https://frosthead.com

Μετατροπή ενεργειακών αποβλήτων σε ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα

Η συμπαραγωγή, μερικές φορές ονομάζεται συνδυασμένη παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού (CHP), είναι ένας τρόπος για να καταγράψετε την έντονη θερμότητα που διαφεύγει από τις καπνοδόχους και να την μετατρέψετε σε ηλεκτρική ενέργεια ή να την χρησιμοποιήσετε σε άλλη καλή χρήση, όπως η θέρμανση κατοικιών. Σχεδόν το 70% των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου των ΗΠΑ προέρχεται από την παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (άλλο 20% προέρχεται από τα αυτοκίνητα) και οι εκτιμήσεις για τις δυνατότητες της CHP είναι δραματικές. Η καταγραφή της σπατάλης ενέργειας στην Αμερική θα μπορούσε να αντικαταστήσει σχεδόν το 30% της ισχύος που παράγεται από την καύση ορυκτών καυσίμων, να μειώσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά 20% και να εξοικονομήσει ετησίως 150 δισεκατομμύρια έως 250 δισεκατομμύρια δολάρια, σύμφωνα με αρκετές μελέτες. Τον Δεκέμβριο, το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge εκτιμά ότι εάν η CHP παράγει το 20% της δυναμικότητας του έθνους μας μέχρι το 2030, η Ιαπωνία και η Κίνα έχουν ήδη φτάσει ή υπερβεί αυτόν τον στόχο και η Δανία παράγει το 50% της ισχύος της από την CHP. 848 εκατομμύρια τόνοι εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό είναι σαν να αφαιρούμε 154 εκατομμύρια αυτοκίνητα από το δρόμο. Η επίτευξη αυτού του επιπέδου CHP στις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με την έκθεση Oak Ridge, θα συνεπαγόταν 234 δισεκατομμύρια δολάρια σε νέες επενδύσεις και θα δημιουργούσε ένα εκατομμύριο νέων θέσεων εργασίας υψηλής ειδίκευσης. Η CHP είναι πλέον διαθέσιμη σε μικρότερη κλίμακα για θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο σπίτι. ονομάζεται microCHP.

Ο Bruce Hathaway του Smithsonian μίλησε πρόσφατα με τον εμπειρογνώμονα CHP Tom Casten, πρόεδρο μιας εταιρείας του Σικάγου που ονομάζεται Recycled Energy Development (RED). Ο Καστέν έχει περάσει τρεις δεκαετίες προωθώντας την ανακύκλωση της άλλης χαμένης βιομηχανικής ενέργειας. Έχει καταθέσει αρκετές φορές στο Κογκρέσο και είναι ο συντάκτης του Turning Off the Heat: Γιατί η Αμερική πρέπει να διπλασιάσει την ενεργειακή απόδοση για να εξοικονομήσει χρήματα και να μειώσει την υπερθέρμανση του πλανήτη. Η λειτουργία μιας κερδοφόρας εταιρείας ΣΗΘ είναι σημαντική για τον Casten, ο οποίος διαθέτει MBA από την Κολομβία. Αλλά το υπόβαθρο του ως Αετός Προσκόπων εξηγεί επίσης το πάθος του για τη μείωση της υπερθέρμανσης του πλανήτη: συμμορφώνεται με το σύνθημα, "αφήστε το campground καθαρότερο από όσο το βρήκαμε".

Έχετε γράψει ότι μερικά εργοστάσια "θερμαίνουν τη ζέστη σαν αδιάφορη φωτιά" και ότι όταν βλέπετε τον ατμό να βγαίνει από καπνοδόχους και να σπαταλάει, σας προκαλεί τρελό. Γιατί το θέαμα αυτό σας αναστατώνει τόσο πολύ;
Έχω πειστεί ότι το 1974 ή το 1975, ότι η υπερθέρμανση του πλανήτη που προκαλείται από τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα θα είναι το μεγαλύτερο θέμα που αντιμετωπίσαμε ποτέ ως ανθρώπινα όντα και ότι πρέπει να καίνουμε λιγότερα ορυκτά καύσιμα και να μάθουμε να μειώνουμε τις εκπομπές C02 με κέρδος. Το ερώτημα είναι πώς να συνδυάσουμε την τεράστια ανάγκη μας για ενέργεια με την ανάγκη για έναν υγιή πλανήτη και μια υγιή οικονομία. Έχω περάσει το μεγαλύτερο μέρος της καριέρας μου κερδίζοντας κερδοφόρα και χρησιμοποιώντας τη βιομηχανική ενέργεια που χάνουμε.

Τα εργοστάσια χύτευσης κραμάτων της Δυτικής Βιρτζίνιας παράγουν περισσότερο πυρίτιο από οποιοδήποτε εργοστάσιο στις Ηνωμένες Πολιτείες. (© Laura Antrim Caskey 2008) Ο Tom Casten (δεξιά) είναι πρόεδρος και ο γιος του Sean είναι πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος μιας εταιρείας που ονομάζεται Ανακυκλωμένη Ενεργειακή Ανάπτυξη (RED), η οποία εγκαθιστά ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας στα κράματα της Δυτικής Βιρτζίνιας. (© Laura Antrim Caskey 2008) Σε 3.000 βαθμούς Φαρενάιτ, το χυτήριο τήκεται με το χαλαζιακό πέτρωμα για να εκχυλίσει το πυρίτιο. Μέχρι τώρα, τα καυσαέρια του κλιβάνου έχουν εξαεριωθεί στην ατμόσφαιρα. Το σύστημα RED θα χρησιμοποιήσει αυτή τη θερμότητα για να δημιουργήσει ατμό, να γυρίσει τους στρόβιλους και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. (© Laura Antrim Caskey 2008) Το σύστημα ανάκτησης θερμότητας, το οποίο θα πρέπει να εγκατασταθεί πλήρως το 2010, θα παράγει περίπου 357 εκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, αρκετό για να τροφοδοτήσει 20.000 σπίτια. (© Laura Antrim Caskey 2008) Μετά την εγκατάσταση του εξοπλισμού, τα κράματα της Δυτικής Βιρτζίνιας θα πρέπει να εξοικονομήσουν τους λογαριασμούς ενεργείας και να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά 290.000 μετρικούς τόνους ετησίως. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Έχετε γράψει ότι η CHP δεν είναι καινούργια, ότι ο Thomas Edison το έκανε με το πρώτο εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο το 1882. Κατασκεύασε το εργοστάσιό του στο κέντρο του Μανχάταν και έστειλε τη θερμότητα που απομείνει από την παραγωγή ενέργειας για να θερμάνει τα κτίρια δίπλα. Γιατί δεν χρησιμοποιείται ευρέως η CHP στο σημερινό μας σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας;
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να καταλάβουμε είναι ότι το ενεργειακό μας σύστημα είναι εξαιρετικά αναποτελεσματικό. Δεν κάνουμε ό, τι μπορούμε με την τεχνολογία που είναι διαθέσιμη. Γιατί; Λοιπόν, για αρχάριους, το ηλεκτρικό μας δίκτυο λειτουργεί κυρίως από προστατευόμενα μονοπώλια και δεν ανταμείβονται για αποτελεσματικότητα. Η ανεπαρκής κεντρική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας προστατεύεται από έναν παγετώνα τεχνητών φραγμών. Αυτός ο ρυθμιστικός παγετώνας λιώσει αργά, αλλά όχι τόσο γρήγορα όσο οι πραγματικοί παγετώνες.

Ο μέσος σταθμός παραγωγής ενέργειας είναι σήμερα μόνο 33% αποδοτικός, οπότε ουσιαστικά παίρνετε τρεις μονάδες ενέργειας και παίρνετε μια μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας. Και ήταν έτσι από τότε που ο Αϊζενχάουερ ήταν πρόεδρος. Η υπόλοιπη ενέργεια είναι ως επί το πλείστον υπερβολική θερμότητα και απλά πετάμε αυτό. Δεν μπορούμε απλά να περιορίσουμε την υπερθέρμανση του πλανήτη χωρίς να διπλασιάσουμε την αποδοτικότητα της παραγωγής ενέργειας. Αυτή η απόδοση είναι ο ελέφαντας στο δωμάτιο.

Πώς η επιχείρησή σας συλλαμβάνει θερμότητα που συνήθως χάνεται από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής;
Κατασκευάζουμε μονάδες ηλεκτροπαραγωγής στο εργοτάξιο για κατασκευαστές, για πανεπιστήμια, για κάθε ίδρυμα που χρησιμοποιεί πολλή ενέργεια. Δημιουργούμε ηλεκτρικό ρεύμα και αντί να ρίχνουμε τη θερμική ενέργεια του παραπροϊόντος, το χρησιμοποιούμε είτε για τη θέρμανση κοντά στα κτίρια - για την αντικατάσταση των λεβήτων με ορυκτά καύσιμα - είτε για βιομηχανικές διεργασίες ή για τη δημιουργία περισσότερης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η προσέγγιση ονομάζεται συμπαραγωγή, διότι έτσι είναι: κάνει δύο εργασίες με μία φωτιά. Η παραγωγή ενέργειας με αυτόν τον τρόπο διπλασιάζει την απόδοση και τα μισά C02 σε σύγκριση με αυτά που κάνουν οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας τώρα. Το λιγότερο αποτελεσματικό έργο που έχουμε κάνει είναι περίπου 70% αποτελεσματικό, το οποίο είναι διπλάσιο από την αποδοτικότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Τα καλύτερα έργα μας ξεπερνούν το 90% της αποδοτικότητας. Αλλά τα έργα πρέπει να είναι τοπικά ώστε να ανακυκλώνεται η ενέργεια των αποβλήτων. η θερμότητα δεν ταξιδεύει πολύ καλά.

Μπορείτε να εξηγήσετε πώς η CHP συλλαμβάνει και χρησιμοποιεί θερμότητα από βιομηχανικές καπνοδόχους;
Το ονομάζουμε ανάκτηση θερμότητας. Χρησιμοποιούμε καυτά καυσαέρια που θα είχαν εξαερωθεί μέχρι τα καπνοδόχια. Χρησιμοποιούμε αυτή τη θερμότητα για να βράσει νερό και να παράγει ατμό, το οποίο μετατρέπει ένα δυναμό για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ένα μέρος όπου εργάστηκε μία από τις προηγούμενες εταιρείες μου είναι χαλυβουργείο στις όχθες της λίμνης του Μίτσιγκαν. Πήραμε την απορριπτόμενη θερμότητά τους και την άλλαξα σε 220 megawatts απόλυτα καθαρή ισχύ. Αυτό είναι τεράστιο. είναι η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που τροφοδοτείται σε ηλεκτρικά δίκτυα σε όλο τον κόσμο. Αυτό το χαλυβουργείο εξοικονομεί σήμερα περίπου 100 εκατομμύρια δολάρια ετησίως, γεγονός που τον εμποδίζει να είναι ανταγωνιστικό στην παγκόσμια αγορά χάλυβα. Η EPA έχει αναγνωρίσει τη μονάδα για την κοπή των αερίων του θερμοκηπίου κατά 1, 1 εκατομμύρια τόνους ετησίως. Αυτό κάνει το CHP τόσο συναρπαστικό - είναι μια ευκαιρία που κερδίζει. Είναι υπέρ-οικονομία και pro-περιβάλλον, και μετατρέπει την παλιά ψευδή διχοτόμηση μεταξύ φτηνής δύναμη και καθαρή δύναμη στο κεφάλι του.

Πώς μπήκατε στην εξοικονόμηση ενέργειας κατά πρώτο λόγο;
Μεγάλωσα στο Κολοράντο σε μια πολύ οικολογική οικογένεια. Είχαμε μια μικρή ρουτίνα όπου είχαμε διασχίσει μια γέφυρα για να πάμε για ψάρεμα και θα περάσαμε τρία, τέσσερα μίλια κάτω από ένα ποτάμι. Ο μπαμπάς μας δεν θα μας άφηνε να επιστρέψουμε αν δεν είχαμε κάπου σκουπίδια που κάποιος άλλος είχε αφήσει. Είχε σφύριγμα για το τι είδους ηλίθιοι θα μεταφέρουν ποπ μπουκάλια κάτω εκεί και να τους αφήσει σε ένα τόσο όμορφο μέρος. Η μητέρα μου τόνισε επίσης την υπηρεσία - στους οποίους δίνεται πολύ, απαιτούνται πολλά. Το υποκείμενο μήνυμα από τους δύο γονείς ήταν ότι έπρεπε να εγκαταλείψουμε το κάμπινγκ καθαρότερο από ό, τι το βρήκαμε. Και στον κόσμο μας που συρρικνώνεται, το κάμπινγκ μας είναι τώρα ο πλανήτης και η υπερθέρμανση του πλανήτη τον απειλεί.

Μετατροπή ενεργειακών αποβλήτων σε ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα