https://frosthead.com

Konvertering af energ affald til elektricitet og varme

Samproduktion, nogle gange kaldet kombineret varme og kraft (CHP), er en måde at fange den intense varme, der slipper ud fra rygestakke, og omdanne den til elektricitet eller anvende den til anden god brug, såsom opvarmning af hjem. Næsten 70 procent af de amerikanske drivhusgasemissioner stammer fra produktion af elektricitet og varme (yderligere 20 procent kommer fra biler), og estimaterne af kraftvarmepotentialet er dramatiske. Opfangning af spildt rygestackenergi i USA kunne erstatte næsten 30 procent af den strøm, der i øjeblikket genereres ved at brænde fossile brændstoffer, skære kuldioxidemissioner med 20 procent og årligt spare $ 150 milliarder til $ 250 milliarder, ifølge en række undersøgelser. I december vurderede Oak Ridge National Laboratory, at hvis CHP genererede 20 procent af vores lands magtkapacitet i 2030 - Tyskland, Japan og Kina allerede har nået eller overskredet dette mål, og Danmark genererer 50 procent af sin magt med CHP - ville teknologien eliminere 848 millioner ton kuldioxidemissioner. Det er som at fjerne 154 millioner biler fra vejen. Opfyldelse af dette niveau af kraftvarmeproduktion i USA ville ifølge Oak Ridge-rapporten involvere 234 milliarder dollars i nye investeringer og skabe en million nye højtuddannede, tekniske job. CHP findes nu også i mindre skala til opvarmning, køling og elproduktion til hjemmet; det kaldes microCHP.

Smithsonians Bruce Hathaway talte for nylig med CHP-ekspert Tom Casten, formand for et Chicago-firma kaldet Recycled Energy Development (RED). Casten har brugt tre årtier på at fremme genanvendelse af ellers spildt industriel energi. Han har vidnet før kongressen adskillige gange og er forfatter til Slå af varmen: Hvorfor Amerika skal dobbelt energieffektivitet for at spare penge og reducere den globale opvarmning. At drive et rentabelt kraftvarmefirma er vigtigt for Casten, der har en MBA fra Columbia. Men hans baggrund som Eagle Scout forklarer også sin lidenskab for at reducere den globale opvarmning: han overholder sloganet, "forlade campingpladsen renere, end vi fandt den."

Du har skrevet, at nogle fabrikker "belch varme lige så promiskuøst som et rasende bål", og at når du ser damp komme ud af røgpakker og spilder, gør det dig skør. Hvorfor irriterer dette syn dig så meget?
I 1974 eller 1975 blev jeg overbevist om, at global opvarmning forårsaget af kuldioxidemissioner vil være det største problem, som vi nogensinde har været konfronteret med som mennesker, og at vi er nødt til at forbrænde mindre fossilt brændstof og lære at reducere C02-emissioner med profit. Spørgsmålet er, hvordan vi kan forene vores enorme behov for energi med behovet for en sund planet og en sund økonomi. Jeg har brugt det meste af min karriere med indbringelse og brug af den industrielle energi, vi spilder.

West Virginia Alloys 'smelteproducenter producerer mere silicium end nogen fabrik i USA. (© Laura Antrim Caskey 2008) Tom Casten (til højre) er formand, og hans søn Sean er præsident og administrerende direktør for et firma kaldet Recycled Energy Development (RED), der installerer et varmegenvindingssystem i West Virginia Alloys. (© Laura Antrim Caskey 2008) Ved 3.000 grader Fahrenheit smelter smelteværket kvartssten for at udvinde silicium. Indtil nu har ovnudstødningen været udluftet i atmosfæren. REDs system bruger denne varme til at skabe damp, dreje turbiner og generere elektricitet. (© Laura Antrim Caskey 2008) Varmegenvindingssystemet, der skulle være fuldt installeret i 2010, vil generere næsten 357 millioner kilowattimer elektricitet om året, nok til at drive 20.000 hjem. (© Laura Antrim Caskey 2008) Når udstyret er installeret, bør West Virginia Alloys spare på sine energiregninger og reducere dets kuldioxidemission med 290.000 ton pr. År. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Du har skrevet, at CHP ikke er nyt, at Thomas Edison gjorde det med verdens første kraftværk i 1882. Han byggede sit anlæg i downtown Manhattan og sendte den resterende varme fra kraftproduktionen for at varme op til bygningerne ved siden af. Hvorfor bruges CHP ikke i vid udstrækning i vores nuværende elproduktionssystem?
Den første ting at forstå er, at vores energisystem er meget ineffektivt. Vi gør ikke det bedste, vi kan med den tilgængelige teknologi. Hvorfor? Tja, for det første køres vores elektriske net hovedsageligt af beskyttede monopoler, og de belønnes ikke for effektivitet. Ineffektiv central kraftproduktion er beskyttet af en gletsjer med kunstige barrierer. Den regulerende gletsjer smelter langsomt, men ikke så hurtigt som de rigtige gletsjere.

