https://frosthead.com

Převod energetického odpadu na elektřinu a teplo

Kogenerace, někdy nazývaná kombinovaná výroba tepla a elektřiny (CHP), je způsob, jak zachytit intenzivní teplo unikající z komínů a přeměnit jej na elektřinu nebo ji použít k jinému dobrému využití, například k vytápění domů. Téměř 70 procent emisí skleníkových plynů v USA pochází z výroby elektřiny a tepla (dalších 20 procent pochází z automobilů) a odhady potenciálu KVET jsou dramatické. Zachytávání zbytečné energie komínu ve Spojených státech by mohlo podle řady studií nahradit téměř 30 procent energie, která je v současné době vyráběna spalováním fosilních paliv, snížit emise oxidu uhličitého o 20 procent a ročně ušetřit 150 miliard až 250 miliard dolarů. V prosinci odhadla Národní laboratoř Oak Ridge, že pokud CHP vygenerovala do roku 2030 20 procent energie naší země - Německo, Japonsko a Čína tento cíl již dosáhly nebo překročily, a Dánsko generuje 50 procent své energie pomocí KVET - technologie by eliminovala 848 milionů tun emisí oxidu uhličitého. Je to jako odstranit 154 milionů aut ze silnice. Dosažení této úrovně KVET ve Spojených státech by podle zprávy Oak Ridge znamenalo do nových investic 234 miliard USD a vytvořilo by milion nových vysoce kvalifikovaných technických pracovních míst. KVET je nyní k dispozici také v menším měřítku pro vytápění domácností, chlazení a výrobu energie; nazývá se microCHP.

Smithsonian's Bruce Hathaway nedávno hovořil s odborníkem na CHP Tom Castenem, předsedou chicagské společnosti Recycled Energy Development (RED). Casten strávil tři desetiletí podporou recyklace jinak zbytečné průmyslové energie. Mnohokrát svědčil před kongresem a je autorem knihy Vypnutí tepla: Proč Amerika musí zdvojnásobit energetickou účinnost, aby ušetřil peníze a snížil globální oteplování. Provozování ziskové společnosti KVET je důležité pro Castena, který má titul MBA z Columbie. Ale jeho pozadí jako Eagle Scout také vysvětluje jeho vášeň pro omezení globálního oteplování: on dodržuje slogan, “opustit kemp čistší, než jsme ho našli.”

Napsali jste, že některé továrny „ohřívají tak promiskuitně jako zuřící oheň“, a že když vidíte, jak z komínů vychází pára a ztrácí se, tak vás to šílí. Proč tě ten zrak tak rozrušuje?
Asi v roce 1974 nebo 1975 jsem byl přesvědčen, že globální oteplování způsobené emisemi oxidu uhličitého bude největším problémem, kterému jsme kdy čelili jako lidské bytosti, a že musíme spalovat méně fosilních paliv a učit se snižovat emise C02 výnosně. Otázkou je, jak sladit naši obrovskou potřebu energie s potřebou zdravé planety a zdravé ekonomiky. Většinu své kariéry jsem strávil ziskovým zachycením a využitím průmyslové energie, kterou ztrácíme.

Taviče West Virginia Alloys vyrábějí více křemíku než kterákoli továrna ve Spojených státech. (© Laura Antrim Caskey 2008) Tom Casten (vpravo) je předsedou a jeho syn Sean je prezidentem a generálním ředitelem společnosti Recycled Energy Development (RED), která instaluje systém regenerace tepla ve West Virginia Alloys. (© Laura Antrim Caskey 2008) Při 3000 stupňů Fahrenheita taví tavenina křemenná hornina, aby extrahovala křemík. Až dosud byl výfukový plyn z pece odváděn do atmosféry. Systém RED použije toto teplo k vytvoření páry, otočení turbín a výrobě elektřiny. (© Laura Antrim Caskey 2008) Systém rekuperace tepla, který by měl být plně nainstalován v roce 2010, bude generovat téměř 357 milionů kilowatthodin elektřiny ročně, což je dost pro napájení 20 000 domácností. (© Laura Antrim Caskey 2008) Po instalaci zařízení by společnost West Virginia Alloys měla ušetřit na účtech za energii a snížit emise oxidu uhličitého o 290 000 metrických tun ročně. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Napsali jste, že kogenerace není nová, že Thomas Edison to udělal s první elektrárnou na světě v roce 1882. Postavil svůj závod v centru Manhattanu a poslal zbytky tepla z výroby energie, aby zahříval budovy vedle. Proč není KVET v našem současném systému výroby elektřiny široce používán?
První věc, kterou musíme pochopit, je, že náš energetický systém je vysoce neefektivní. S dostupnou technologií neděláme maximum, co můžeme. Proč? Pro začátečníky je naše elektrická síť provozována hlavně chráněnými monopoly a za výkonnost není odměňována. Neefektivní výroba centrální energie je chráněna ledovcem umělých bariér. Tento regulační ledovec se pomalu topí, ale ne tak rychle jako skutečné ledovce.

