статусу эффективного мегапроекта. Типичный форм-фактор реакторов деления составляет от 600 до 1200 МВт каждый, или электроэнергии, достаточной для питания от 400 000 до 800 000 американских домов. Длительные сроки строительства и затраты такого масштаба могут вырасти из-за факторов риска.Задержки часто возникают из-за проблем с производительностью, инженерным оборудованием и проектированием, которые часто приводят к увеличению среднего пятилетнего графика на годы или десятилетия, если возникает проблема с финансированием. Дальнейшие сложности возникают из-за неэкономичности производства, поскольку при строительстве новых реакторов в штатах используются различные конструкции, и это происходит спорадически.

Эта задержка в настоящее время наблюдается в Джорджии, где установки Vogtle 3 и 4. На более крупном заводе уже находились два старых блока - постоянно возникали задержки.Первоначально планировалось ввести в эксплуатацию в 2016 и 2017 годах, теперь эти даты перенесены на 2021 и 2022 годы. Бюджет на миллиарды долларов превысил. Эти проблемы были вызваны чрезмерно оптимистичными целевыми показателями производительности, а теперь из-за Covid-19 сокращается их рабочая сила. Такая задержка пугает коммунальные предприятия, которым, возможно, придется обременять своих потребителей высокими счетами за коммунальные услуги, чтобы компенсировать перерасход.

Электростанция Фогтл на фоне старых реакторов. ( Предоставлено Министерством энергетики ) SMR

заменяют выходную мощность на большую простоту конструкции и меньшую занимаемую площадь, что позволяет повысить эффективность производства на заводах, сократить время строительства и снизить затраты на цитирование. NuScale утверждает, что ее проект SMR может быть построен примерно за два года , и полагает, что он сможет уложиться в сроки до 2027 года для электростанции UAMPS. Обратите внимание, что вышеупомянутое начало 2029 года осуществляется по указанию клиента, который должен согласоваться с потребностями своих членов и еще больше снизить риски по проекту. Учитывая, что это будет первая электростанция SMR, построенная в Соединенных Штатах, большая неопределенность связана с потенциальными рисками и требованиями экономии от масштаба, применяемой к технологии.

Общая идея заключается в том, что заводское производство, обеспечиваемое меньшим размером , позволяет SMR использовать преимущества сборной конструкции , которая решает проблемы производительности, проектирования и проектирования в больших реакторах.При регулярном производстве потенциальная экономия от серийного производства помогает со временем устранить проблемы с затратами и безопасностью, поскольку производитель становится лучше в производстве реакторов идентичной конструкции, может заказывать материалы оптом и избегать условий окружающей среды при строительстве реактора на месте.

Масштаб потенциального реактора NuScale. (Источник: NuScale)

Хотя они могут быть не такими мощными, как их более крупные аналоги, небольшие реакторные установки можно гибко наращивать, добавляя еще один SMR к электростанции, чтобы соответствовать или обогнать традиционную электростанцию.Наличие большего количества реакторов меньшего размера также увеличивает гибкость электростанции. Увеличение или уменьшение масштаба может быть выполнено в соответствии с энергетическими потребностями обслуживаемых сообществ. Техническое обслуживание реактора менее важно, потому что один небольшой автономный реактор не является серьезным делом по сравнению с большим реактором, отключенным.

Измерение малых ядерных мощностей по сравнению с другими источниками энергии

По сравнению с возобновляемыми источниками энергии, SMR явно занимают другую нишу для производства энергии. Эти небольшие реакторы представляют собой непрерывный, энергоемкий и в основном безопасный вариант.Каждый из возобновляемых источников имеет свои вариации в отношении периодичности, плотности энергии, производства и безопасности. То, где используется каждый тип, должно зависеть от потребностей обслуживаемого сообщества.

Используя термин, который близок урбанистам, можно сказать, что плотность является основным преимуществом ядерной энергии. Плотность в данном случае относится к количеству энергии, которое источник энергии может произвести в определенной области. Ядерное деление, без сомнения, является наиболее энергоемким источником энергии, доступным нам прямо сейчас.Что касается масштаба, 12-модульная электростанция NuScale сможет обеспечить электроэнергией полмиллиона домов и покрыть площадь менее одной десятой квадратной мили.

