Электростанции на метане
Метан — компонент природного газа, невозобновляемое ископаемое топливо. Подземные запасы природного газа обильны, но конечны. В конце XX века в США (да и во всем мире.) при производстве электроэнергии метан начал активно вытеснять уголь, нефть и ядерную энергию. Ожидается, что зависимость от метана в первой половине XXI века только усилится. Однако с поставками природного газа и ценой на него возникают те же проблемы, что и с нефтью.
Добыча, переработка и транспортировка
Метан производится путем переработки добытого из подземных месторождений природного газа. Кроме того, его можно извлекать из угольных пластов. Богатые угольные запасы Северной Америки позволяют рассчитывать на увеличение добычи метана по этой технологии в среднесрочной перспективе. В США предложения по добыче метана из угольных пластов встречают сопротивление со стороны защитников окружающей среды и жителей тех мест, где предполагается такая добыча. Однако остальные жители приветствуют такие предложения, понимая их преимущества для местной и региональной экономики.
Есть еще один способ добычи метана: его можно получить в результате разложения органических веществ — отходов животноводства, например. Доля метана, полученного из биомассы, в общих запасах в данный момент крайне мала, но это — возобновляемый источник газа.
Добытый и переработанный метан поставляется на электростанции по газопроводам. Другой способ транспортировки метана — перевозка его в сжиженной форме по железным или автомобильным дорогам. Хранится сжиженный газ в специальных цистернах на электростанциях. В любом случае транспортировка метана в сжиженной или газообразной форме более опасна, чем транспортировка угля или нефти. Угольные поезда могут раздражать население, а разливы нефти загрязняю^ землю и питьевую воду, но утечка метана может вызвать смертельно опасный взрыв и пожар.
Система смешанного цикла
Работающие на угле паровые теплоэлектростанции после небольшой модификации могут использовать в качестве топлива метан или нефть. Однако газотурбинные электростанции и электростанции смешанного цикла чаще всего в качестве топлива применяют метан. Хорошо спроектированная электростанция смешанного цикла оказывается гораздо эффективнее старых систем, оборудованных котлами и паровыми турбинами. («-» - потери теплоты в окружающую среду; нуждаются в источниках воды – отработанная вода, сбрасываемая в окружающую среду).
Преимущества и недостатки метана для производства электроэнергии
Преимущества метана для производства электроэнергии
· Горение метана сопровождается незначительным выделением загрязняющих веществ, как твердых пылевых, так и газообразных: окисей азота, серы и углерода.
· Метан может служить промежуточным топливом при постепенном переходе на такие альтернативные источники электроэнергии, как ветер, солнечная энергия, гидроэлектрическая энергия, энергия приливов и геотермальные источники энергии.
· Электростанции смешанного типа, работающие на метане, достаточно эффективны.
· Метан широко распространен и доступен в большинстве городов и населенных пунктов, в непосредственной близости от конечных потребителей электроэнергии. Это значит, что для таких электростанций проще подобрать место, и они не требуют протяженных линий высоковольтных передач.
· Постоянное снабжение метаном можно организовать с помощью подземных газопроводов, экономя на энергопотреблении поездов и грузовиков, доставляющих горючее от перерабатывающего завода на электростанцию.
· Электростанции, работающие на метане, можно переоборудовать для использования водорода в качестве топлива, когда водород будет доступен в достаточных количествах по приемлемым ценам.
Недостатки метана для производства электроэнергии
· При утечках метана в атмосферу образуется взрывоопасная газовая смесь. В большинстве случаев метану искусственным путем придают характерный запах, который легко распознать. Это предупреждает людей о возможных утечках газа.
· Недавние скачкообразные изменения цен на природный газ и перебои с его поставками подпортили его репутацию надежного источника энергии.
· Мировые запасы природного газа конечны. Природный газ не является возобновляемым источником энергии (если не учитывать метана, получаемого из биомассы).
· Разведка и добыча природного газа могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду: вызывать эрозии, ускорять водостоки, увеличивать риски схода селей и наводнений.
· Безответственная разведка и добыча природного газа может нанести вред естественным ареалам обитания диких животных или нарушать их миграционные пути.
· Горение метана сопровождается выделением углекислоты (С02 — так называемого «парникового» газа). Сам по себе метан также является «парниковым» газом. Любое количество метана, выброшенное в атмосферу в процессе разведки, добычи или эксплуатации, усиливает парниковый эффект.
Вопрос
Метан широко используется для обогрева домов. Если электростанции будут все в большей степени зависеть от метана, не поставит ли это под угрозу поставки природного газа в целом, вызвав еще более серьезные проблемы с учетом зимних скачков цен и локального дефицита?
Ответ
Это серьезная проблема и один из главных аргументов сторонников более активного строительства и эксплуатации атомных электростанций, гидроэлектростанций, а также солнечных, ветряных, геотермальных и даже угольных теплоэлектростанций.