Tørke kan ramme aldrende kraftværker hårdt

Ældre kraftværker med engangskøleanlæg genererer omkring en tredjedel af al amerikansk elektricitet, men deres fremtidige produktionskapacitet vil blive undergravet af tørke og stigende vandtemperaturer forbundet med klimaændringer. Disse virkninger vil blive forværret af miljøbestemmelser, der begrænser vandforbruget.

Løsningen er ikke at skrotte reglerne, viser en ny Duke University -undersøgelse. Det er at skrotte de gamle kølesystemer.

"Hvis vi vil have pålidelig elektricitet og, på samme tid, beskytte søer og floder, der leverer kølevand til planterne, vi skal eftermontere anlæggene med recirkulerende kølesystemer, "sagde Lincoln F. Pratson, Gendell Family Professor i energi og miljø ved Duke's Nicholas School of the Environment.

Den nye undersøgelse viser, at hvis overfladevand opvarmer 3 grader Celsius og flodstrømme falder 20 procent-som begge er sandsynlige i slutningen af ​​århundredet-vil tørkerelaterede påvirkninger tegne sig for omkring 20 procent af alle kapacitetsreduktioner på termoelektriske kraftværker med engang igennem, eller åben sløjfe, kølesystemer. Disse reduktioner omfatter kapacitetsbegrænsninger eller nedlukninger, der kan opstå, når lokale overfladevandsniveauer falder ved et anlægs indtagskonstruktioner.

Miljøregler, der regulerer et anlægs vandforbrug og den maksimale temperatur på brugt kølevand, det kan slippe tilbage i floder eller søer, tegner sig for meget af de resterende 80 procent af fremtidige nedlukninger og kapacitetsnedskæringer, Sagde Pratson.

"Det er overraskende, at virkningerne af tørke vil være så meget større end de varmere temperaturer, som vi vurderer vil tegne sig for lidt mere end 2 procent af reduktionerne, "sagde Candise L. Henry, en ph.d. i 2018 kandidat fra Duke's Nicholas School, der ledede undersøgelsen som en del af sin doktorafhandling. "Men det er også overraskende, at tørkepåvirkninger vil være så meget mindre end lovgivningsmæssige konsekvenser."

"Heldigvis, næsten alle disse påvirkninger kunne dæmpes ved at skifte til recirkulerende kølesystemer, "Sagde Henry.

Termoelektriske kraftværker bruger dampdrevne møller til at generere deres energi. Når dampen er passeret gennem møllerne, skal den køles ned. Engangssystemer gør dette ved at trække koldt vand fra nærliggende floder eller søer, cirkulere den gennem rør for at absorbere dampens varme, og udledning af det opvarmede vand tilbage i floden eller søen.

I recirkulationssystemer, vand fra et køletårn bruges til at absorbere dampens varme og føres derefter tilbage til tårnet, hvor varmen frigives ved fordampning. Planter med denne type system udleder ikke opvarmet vand til overfladevand og behøver kun at erstatte den del af deres kølevandsforsyning, der går tabt ved fordampning, gør dem mindre sårbare over for tørkepåvirkninger og miljøregler.

"Lige nu, det er ret almindeligt, at planter får midlertidige undtagelser fra regler for den maksimalt tilladte temperatur for udledt vand, men hvis reglerne bliver strengere under fremtidige forvaltninger, vi kunne se flere nedskæringer eller nedlukninger af kraftværker, der engang har været igennem, sagde Henry, som nu er postdoktor ved Carnegie Institution for Science ved Stanford University.

Hun og Pratson offentliggjorde deres fagfællebedømte fund 8. marts i Miljøvidenskab og teknologi .

For at gennemføre deres undersøgelse, de analyserede syv års drifts- og meteorologiske data for 52 østlige amerikanske kraftværker med gennemgående kølesystemer. Ved hjælp af en elproduktionsmodel, de kæmmede dataene - som strakte sig over årene 2007 til 2014, når alvorlig tørke påvirkede store dele af Sydøst - for at spore, hvordan timeforandringer i lokale vandtemperaturer og strømningshastigheder påvirkede hvert anlægs maksimale effekt.

Ved at køre modellen under syv forskellige vandtilgængeligheds- og temperaturscenarier, de var i stand til at drille fra hinanden, hvilken procentdel af de samlede ændringer i produktionskapaciteten skyldtes stigende vandtemperaturer, hvilken del stammer fra nedsat vandgennemstrømning, og hvor meget der var knyttet til overholdelse af lovgivningen. Ved hjælp af forventede opvarmnings- og vandstrømstendenser i det kommende århundrede, de vurderede de sandsynlige fremtidige virkninger af hver faktor.

"Tidligere undersøgelser bundtede virkningerne af tørke, vandtemperaturer og miljøregulering sammen, "Bemærkede Pratson." Ved at trække dem fra hinanden, får vi et meget klarere billede af, hvad de store trusler vil være, og hvad vi kan gøre for at afbøde dem. "

Det faktum, at tørkepåvirkninger vil være så meget større end dem, der skyldes varmere vand, understreger behovet for at prioritere afbødningsstrategier, der fokuserer på vandgennemstrømning, han sagde. Ud over at installere recirkulerende kølesystemer, disse strategier omfatter installation af damme til at holde kølevandsreserver; lokalisering af nye planter på større vandområder; og implementering af strengere forvaltningsplaner for vandområder for at regulere vandforbruget for alle brugere ved en flod eller sø.