未完成的切尔诺贝利反应堆5和6的冷却塔
Michelle TH van Vliet,John R. Yearsley,Fulco Ludwig,StefanVögele,Dennis P.Letttenmaier和Pavel Kabat的一项新研究在《自然气候变化》中发表,发现气候变化将影响美国91%和欧洲78%的实力由火力发电厂生产。在不久的将来,电源潜力有望从4%降低到16%,并且整个系统崩溃的可能性可能会增加三倍或更多。
火力发电厂
利用热能发电的发电厂就是火力发电厂。这包括核能,煤炭,太阳热能,天然气和地热能。燃气通常在燃气轮机调峰电厂中使用。这种发电厂可以快速打开和关闭,但从历史上看,这是运行最昂贵的。其他工厂利用热量以朗肯循环产生蒸汽。
朗肯循环
使电气化的一种古老但仍常见的方法是在兰金循环中将水烧开产生蒸汽,以使涡轮机转动。在完成工作后让蒸汽逸出是非常低效且浪费水的,因此必须将其冷却至液体(冷凝)并返回锅炉以完成一个循环。
冷凝器类型
蒸汽的冷却在冷凝器中进行。用尽可能冷的物质冷却蒸汽是最有效的方法,但成本决定应从易于获得的来源中冷却蒸汽。有两种常见的变体。首先是直接从河流或湖泊中取水,然后将其通过装有蒸汽的管道。第二台也使用液体冷凝器,但是水被泵送到冷却塔,在冷却塔中允许其中一些蒸发。(您毫无疑问地看到水蒸气从冷却塔中上升。)尽管这样可以减少用水量,但仍需要补充水分来蒸发掉。一次性冷却法在美国大部分时间是在1970年之前使用的,而湿式冷却塔则是在此之后的大部分时间里使用的。
第三种方法是使用空气冷却蒸汽(使用干式冷却塔)。因为空气非常热,并且不能包含太多热量,所以这是效率最低,最昂贵的方法,但是在某些情况下,它是最实用的选择。在车窗式空调中,是空气冷却冷凝器(外部看起来像散热器的部件)使装置体积如此之大。液冷冷凝器的大小约为热水瓶的大小。
冷却水
用于冷却的水大部分是淡水。欧洲和北美共同消耗了全世界用于冷却火力发电厂的水的86%,占所有地表水消耗的43%。
在建造之前,电厂必须指定水资源的来源,包括详细信息,例如它们将使用的水量,季节变化和预期的温差。但是,如今已有数十年历史的某些研究并未预料到气候变暖。
气候变暖
现在预计基础水温会上升。水流量将减少。在原始建筑中没有预见到这些期货。电厂将被要求停止运行,以避免在规定和设计范围之外运行。这不是野蛮的猜测。去年,我们报道了田纳西州已经发生过这种情况。毫不奇怪,研究还得出结论,该问题将在美国东南部最为严重。在最近的一篇文章中,由于严重的季节性干旱使水力发电不可靠,因此在东非进行地热勘探。
选件
必须在日益恶劣的天气之前做好准备。我们将不得不转向不需要水的发电,例如太阳能光伏发电和风力发电。或者,我们必须付出一定的代价,对现有的火力发电厂进行改造,以限制用水,并使它们在高温中断的情况下仍能正常工作。一个四年不做任何事情,等待下一个选举周期的政府是没有选择的。
图片来源:Timm Suess的未完成的切尔诺贝利反应堆5和6的冷却塔(CC BY-SA 2.0)
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