Przyzwyczajeni jesteśmy do typowych elektrowni węglowych w Polsce (standardowa konstrukcja – kocioł pyłowy , układ kondensacyjny) z kilkoma drobnymi wariancjami w postaci kotłów fluidalnych, układów parowo-gazowych (ok 700 MW mocy elektrycznej) i budowanych obecnie często źródeł odnawialnych – farmy wiatrowe. Energetyka pełna jest jednak alternatywnych pomysłów i innych technologii z których wiele było typowane do bycia nowym dominującym układem w światowej energetyce …..

Elektrownie termojądrowe …– już od momentu zbudowania pierwszej bomby jądrowej i pierwszych prób budowy typowych elektrowni jądrowych – marzenia i umysły konstruktorów zaprzątała myśl o nowym rewelacyjnym pomyśle. Energie z przemian nuklearnych można bowiem pozyskać poprzez rozpad jąder atomu (najczęściej uranu 235 – cykl uranowy najpopularniejszy wykorzystywany w elektrowniach jądrowych) ale też i poprzez ich syntezę – najczęściej deuteru i trytu (łatwych do pozyskania). Energia uzyskiwana w syntezie jądrowej jest około trzykrotnie większa niż przy rozpadzie jąder uranu – mamy wiec możliwość zbudowania niesamowicie efektywnej elektrowni – gdybyśmy tylko byli w stanie kontrolować sam proces syntezy. Problemy są dwa – pierwsze to sama zachodząca reakcja która wymaga ogromnych temperatur i zbliżenia jader atomowych na bardzo bliskie odległości (plazma) – tylko wtedy umiemy doprowadzić do ich połączenia i wyzwolenia energii oraz kontrolowanie samej reakcji – na razie umiemy tylko wywoływać efektowne eksplozje na wielka skalę. W tej chwili (od 2005) trwa projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – europejska próba zbudowania urządzenia które mogłoby kontrolować proces wytwarzania około 500 MW energii (!!! olbrzymia ilość) ale przez czas ok 1000 sek. (co i tak jest gigantycznym krokiem naprzód bo do tej pory uzyskiwano tylko mili lub pojedyncze sekundy). Zważywszy ze projekt ma uruchomić reaktor ok 2016 (już jest opóźniony) i kosztuje 10 miliardów euro – do komercyjnych elektrowni jeszcze bardzo daleko. Chyba ze otworzy się droga do tzw. „zimnej fuzji” – rodzaju świętego Graala poszukiwanego przez fizyków – hipotetycznej możliwości prowadzenia syntezy termojądrowej w niskich temperaturach. Ponad 20 lat temu dwaj fizycy Fleischamn i Ponds ogłosili ze udało im się taki proces uzyskać w warunkach laboratoryjnych – przez kilka miesięcy byli na pierwszych stronach największych technicznych czasopism – aby po chwili popaść w niesławę kiedy ich eksperymenty uznano za mistyfikację, mimo to nie zniechęciło to ich następców do szukania tej drogi na skróty. Prawdopodobieństwo wprowadzenia do normalnej eksploatacji reaktorów termojądrowych za naszego życia – 1/5 – chyba że ktoś przeprowadzi udane próby „zimnej fuzji” wcześniej i zgarnie natychmiast nagrodę Nobla dając lepszy impuls rozwojowy tej technologii.

Zgazowanie węgla … znana od lat koncepcja konwersji węgla na gaz syntetyczny (syngaz). Zgodna filozoficznie z obecnymi ideami Unii Europejskiej – węgiel jest niedobry, gaz jest idealnym surowcem – dlaczego wiec nie przetworzyć węgla kamiennego i brunatnego a potem spalić produkt w typowej turbinie gazowej. Sam pomysł konwersji znany od lat (i technicznie opanowany) – w czasie II wojny światowej niemiecka Rzesza pod koniec wojny nie mając zasobów ropy naftowej – desperacko rozwijała technologie produkcji gazu syntetycznego (jak i benzyny) z tego co im jeszcze pozostało – z krajowego węgla.  Pomysł elektrowni ze zgazowaniem węgla – IGCC (Integrated Gas Combined Cycle) dobry, gorzej z sama realizacją. Produkując gaz wpadamy na pierwsza minę – gazyfikacja zachodzi najlepiej w wysokich temperaturach (900 – 1300 C w zależności od technologii) i dostajemy produkt około 10 razy mniej kaloryczny od gazu naturalnego ale mający dodatkowo duże ilości siarki (H2S zwykle) – która znajduje się w węglu energetycznym – a potem tez konwertuje. Musimy ją usunąć ( inaczej nasze instalacje nie popracowałyby długo) dokonując termodynamicznego „chwytania prawa ręką za lewe ucho” bo nasze katalityczne technologie usuwania siarki pracują w niskich temperaturach (ok 150 C max). Tak wiec najpierw mamy gaz gorący potem go schładzamy żeby za chwile wrzucić do komory spalania i spalić. Sama technologia (zgazowania) nie taka prosta i łatwa i owocuje ogromnie skomplikowana i wielka gabarytowo instalacja – w rezultacie w całym IGCC zamiast prostoty i elegancji bloku gazowo-parowego dostajemy gigantyczna, skomplikowana fabrykę chemiczna z małym dodatkiem energetyki na końcu.