Что касается солнечной энергии, то для удовлетворения трети потребностей США в энергии к 2050 году потребуется 11 тысяч квадратных километров (4250 квадратных миль) или 4 тысячи квадратных километров (1550 квадратных миль), если все панели будут в Аризоне, что соответствует лидирующей в отрасли эффективности 21%. а также при горизонтальной установке с полным покрытием земли. Подсчитать это число для ветра сложнее, поскольку между каждой турбиной есть обширные участки земли.Джесси Дженкинс, доцент одной из инженерных школ Принстона, обнаружил, что 66 000 квадратных километров (25 500 квадратных миль) ветряных электростанций потребуются для удовлетворения трети потребностей США в энергии к 2050 году, но только 700 квадратных километров (270 квадратных миль) потребуются. быть постоянно занятым производством. Количество использования солнечной энергии также снижается, если покрытие распределяется по крышам для солнечной энергии, но это не исключает значительного землепользования любого из двух возобновляемых источников энергии.

Цифры плотности энергии явно меняются в зависимости от условий окружающей среды, но тенденция очевидна.( Предоставлено Эриком Фогтом, )

Для обычных электростанций деления, включающих буферные зоны и водоемы-охладители, требуется всего 440 квадратных километров (170 квадратных миль), чтобы удовлетворить треть потребностей США в энергии к 2050 году, 1500 квадратных километров (580 квадратных миль), если включить мины и отходы. факторы хранения, не входящие в число возобновляемых источников. Учитывая, насколько энергоемкая технология является, Карл Паулс из Seattle Friends of Fission предложил расширить генерирующую станцию ​​Колумбия в Восточном Вашингтоне.Эта единственная станция уже обеспечивает 10% потребности Вашингтона в электроэнергии и, вероятно, может вместить больше реакторов, избавляя от необходимости вмешиваться в политику ссылки на новую атомную станцию.

Небольшая занимаемая площадь для ядерной энергетики также приводит к меньшему объему отходов по сравнению с менее плотными источниками энергии. Ветровые турбины служат около 20-25 лет, а солнечные батареи - около 25-30 лет. В связи с тем, что возможности переработки ветряных турбин и солнечных батарей в настоящее время недостаточны, значительное количество отходов будет отправляться на свалку прямо сейчас.Сложность солнечных панелей затрудняет их переработку. При выходе из строя солнечные панели могут выщелачивать токсичные металлы. К 2050 году Международное агентство по возобновляемым источникам энергии ожидает, что в мире будет 78 миллионов тонн панельных отходов, нуждающихся в инфраструктуре для переработки.

В Соединенных Штатах больше всего ядерных реакторов в мире, но Франция, занимающая второе место, вырабатывает самый высокий процент своей энергии за счет ядерной энергетики. (Источник: Statista)

Отработавшее ядерное топливо представляет собой серьезную проблему, но по объему его гораздо меньше, чтобы перерабатывать или хранить.В настоящее время ядерные отходы хранятся на территории. Политика помешала Юкка Маунтин стать постоянным местом захоронения. Это, вероятно, к лучшему, так как это было плохое место в первую очередь из-за того, что Невада была 4-м по сейсмичности штатом, а несколько линий разломов проходили несколько рядом.

Здесь также находится площадка WIPP, единственное действующее глубокое геологическое хранилище в мире. Он расположен в идеальном месте в солончаках Нью-Мексико, которые практически непроницаемы, предотвращают доступ к поверхностным или грунтовым водам и геологически стабильны.В настоящее время на объекте хранятся трансурановые отходы, в том числе отходы переработки и ядерного оружия. Он способен безопасно хранить отработавшее топливо, но на данный момент он имеет лицензию только на хранение трансурановых отходов. Некоторые сторонники централизованного хранилища ядерных отходов хотят, чтобы WIPP расширили, чтобы можно было хранить отработанное топливо, и полагают, что объект способен вместить все существующие и будущие ядерные отходы Америки (переходите к 39:00).

Базовая нагрузка против гибкой сети

Что касается периодичности и изменчивости, SMR производят непрерывные и постоянные уровни энергии.Насколько важен этот фактор, зависит от энергетической инфраструктуры системы, нынешняя и простая инфраструктура страны требует стабильности, которую обеспечивают бесперебойные источники энергии, такие как ядерное деление, гидроэлектростанции и углеродные электростанции. Ядерная энергия может легко заменить ископаемое топливо существующей инфраструктурой, что создает препятствие для широкого распространения возобновляемых источников энергии.

Эта тема непостоянства часто используется для сопоставления непрерывных и постоянных уровней энергии ядерной энергии, или иногда называемой энергией базовой нагрузки, с прерывистыми и переменными возобновляемыми источниками энергии.Некоторые защитники окружающей среды хотят отойти от идеи энергии базовой нагрузки в пользу гораздо более гибкой энергетической системы, которая может полностью удовлетворить портфель полностью возобновляемых источников энергии.

Сезонная изменчивость солнечной энергии, ветра и спроса. Также существует изменчивость, которая наблюдается в течение одного дня. ( Предоставлено Shaner, M., Davis, S., Lewis, N., & Caldeira, K. (2018) )

Гибкая сеть - это более интеллектуальная и комплексная система энергосистемы, которая включает в себя системы хранения энергии и усовершенствования интеллектуальных сетей, которые потребуются для обеспечения гибкости, необходимой для надежного функционирования ветровой и солнечной энергии большой мощности.В подробном рецензируемом документе 2018 года, опубликованном в журнале Energy & Environmental Science, были собраны данные о надежности 100-процентных сценариев использования солнечной энергии, ветра и комбинированных сценариев с различной емкостью хранения. Авторы обнаружили, что удовлетворение 80% спроса на энергию в США было реалистичным при сочетании ветра и солнечной энергии и разумной емкости аккумуляторов. Для преодоления последних 20% требуются огромные объемы хранения или массовое перепроизводство.

Интеллектуальные сетевые системы могут помочь с этими последними 20%, управляя спросом и предложением электроэнергии.На практике такое управление может выглядеть как преднамеренное отключение питания для низкоприоритетных задач, таких как зарядка автомобильного аккумулятора. Эти системы и накопители энергии требуют дополнительных и высоких затрат. При этом они являются важными улучшениями, которые наши сети могут использовать для повышения эффективности. Уверенность в гибком сетевом подходе имеет свои достоинства, но для этого требуется трансформация энергосистемы США и, вероятно, существенная, устойчивая, общественная и политическая воля.

Если мы не сможем изменить нашу сетевую систему, тогда SMR позиционируются как идеальный поставщик энергии для базовой нагрузки.Угольные и газовые электростанции могут быть легко заменены небольшими атомными электростанциями. Полс из Сиэтла FoF также указал, что при таком сценарии можно сэкономить, потому что всю сетевую инфраструктуру можно просто повторно использовать, поскольку атомная энергия работает по той же сетевой модели, что и ископаемые электростанции.

Вызовы

Общественное мнение представляет собой серьезнейшую проблему для жизнеспособности ядерной энергетики. Опрос Gallup в 2019 году показал, что ядерная энергетика в равной степени одобряется и противостоит 49% американской общественности.Что касается акцента, Gallup обнаружил, что примерно треть опрошенных американцев поддерживали большее, меньшее или одинаковое значение каждого из них. Социолог сопоставил представления о стоимости и безопасности с предпочтительностью ядерной энергетики, которая снижается всякий раз, когда происходит инцидент или когда нефть дешевая. Эти цифры не мрачны, как можно было бы представить, но Gallup обнаружил, что его аналоги из возобновляемых источников гораздо более популярны благодаря своему более чистому имиджу и теперь радужной экономике.

Опрос в области ядерной энергетики колебался: в 2010 году показатель благоприятствования в 62% упал до минимума в 44% в 2016 году после аварии на Фукусиме.(Любезно предоставлено Gallup)

Особенно с учетом того, что стоимость солнечной энергии резко упала до самой дешевой формы энергии в штатах с рыночной конкуренцией и государственными субсидиями, SMR должны будут конкурировать на переполненном рынке. Традиционно крупная атомная станция предлагает конкурентоспособные цены на электроэнергию, но авансовые и крупные капитальные затраты, а также риск перерасхода и задержек отпугивают инвесторов и коммунальные предприятия, которым, возможно, придется пострадать от гнева своих избирателей. SMR снижает этот входной барьер, но его экономическая эффективность все еще не доказана, поскольку ни один из них не вышел на коммерческий рынок.Если экономия на масштабе и другая потенциальная рентабельность действительно докажут, что цена будет конкурентоспособной по сравнению с другими источниками энергии, тогда также необходимо будет развеять неправильные представления о безопасности для широкого внедрения SMR и возрождения ядерной промышленности США.

Хотя деление действительно сопряжено с риском, нельзя игнорировать десятилетия технологических разработок в области безопасности реакторов. Конструкция SMR NuScale включает эти разработки в области безопасности с конструкцией, которая может обеспечивать охлаждение активной зоны в течение неопределенного периода времени и не может расплавиться.Комиссия по ядерному регулированию США также контролирует отрасль в соответствии со стандартами, которые делают работу в атомной отрасли одной из самых безопасных с наименьшим количеством смертей на триллион киловатт-часов, приходящимся на ядерную энергию среди источников энергии. Уголь - самый смертоносный источник энергии, но нефть не отстает - и это без учета изменения климата.

