Неразменный пропан вырабатывает даровую энергию
Разработана технология, повышающая КПД обычных тепловых электростанций примерно в два раза с одновременным сокращением вредных выбросов. Ключ к чудесному преобразованию — использование пропана, который, однако, не расходуется в процессе выработки энергии.
Инженеры Дэниел Стингер (Daniel Stinger), Фарук Миан (Farouk Mian) и основанная ими компания Wow Energy развивают собственную технологию, призванную расширить возможности существующих тепловых электростанций (ТЭС).
Их полный КПД обычно составляет 35%. Значительная доля энергии, содержащейся в топливе, вылетает в трубу.
Однако использовать горячий выхлоп станции для выработки дополнительного электричества обычными методами затруднительно.
Дело в том, что используемые на ТЭС паровые турбины по-настоящему эффективны, и их работа экономически оправдана, только если пар нагревается до температуры 450 градусов Цельсия и выше (обычно — 650).
А из трубы ТЭС вылетает газ с температурой 150-370 градусов Цельсия. И утилизировать это тепло на водном паровом цикле не получается.
Но изобретатели из Техаса нашли выход. Предложенная ими технология называется Cascading Closed Loop Cycle (CCLC), то есть каскадный закрытый закольцованный цикл.
В качестве рабочего тела здесь используется не вода, а пропан.
Большая часть энергии ископаемого топлива обычно уходит в трубу (фото с сайта vin.bg.ac.yu).
Получается что-то вроде неразменного рубля — газ крутится в системе и не расходуется, однако при каждом обороте даёт «сдачу» в виде даровой электроэнергии.
Пропан обладает очень низкой температурой кипения. У него достаточно высокая теплоёмкость, а теплота парообразования у него ниже, чем у воды, раз в семь.
Идея проста — подаём жидкий пропан в теплообменник, установленный в трубе электростанции. Парообразный пропан поступает в турбину, совершает работу, охлаждается и попадает в насос.
Под высоким давлением пропан снова переходит в жидкую фазу, и всё начинается сначала.
Важный плюс предлагаемой технологии — широкое использование стандартного оборудования (фото с сайта members.shaw.ca).
Цикл полностью замкнут, герметичен, и не требует участия воды даже для охлаждения системы.
А это важно, так как обычные ТЭС являются крупными потребителями воды, которая не только крутится в турбинах, но и интенсивно улетучивается в градирнях системы охлаждения.
К слову, теплообменники, турбины и насосы, используемые в системе, практически все стандартные, те же, что промышленность строит для классических ТЭС. Теоретически это должно ускорить внедрение новинки.
Правда, в таком упрощённом виде общий КПД станции повышался незначительно. Но инженеры придумали, как утилизировать львиную долю энергии, выбрасываемую обычно впустую.
Они ввели в систему вторую турбину, работающую на тепле уже отработанного пропана из турбины первой.
При этом три теплообменника комплекса оказались закольцованными в хитроумную последовательно-параллельную схему, вполне понятную из представленного рисунка.
По расчётам Wow Energy, стоимость строительства такой дополнительной «электростанции в электростанции» составит $0,6-1 тысячу за киловатт мощности, что сопоставимо с ценой оборудования на самой ТЭС.
И себестоимость полученной таким образом энергии, с учётом затрат на технику, также будет низка — 2 цента за киловатт час. При этом общий КПД станции возрастёт до 60% или даже выше.
Дополнительный бонус — возможность более полной химической очистки выхлопа станции от вредных веществ.
Дело в том, что содержащиеся в выбросах ТЭС, в парообразном состоянии, ртуть, ванадий, кадмий, свинец и другие вещества после установки системы легко конденсируются в жидкую/твёрдую фазу, так как температура выхлопа станции снижается до 45-55 градусов Цельсия.
Легче при такой низкой температуре вычищаются из выхлопа оксиды серы и азота.
Схема цикла CCLC (иллюстрация с сайта newscientist.com).
К тому же выработка большего количества энергии из того же объёма топлива означает сокращение выхлопа диоксида углерода — парникового газа.
При сопоставимой стоимости тепловых машин для удовлетворения растущих потребностей в энергии выгоднее строить дополнительные комплексы CCLC на существующих ТЭС, чем новые классические энергоблоки и станции — полагают изобретатели пропанового цикла.
Техасские специалисты подчёркивают, что их цикл может использоваться для выработки электроэнергии не только на ТЭС, но и на химических заводах и вообще — за счёт самых разнообразных промышленных источников дарового, но низкотемпературного тепла.
Изобретением Стингера и Миана уже заинтересовались компании Chevron Texaco и British Petroleum.
А ведь практически ни одной такой установки ещё не построено.