Det gennemsnitlige kraftværk i dag er kun 33 procent effektivt, så du tager i bund og grund tre enheder energi og får en enhed elektricitet. Og det har været sådan, siden Eisenhower var præsident. Resten af ​​energien er for det meste overskydende varme, og vi kaster det bare væk. Vi kan simpelthen ikke begrænse den globale opvarmning uden at fordoble effektiviteten af ​​elproduktionen. Denne effektivitet er elefanten i rummet.

Hvordan fanger din virksomhed varme, der normalt spildes af kraftværker?
Vi bygger kraftværker på stedet for producenter, universiteter og institutioner, der bruger meget energi. Vi producerer elektricitet, og i stedet for at smide biproduktets termiske energi væk, bruger vi den enten til at varme op i nærheden af ​​bygninger - erstatte kedler med fossile brændstoffer - eller til industrielle processer eller til at skabe mere elektricitet. Denne tilgang kaldes kraftvarmeproduktion, fordi det er, hvad det er: det udfører to job med en ild. At producere energi på den måde fordobler effektiviteten og halverer C02 i sammenligning med, hvad forsyningsvirksomhederne gør nu. Det mindst effektive projekt, vi nogensinde har gjort, er omkring 70 procent effektiv, hvilket er dobbelt så effektiv som elnettet. Det bedste af vores projekter overstiger 90 procent effektivitet. Men projekterne skal være lokale for at genanvende affaldsenergien; varmen rejser ikke særlig godt.

Kan du forklare, hvordan CHP opsamler og bruger varme fra industrielle rygestakke?
Vi kalder det spildvarmeudvinding. Vi bruger varm udstødning, der ville have været udluftet op i rygestaskerne. Vi bruger den varme til at koge vand og producere damp, der forvandler en dynamo til at generere elektricitet. Et sted, hvor et af mine tidligere virksomheder arbejdede, er et stålfabrik ved bredden af ​​Lake Michigan. Vi tog deres spildvarme og gjorde det til 220 megawatt med absolut ren energi. Det er enormt; det er mængden af ​​solenergi, der føres til elektriske net over hele verden. Dette stålanlæg sparer nu omkring 100 millioner dollars om året - en stor faktor for at holde det konkurrencedygtigt på verdens stålmarked. Miljøstyrelsen har anerkendt anlægget for at skære sine drivhusgasser med 1, 1 millioner tons om året. Det er det, der gør CHP så spændende - det er en win-win mulighed. Det er pro-økonomi og pro-miljø, og det vender den gamle falske dikotomi mellem billig kraft og ren kraft på hovedet.

Hvordan kom du ind i energibesparelse i første omgang?
Jeg voksede op i Colorado i en meget naturorienteret familie. Vi havde en lille rutine, hvor vi skulle krydse en bro for at fiske, og vi skulle gå tre, fire miles ned ad en flod. Vores far ville ikke lade os vende tilbage, medmindre vi havde noget skrald, som nogen anden havde efterladt. Han havde fulminat om, hvilken slags idioter der ville bære popflasker dernede og efterlade dem på et så smukt sted. Min mor understregede også service - til hvem der gives meget, kræves meget. Den underliggende besked fra begge forældre var, at vi burde forlade campingpladsen renere, end vi fandt den. Og i vores krympende verden er vores campingplads nu planeten, og den globale opvarmning truer den.

Konvertering af energ affald til elektricitet og varme