Где принадлежит малая атомная энергия

Встраиваются ли SMR в ниши, востребованные нашими городскими районами, развитие энергетических портфелей должно зависеть от потребностей каждого сообщества.Как и сейчас в районе Сиэтла, гидроэнергетика является нашим основным источником электроэнергии, а энергия ветра - вторичным возобновляемым генератором. Тем не менее, область по-прежнему сжигает уголь и природный газ. В то время как Seattle City Light в подавляющем большинстве не является углеродным, производство электроэнергии Puget Sound Energy зависит от природного газа и угля для части выработки, которая колеблется в десятках процентных пунктов по мере колебаний спроса и производства электроэнергии из возобновляемых источников.

Хотя для его ввода в эксплуатацию потребуется около пяти-восьми лет, новые ядерные мощности - SMR или обычные - являются мощным вариантом, который может быстро избавить нас от электроэнергии, вырабатываемой ископаемым топливом.Более решительное увеличение мощностей могло бы помочь нашим соседям, зависящим от углерода, сократить свои выбросы за счет межгосударственного экспорта электроэнергии. Это также дает нашему региону время начать процесс модернизации нашей энергосистемы и продолжить расширение возобновляемой генерации без необходимости полагаться на ископаемые источники энергии или даже на плотины гидроэлектростанций, которые наносят ущерб нашим экосистемам.

Кроме того, если вы ожидаете, что население региона увеличится, тогда новые потребности в энергии должны быть удовлетворены с разумными компромиссами. Вот где может потребоваться больше ядерной энергии для удовлетворения этого спроса на энергию. Расширение гидроэнергетики ограничено и вызывает споры в Вашингтоне, а экстремальное расширение других возобновляемых источников энергии потребует серьезных улучшений в нашей энергетической инфраструктуре, что может оказаться невозможным в ближайшее время.

Малые модульные ядерные реакторы могут соответствовать потребностям городских коммунальных предприятий, которые нуждаются в огромном количестве энергии и имеют ограниченную способность надежно расширять свои другие неуглеродные источники энергии.Тогда возникает вопрос, где размещается установка SMR и ее возможные отходы. Учитывая, насколько потенциально безопасна технология, реактор можно было бы разместить рядом с потребителями, чтобы сэкономить на расходах на передачу и уменьшить потери энергии при передаче, но это может вызвать опасения общественности по поводу источника энергии. Расширение существующих атомных электростанций или замена ископаемых электростанций на ядерные может стать нашим подходом к расширению ядерной энергетики.

Колумбийская генерирующая станция (Источник: NRC)

Энергия и урбанизм неразрывно связаны.Наши города полностью зависимые и крупные потребители электроэнергии. Мы будем только становиться более зависимыми и более нуждающимися в электричестве, поскольку города будут продолжать электрифицироваться вдали от источников выбросов углерода. Наша зависимость от электричества требует максимальной энергетической безопасности, и небольшие ядерные реакторы могут удовлетворить эти потребности без многих недостатков своих более крупных аналогов.

В взаимосвязи энергетики и урбанизма также лежат вопросы справедливости и общественного здравоохранения, BIPOC и другие уязвимые сообщества часто находятся рядом или имеют внутри себя загрязняющие ископаемые электростанции.Перед нашими соседями из числа коренных народов также лежит ответственность за восстановление их водных путей и экосистем, что может быть сделано путем замены плотин атомными станциями, солнечными батареями и ветряными турбинами. Набор возобновляемых источников энергии, поддерживаемый ММР, также может позволить городам предпринять шаги к достижению целей справедливости и общественного здравоохранения в дополнение к их потребностям в энергетической безопасности.

Примечание автора. Слово «деление» иногда используется, а не «ядерный», потому что я хочу конкретно назвать ядерный процесс, используемый в SMR.Я также хочу отделить его и дать надежду на термоядерную энергию, неуловимого единорога, родственника деления, которое заставляет солнце светить и делает возможными многие из наших возобновляемых источников энергии . Я также хотел бы выразить благодарность местным активистам из Seattle Friends of Fusion за их помощь по теме .

Шон Куо - младший редактор журнала «Урбанист» и недавний выпускник Школы Джексона в UW.Он уроженец Сиэтла, который жил в Уоллингфорде, Нортгейте и Лейк-Форест-парке. Ему нравится путешествовать по городу на автобусе и пешком.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *