https://frosthead.com

Konvertering av energiavfall til elektrisitet og varme

Samproduksjon, noen ganger kalt kombinert varme og kraft (CHP), er en måte å fange opp den intense varmen som rømmer fra røykepakker og gjøre den om til strøm eller bruke den til annen god bruk, for eksempel å varme opp hjem. Nesten 70 prosent av de amerikanske klimagassutslippene kommer fra å produsere strøm og varme (ytterligere 20 prosent kommer fra biler), og estimatene for kraftvarmepotensialet er dramatiske. Å fange bort bortkastet smokestack-energi i USA kan erstatte nesten 30 prosent av strømmen som for øyeblikket er generert ved å brenne fossilt brensel, kutte utslipp av karbondioksid med 20 prosent og årlig spare 150 milliarder dollar til 250 milliarder dollar, ifølge en rekke studier. I desember anslått Oak Ridge National Laboratory at hvis kraftvarmeproduksjon produserte 20 prosent av landets kraftkapasitet innen 2030 — Tyskland, Japan og Kina allerede har nådd eller overskredet dette målet, og Danmark genererer 50 prosent av sin kraft av kraftvarmeproduksjon - ville teknologien eliminert 848 millioner tonn karbondioksidutslipp. Det er som å fjerne 154 millioner biler fra veien. Å oppnå det nivået av kraftvarme i USA, ifølge Oak Ridge-rapporten, ville innebære 234 milliarder dollar i nye investeringer og ville skapt en million nye dyktige, tekniske jobber. CHP er nå også tilgjengelig i mindre skala for oppvarming, kjøling og kraftproduksjon i hjemmet; det kalles microCHP.

Smithsonians Bruce Hathaway snakket nylig med CHP-ekspert Tom Casten, styreleder i et Chicago-selskap kalt Recycled Energy Development (RED). Casten har brukt tre tiår på å fremme gjenvinning av ellers bortkastet industriell energi. Han har vitnet før kongressen flere ganger og er forfatteren av Slå av varmen: Hvorfor Amerika må doble energieffektivitet for å spare penger og redusere global oppvarming. Å drive et lønnsomt CHP-selskap er viktig for Casten, som har en MBA fra Columbia. Men hans bakgrunn som Eagle Scout forklarer også hans lidenskap for å redusere den globale oppvarmingen: han overholder slagordet, "la campingplassen være renere enn vi fant den."

Du har skrevet at noen fabrikker "belch heat like promiskuous som et rasende bål", og at når du ser at damp kommer ut av røykebakker og går til spill, gjør det deg gal. Hvorfor irriterer det synet deg så mye?
I 1974 eller 1975 ble jeg overbevist om at global oppvarming forårsaket av karbondioksidutslipp kommer til å være det største problemet vi noen gang har stått overfor som mennesker, og at vi må forbrenne mindre fossilt brensel og lære å redusere C02-utslipp lønnsomt. Spørsmålet er hvordan vi kan forene vårt enorme behov for energi med behovet for en sunn planet og en sunn økonomi. Jeg har brukt mesteparten av min karriere lønnsomt med å fange og bruke den industrielle energien vi sløser med.

West Virginia Alloys smelteverk produserer mer silisium enn noen plante i USA. (© Laura Antrim Caskey 2008) Tom Casten (til høyre) er styreleder og sønnen Sean er president og administrerende direktør i et selskap som heter Recycled Energy Development (RED) som installerer et varmegjenvinningssystem i West Virginia Alloys. (© Laura Antrim Caskey 2008) Ved 3000 grader Fahrenheit smelter smelteverket kvartsberg for å trekke ut silisium. Til nå har ovnens eksos blitt luftet ut i atmosfæren. REDs system vil bruke den varmen for å lage damp, vri turbiner og generere strøm. (© Laura Antrim Caskey 2008) Varmegjenvinningssystemet, som skulle være ferdig installert i 2010, vil produsere nesten 357 millioner kilowattimer strøm i året, nok til å drive 20.000 hjem. (© Laura Antrim Caskey 2008) Etter at utstyret er installert, bør West Virginia Alloys spare på energiregningene og redusere utslippene av karbondioksid med 290 000 tonn per år. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Du har skrevet at CHP ikke er nytt, at Thomas Edison gjorde det med verdens første kraftverk i 1882. Han bygde anlegget sitt i Manhattan sentrum og sendte varmen som ble igjen fra kraftproduksjonen for å varme opp bygningene ved siden av. Hvorfor brukes ikke kraftvarme kraftig i vårt nåværende strømproduksjonssystem?
Den første tingen å forstå er at energisystemet vårt er svært ineffektivt. Vi gjør ikke det beste vi kan med teknologien som er tilgjengelig. Hvorfor? Vel, for det første drives vårt elektriske nett hovedsakelig av beskyttede monopol, og de blir ikke belønnet for effektivitet. Ineffektiv sentral kraftproduksjon er beskyttet av en isbre av kunstige barrierer. Den regulatoriske isbreen smelter sakte, men ikke så raskt som de virkelige breene.

Det gjennomsnittlige kraftverket i dag er bare 33 prosent effektivt, så i utgangspunktet tar du tre enheter energi og får en enhet strøm. Og det har vært slik siden Eisenhower var president. Resten av energien er stort sett overflødig varme, og vi kaster det bare bort. Vi kan rett og slett ikke dempe global oppvarming uten å doble kraftproduksjonseffektiviteten. Den effektiviteten er elefanten i rommet.

Hvordan fanger bedriften din varme som vanligvis er bortkastet av kraftverk?
Vi bygger kraftverk på stedet for produsenter, for universiteter, for enhver institusjon som bruker mye energi. Vi produserer strøm, og i stedet for å kaste biproduktets termiske energi, bruker vi den enten til å varme opp bygninger i nærheten - erstatte kjeler med fossilt brensel - eller til industrielle prosesser eller for å lage mer strøm. Denne tilnærmingen kalles kraftvarme, fordi det er hva det er: det gjør to jobber med en brann. Å produsere energi på den måten dobler effektiviteten og halverer C02 i forhold til hva verktøyene gjør nå. Det minst effektive prosjektet vi noen gang har gjort er omtrent 70 prosent effektivt, som er det dobbelte av effektiviteten til det elektriske kraftnettet. Det beste av prosjektene våre overstiger 90 prosent effektivitet. Men prosjektene må være lokale for å resirkulere avfallsenergien; varmen reiser ikke veldig bra.

Kan du forklare hvordan CHP fanger opp og bruker varme fra industrielle røykpakker?
Vi kaller det avfallsgjenvinning. Vi bruker varm eksos som ville blitt luftet opp røykepakkene. Vi bruker den varmen for å koke vann og produsere damp, som gjør at en dynamo produserer strøm. Et sted der et av mine tidligere selskaper jobbet, er et stålverk ved bredden av Lake Michigan. Vi tok spillvarmen deres og gjorde den om til 220 megawatt med absolutt ren kraft. Det er enormt; det er mengden solenergi som føres til elektriske nett over hele verden. Det stålverket sparer nå rundt 100 millioner dollar i året - en stor faktor for å holde det konkurransedyktig i verdens stålmarked. EPA har anerkjent anlegget for å kutte klimagassene med 1, 1 millioner tonn i året. Det er det som gjør CHP så spennende - det er en vinn-vinn-mulighet. Det er pro-økonomi og pro-miljø, og det vender den gamle falske dikotomien mellom billig kraft og ren kraft på hodet.

Hvordan kom du deg inn på energibesparing i utgangspunktet?
Jeg vokste opp i Colorado i en veldig naturorientert familie. Vi hadde en liten rutine der vi skulle krysse en bro for å fiske og vi skulle gå tre, fire mil nedover en elv. Faren vår ville ikke la oss komme tilbake med mindre vi hadde noen søppel som noen andre hadde igjen. Han ville fullføre om hva slags idioter som ville bære popflasker der nede og la dem ligge på et så vakkert sted. Min mor la også vekt på tjeneste - som mye gis til, er mye som kreves. Den underliggende beskjeden fra begge foreldrene var at vi burde forlate campingplassen renere enn vi fant den. Og i vår krympende verden er campingplassen vår nå planeten, og den globale oppvarmingen truer den.

Konvertering av energiavfall til elektrisitet og varme