Doświadczenia dzisiejsze – raczej na nie. Stopień komplikacji układu powoduje olbrzymie problemy ruchowe i bardzo kiepskie współczynniki dyspozycyjności (nawet na poziomie 80-03 %) jak też nie za wysoką sprawność całkowitą (37 %)  – projekty semi -komercyjne IGCC na poziomie ok 200-300 MW –  Buggenum i Puortollano w Europie w latach 90-tych i DoE Tampa Electric (USA) 2005 ; wszystkie borykały się z tymi samymi problemami. Teraz elektrownie ze zgazowaniem węgla pojawiają się wiec głownie w propozycjach dla Polski na nasza inwestycje w kolejne podejście do technologii. Szanse na komercjalizację za naszego życia 1/5 – chyba ze dołożymy do interesu np. alternatywnie rezygnując z energetyki jądrowej i budując IGCC.

Obieg Kalina i technologie ORC …. Zastosowanie innego czynnika roboczego niż woda w obiegu elektrowni. Pierwsze koncepcje znane pod nazwa obiegu Kalina – próba eliminacji problemów z naszą poczciwą wodą. Klasyczny obieg elektrowni (cykla Rankina) jest nierozerwalnie związany z jej własnościami termodynamicznymi – temperatura górnego i dolnego źródła. Pomimo naszych jak największych wysiłków – jeśli stosujemy wodę / parę w obiegu turbozespołu jesteśmy ograniczeni sprawnościowo a poza tym nie możemy wykorzystywać źródeł ciepła poniżej temperatury wrzenia. Zastępując wodę związkiem organicznym – izobutan, izopentan, związki toluenu lub nawet sama mieszanka amoniaku z woda  – możemy mieć czynnik który odparowuje w  relatywnie niskich temperaturach – okolice 100 C – a wiec może być przepuszczony przez turbinę i generować energie elektryczną.  ORC (Organic Rankin Cycle) – techniczne nazwy systemów – daje więc możliwość produkcji energii elektrycznej z niskotemperaturowych źródeł – na przykład geotermalnych lub ciepła odpadowego. Prawdopodobieństwo wykorzystania komercyjnego 5/5 – bo już działa i jest komercyjnie dostępny – jedynym problemem jest skala instalacji – z samem natury skierowane raczej na mikro lub małe elektrownie.

Magiczne urządzenia Nikola Tesli ….. genialny serbski naukowiec (urodzony w chorwackiej wiosce) – chyba jeden z największych umysłów przełomu XiX i XX wieku – człowiek który ofiarował nam prąd zmienny i maszyny elektryczne. Od początku genialne dziecko i niewiarygodny umysł , powiązany jak to zwykle bywa również z ekscentrycznym zachowaniem i trudnym do zniesienia charakterem. Na początku współpracujący w Edisonem , potem jego zaciekły konkurent – Edison stawiał na prąd stały, Tesla na zmienny – jak widać technika przyznała racje temu drugiemu przy przesyle energii na dalekie odległości (choć i można jak proponował Edison). Co najbardziej zadziwiające – Tesla poza gruntownym wykształceniem (miał fotograficzna pamięć i uczył się 20 godzin na dobę) swoje wynalazki przypisywał w większości intuicji i czemuś na pograniczy magii i kontaktów z innymi wymiarami. Dla współczesnych byłby niewątpliwie przypadkiem dla zakładów leczniczych – ale różnicą było ze jego urządzenia działały. Tesla pod koniec jego życia opętany był idea darmowej energii – twierdził ze wymyślił nowy sposób jej generacji (rodzaje kosmicznych promieni) – bezkosztowo dający nieograniczone możliwości, ale i umożliwiający też skonstruowanie śmiercionośnej broni. Same finalne eksperymenty były jednak mocno dyskusyjne – w decydującym momencie spowodował awarie elektryczności w całym stanie Kolorado – za co oczywiście obwiniał konkurencję i sabotażystów. Z drugiej strony część zwolenników „strefy mroku” chętnie sięga po teorie jakby katastrofa meteorytu tunguskiego (1911 na Syberii) była rezultatem doświadczeń z „promieniami” Tesli.  Po jego śmierci – wszelkie techniczne notatki Tesli zostały skonfiskowane przez amerykańskie służby specjalne. Prawdopodobieństwo wiec  komercyjnej realizacji jego pomysłów 0,001/5 chyba że uda się te projekty wykraść i odtworzyć lub tez narodzi się nowy Tesla. W sumie … darmowa energia dla wszystkich … to byłoby to.

Zostaw komentarz:

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *