Hoe werkt een droge koeler in een energiecentrale?
Hoe werkt een droge koeler in een energiecentrale?
Omdat er zoveel warmte moet worden afgevoerd om de stoom te condenseren die wordt gebruikt om turbinegeneratoren aan te drijven, zijn koelsystemen vaak de grootste verbruiker van water in energiecentrales. Voorheen zorgden rivieren en meren en andere waterbronnen voor deze koeling, maar de laatste tijd zijn er meer energiecentrales die droge koeling toepassen, een koeltechniek die weinig tot geen water gebruikt. Droge koelsystemen zijn duurder om te installeren en gebruiken meer energie om te werken. Deze variabelen zijn van invloed op de efficiëntie van energiecentrales als geheel, terwijl droge koelsystemen 95 procent minder water verbruiken dan natte koelsystemen.
Talloze verschillende soorten energiecentrales koken water om stoom te creëren, die vervolgens door een turbine wordt geleid om elektriciteit op te wekken. Dit soort systeem wordt gebruikt door kerncentrales, kolen- en biomassacentrales, sommige aardgascentrales en zelfs sommige zonne-installaties. In deze faciliteiten moet de stoom worden gekoeld om weer te condenseren tot een vloeistof, die vervolgens naar de ketel of stoomgenerator wordt gestuurd.
In de Verenigde Staten gebruiken de meeste stoomcentrales water om stoom af te koelen en te condenseren. Het grootste deel van het water dat in de VS wordt onttrokken voor elektriciteitsopwekking wordt gebruikt voor koeling, goed voor ongeveer 40 procent van de totale wateronttrekking.
Recirculerende koelsystemen die koelwater recirculeren, worden gebruikt door meer dan 61 procent van de thermo-elektrische opwekkingscapaciteit in de VS. Om ervoor te zorgen dat het water herhaaldelijk kan worden gebruikt, houden deze systemen het water in gesloten leidingen. 36 procent van de thermo-elektrische opwekkingscapaciteit in de Verenigde Staten is afkomstig van fabrieken die eenmalige koelsystemen gebruiken. Deze systemen halen een aanzienlijke hoeveelheid water uit omringende waterbronnen om de condensor af te koelen, waarna ze het hetere water terug in de oorspronkelijke bron laten stromen.
3 procent van de thermo-elektrische opwekkingscapaciteit in de Verenigde Staten is afkomstig van droge en hybride koeling, waarvan het grootste deel operationeel is sinds 2000. Stoom wordt gekoeld en gecondenseerd met behulp van omgevingslucht in droge koelsystemen.
Directe en indirecte systemen zijn de twee categorieën waarin deze systemen vallen. In directe droge koelsystemen wordt omgevingslucht gebruikt om stoom te condenseren, dus er wordt geen water gebruikt. In typische watergekoelde condensors wordt stoom gecondenseerd in indirecte droge koelsystemen, maar het koelwater wordt in een gesloten systeem gehouden. Hierdoor wordt er relatief weinig water gebruikt en gaat er geen water verloren door verdamping.
Hybride koelsystemen combineren droge en natte koeling en kunnen stoom condenseren met zowel water als lucht. Vaak zijn deze systemen gemaakt om te functioneren als droge koelsystemen in koudere maanden en als natte koelsystemen in warmere maanden wanneer droge systemen minder efficiënt presteren.
De gecombineerde cyclus met aardgas (NGCC), die goed is voor meer dan 83 procent van de operationele droge en hybride koelcapaciteit, is de meest gebruikte productietechnologie. Vanwege het feit dat installaties met gecombineerde cyclus op aardgas aanzienlijk minder koeling per megawattuur nodig hebben dan kolen- of kerncentrales, zijn droge koelsystemen doorgaans kosteneffectiever.
Een levensvatbaar alternatief voor geconcentreerde zonne-energiesystemen is droge koeling. Veel nieuwe geconcentreerde zonne-energiesystemen maken nu gebruik van droge koeling, waaronder de Ivanpah- en Genesis Solar-fabrieken in Californië en de Crescent Dunes Solar-fabriek in Nevada. Dit komt omdat deze systemen zich bevinden in regio's zoals het zuidwesten van de Verenigde Staten, waar de zonne-energiebronnen relatief hoog zijn en de watervoorraden relatief laag.