Průměrná elektrárna je dnes účinná pouze 33 procent, takže v podstatě berete tři jednotky energie a získáváte jednu jednotku elektřiny. A od té doby byl prezidentem Eisenhower. Zbytek energie je většinou přebytečné teplo a my to prostě vyhazujeme. Jednoduše nemůžeme omezit globální oteplování, aniž bychom zdvojnásobili účinnost výroby energie. To je účinnost slona v místnosti.

Jak vaše společnost zachycuje teplo, které elektrárny obvykle plýtvají?
Postavujeme elektrárny na místě pro výrobce, pro univerzity, pro každou instituci, která spotřebovává velké množství energie. Vyrábíme elektřinu a místo toho, abychom vyhazovali vedlejší tepelnou energii pryč, používáme ji buď k vytápění blízkých budov - nahrazování kotlů na fosilní paliva - nebo pro průmyslové procesy nebo k výrobě více elektřiny. Tento přístup se nazývá kogenerace, protože to je to, co to je: dělá dvě práce s jedním ohněm. Vytváření energie tímto způsobem zdvojnásobuje účinnost a snižuje C02 na polovinu ve srovnání s tím, co nyní energetické společnosti dělají. Nejméně efektivní projekt, který jsme kdy udělali, je asi 70 procent efektivní, což je dvojnásobná účinnost elektrické rozvodné sítě. Nejlepší z našich projektů přesahují efektivitu 90 procent. Projekty však musí být místní, aby mohly recyklovat odpadní energii; teplo necestuje moc dobře.

Dokážete vysvětlit, jak kombinovaná výroba tepla a elektřiny zachycuje a používá teplo z průmyslových komínů?
Říkáme tomu rekuperace odpadního tepla. Používáme horký výfuk, který by byl odvzdušňován do komínů. Toto teplo používáme k vaření vody a výrobě páry, která mění dynamo a vyrábí elektřinu. Jedním z míst, kde jedna z mých předchozích společností pracovala, je ocelárna na břehu jezera Michigan. Vzali jsme jejich odpadní teplo a proměnili jsme jej v 220 megawattů absolutně čisté energie. To je obrovské; je to množství sluneční energie přiváděné do elektrických sítí po celém světě. Tato ocelárna nyní ušetří zhruba 100 milionů dolarů ročně - což je velký faktor pro udržení její konkurenceschopnosti na světovém trhu s ocelí. EPA uznala závod na snižování skleníkových plynů o 1, 1 milionu tun ročně. To je důvod, proč je CHP tak vzrušující - je to příležitost k oboustranné výhře. Je to proekonomie a pro životní prostředí a na jeho hlavě se mění stará falešná dichotomie mezi levnou energií a čistou energií.

Jak jste se v první řadě dostali k úsporám energie?
Vyrostl jsem v Coloradu ve velmi přirozené rodině. Měli jsme malou rutinu, kde jsme překročili most, abychom rybařili, a šli jsme tři, čtyři míle dolů po řece. Náš táta by nás nenechal vrátit, pokud bychom nesli nějaké odpadky, které odešel někdo jiný. Vyvrcholil tím, jaký druh idiotů tam nese pop lahve a nechá je na tak krásném místě. Moje matka také zdůraznila službu - komu je dáno mnoho, je toho hodně zapotřebí. Základní zpráva od obou rodičů byla, že bychom měli opustit kemp čistější, než jsme ho našli. A v našem zmenšujícím se světě je náš tábořiště planetou a globální oteplování ji ohrožuje.

Převod energetického odpadu na elektřinu a teplo