Enogia и IFP Energies nouvelles заключили соглашение о разработке серии миниэлектростанций — Пресс-релизы

ФРАНЦИЯ, 4 апреля 2014 г. /PRNewswire/ — Стартап Enogia и компания IFP Energies nouvelles только что заключили стратегическое соглашение о совместном развитии и коммерческом использовании технологий на основе цикла Ренкина, позволяющих преобразовывать тепло в электроэнергию. Инновационная идея основана на использовании высокоэффективных микротурбин, способных производить от 5 до 100 кВт электроэнергии. Смысл заключается в использовании сбрасываемого тепла, содержащегося в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, которые используются как в стационарном режиме (генераторы, когенерационные установки), так и на транспорте, в особенности, на железнодорожном и морском транспорте.

Созданный в 2009 году молодыми инженерами стартап Enogia специализируется на разработке систем с использованием цикла Ренкина на органическом теплоносителе (ORC — Organic Rankine Cycle), которые преобразуют сбрасываемое тепло в электроэнергию.

Основой этих систем является разработанная и производимая стартапом Enogia высокоинновационная микротурбина, которая выполняет роль энергетической установки. Стартап является мировым лидером в области маломощных турбин (от 5 кВт). Стартап Enogia уже добился коммерческого успеха благодаря своему недавно выпущенному ассортименту продукции, предназначенному для повышения эффективности генераторов, в особенности используемых фермерами (установки для получения метана), во Франции и других странах.

Сегодня стартап Enogia намерен использовать свое партнерство с компанией IFPEN в качестве трамплина, который позволит ему реализовать новый амбициозный план — расширить диапазон мощности своих турбин (до 100 кВт) и обеспечить удовлетворение потребностей рынка транспортных перевозок. Компания IFPEN предоставляет научную и техническую поддержку для оптимизации архитектуры системы с целью повышения ее КПД. Система позволит использовать тепло, содержащееся в отработавших газах и (или) в системах охлаждения всех типов двигателей внутреннего сгорания (дизельные, работающие на газе и биогазе, бензиновые) мощностью от 100 кВт до 1 МВт.

Технология нацелена на два типа рынков:

• Когенерационные системы и генераторы. Технология Enogia позволит увеличить производство электроэнергии на 5 — 10%.
• Речные, морские суда и железнодорожный транспорт, а в долгосрочной перспективе — автомобили большой грузоподъемности и автобусы. Регенерация тепла из отработавших газов позволит снизить расход топлива на 5 — 10%.

На этих двух рынках Enogia и IFPEN одними из первых предлагают ассортимент высоконадежных устройств, работающих с использованием цикла Ренкина на органическом теплоносителе, по конкурентной цене, для различных уровней интеграция (автономный или встраиваемый модуль). Пилотные устройства находятся в процессе монтажа на промышленных и исследовательских площадках.

 

Источник:

Enogia и IFP EN

 

Контакты:

Артур Леро (Arthur Leroux), Enogia

Тел.:+33(0)9 51 53 79 09

[email protected]

Анна-Лаура де Мариньян (Anne-Laure de Marignan), IFPEN

Тел.:+33(0)1 47 52 62 07

[email protected]

Как выбрать миниэлектростанцию?

Задаваясь вопросом, какой генератор выбрать для дома или дачи, нужно исходить из нескольких главных параметров: мощность и тип двигателя, стоимость, экономичность, надежность производителя, комплектация. Если все перечисленные характеристики генераторного устройства (а если правильнее – миниэлектростанции) вас устраивают, значит, проблема бесперебойного электрообеспечения вашей загородной резиденции или коммерческого предприятия будет успешно решена. Давайте рассмотрим все по порядку, начав с сердца ГУ – двигателя.

Бензиновый VS дизельный

Бензиновые бытовые электростанции больше подходят для непродолжительного применения: подключения простой бытовой техники, зарядки аккумулятора, защиты от перебоев системы сигнализации. КПД у них вдвое ниже против дизельных, но и цена намного дешевле.

Бензиновые двигатели: некоторые тонкости выбора

Бензиновые генераторы подразделяются на две основных группы: с 2-тактными и 4-тактными движками.

2-тактные двигатели применимы только для ГУ небольшой мощности. Они работают на бензине, смешанном с маслом и имеют ресурс не больше 500 ч. Станции на таких двигателях могут использоваться только для дачи или садового домика, используемых лишь для сезонного проживания,где используется минимум электроприборов.

4-тактные агрегаты более долговечны, могут эксплуатироваться до 8 и более часов в день, имеют верхнее расположение клапанов OHV и считаются профессиональными. Такие миниэлектростанции обязательно снабжают автоблокировкой при снижении уровня масла, а запас их прочности составляет до 4 тысяч часов. Самыми долговечными принято считать V-образные 2-цилиндровые 4-тактные двигатели, которыми комплектуются мощные ГУ. Если же вам попадется устройство с двигателем, имеющим алюминиевый блок цилиндра с клапанами, расположенными сбоку, то это устройство недолговечное (что, собственно, можно понять и по его низкой стоимости). А вот движки с гильзой цилиндра из чугуна обладают более существенным ресурсом – 1,4 тысяч часов.

Дизель: лучше и надежнее?

Все дизельные агрегаты рассчитаны на продолжительное применение. ДГ малой мощности с минимальными теплопотерями двигателя (до 6 кВТ) могут иметь воздушное или жидкостное охлаждение (в электростанциях со средней и высокой мощностью, где требуется более совершенная система отвода тепла). Но если вы ищете маломощный генератор для небольшой дачи, тогда целесообразнее остановиться на бензиновом варианте, поскольку маломощные дизельные агрегаты при равных эксплуатационных качествах стоят гораздо дороже.

ДГ средней мощности считаются агрегаты на 10 — 30 кВА. Самыми безотказными считают моторы с водяным охлаждением, которые могут быть низкооборотистыми (1,5 тысячи) и высокооборотистыми – 3 тысячи об/мин. Меньше количество оборотов – значит, экономичнее расход горючего, больше долговечность двигателя и цена.

Каким должен быть запас мощности?

Для небогатого набора электрооборудования на даче (2-3 осветительных прибора, ТВ, холодильник) вам будет вполне достаточно агрегата мощностью 2 кВт. Требования к ГУ значительно повышаются, если вы живете в загородном доме большой площади: здесь не обойтись без ГУ на 10-30 кВт. А если генератор требуется небольшой бригаде строителей для работы на отдаленных объектах без центрального электроснабжения, то для пользования дрелью и циркуляркой вполне хватит 5-6 кВт.

Чтобы рассчитать мощность двигателя, нужно:

• высчитать общую мощность электрических приборов с преобладающей активной нагрузкой в доме (лампочки, нагреватели, плиты) и прибавить к ним 15-20% про запас;
• высчитать общую мощность находящихся в доме приборов с преобладающей индуктивной нагрузкой (пилы, дрели насосы и т.д.) и утроить этот показатель. В этом случае многократный запас прочности необходим потому, что электроприборы этой категории в момент запуска могут увеличивать свою номинальную мощность от 2 до 5 раз. Чем выше запас прочности генератора – тем большую надежность и безопасность вы получаете, и тем больше новых электроприборов сможете подключать в будущем;
• с какой целью будет использоваться ГУ: для постоянной или временной работы;
• 1- или 3-фазная сеть (пофазное распределение нагрузки).

Какой генератор выбрать: синхронный или асинхронный

1. Синхронные ГУ – это устройства, в которых частота оборотов ротора = частоте магнитного поля статора. Применяются на достаточно мощных станциях от 10 кВА. Такие агрегаты лучше выбирать, если у вас в доме много оборудования с высокими пусковыми токами (насосы, сварочные агрегаты, строительные инструменты). Ищите в названии таких ГУ буквы S или AA.

2. Асинхронные генераторы – устройства, действующие в режиме торможения, когда ротор производит обороты одновременно с магнитным полем, но с некоторым опережением. Подойдут только при отсутствии приборов без высоких пусковых токов, стойких к скачкам напряжения. Используются в миниэлектростанциях небольшой мощности (до 8 кВА). Имеют более низкую стоимость в сравнении с синхронными. В названиях ищите букву А.

Три фазы – гораздо лучше, чем одна

1-фазные миниэлектростанции, генерирующие переменный ток в 230 В, применяются только для бытовых целей. Их рабочей мощности хватает для обеспечения электроснабжением домов с 1-фазной электропроводкой. 3-фазные ГУ (380 В) могут использоваться как на предприятиях, так и в домовладениях с 3-фазной разводкой. Чтобы установка работала эффективно, разница электромощностей на отдельных фазах не должна быть больше 25%.

Особенности монтажа

Дизельный генератор, как и бензиновый, можно устанавливать как прямо на улице, так и в отдельном помещении. При этом в стене должно быть 2 отверстия: одно – для попадания холодного воздуха в систему охлаждения, другое (с меньшим диаметром) – для отвода горячих воздушных масс. Выхлопная система газов также должна быть выведена наружу.

Что такое «наработка на отказ»?

Этот термин означает средний показатель работы миниэлектростанции до необходимости капремонта. Для дешевых бензиновых агрегатов ресурс наработки на отказ составляет 500 ч. (такие агрегаты могут быть использованы только для небольшой дачи), для полупрофессиональных – 1200 ч., для самых мощных производственных от 3. тыс. ч. Что касается дизелей, то они намного долговечнее: ДГ с воздушным охлаждением имеет наработку на отказ 3 ыс. ч., с жидкостным – до 40 тыс. ч. После выработки заявленного ресурса агрегату необходимо провести профилактическое обслуживание.

Нормы уровня шума

В инструкции к ГУ указывается уровень издаваемого ими при работе шума в дБ. Однако не все производители указывают, на каком расстоянии от агрегата замерялся этот показатель (возможные варианты: 1 м, 4, 7 или 15 м) и при каком типе нагрузки – номинальной или на холостом ходу. Чтобы точно оценить уровень шумообразования при выборе ГУ, нужно сравнить абсолютные показатели LWA (они указаны на корпусе или в инструкции). Нормальным считают уровень до 100 LWA для бензиновых установок открытого типа и до 69 – в защитных кожухах, до 72 LWA – на дизельных при 3 тыс. об/мин, до 72 дБ на 7 м – для мощных ДУ в защитных кожухах.

Дополнительные опции ГУ

Дополнительные функции делают генераторы удобными в применении, но одновременно увеличивают их стоимость. Самые популярные из таких опций:

• автозапуск;
• жидкокристаллический дисплей;
• система управления с ПК;
• защита от осадков и перегрузок;
• шумозащитные кожухи;
• электростартер.

О вредности работы на холостых оборотах

Дизельные генераторы не должны работать на холостом ходу. При невысоких нагрузках им нужно дать порядка двух часов работы двигателя с максимальной нагрузкой (после каждой сотни отработанных часов).

Лидеры производства генераторных двигателей

Признанными лидерами в производства двигателей для миниэлектростанций являются компании BRIGGS & STRATTON (США) и НОNDА (Япония). Среди дизельных агрегатов с воздушным охлаждением для дачи лучше выбрать изделия ТМ YANMAR, со средней мощностью для частного дома — LOMBARDINI и RUGGERINI (Италия), HАTZ (Германия) и JOHN DEERE (США). Среди сверхмощных ДГ лидирует ТМ PERKINS (Великобритания).

Ветровая мини-электростанция на… крыше | Газета «День»

Издавна человек пытался «приручить» ветер. Так, в V тысячелетии до нашей эры появились паруса, а в IX—VII веках до нашей эры в Систане, что на территории между современными Ираном и Афганистаном, были построены первые ветряные мельницы. Сегодня мы возвращаемся к использованию экологически чистых природных энергий к которым относится и ветер. В Украине выработана целая стратегия по использованию ресурсов, которые бы могли обеспечить энергосбережение: в июне этого года принято постановление правительства «О пилотном инновационном проекте «Разработка и производство новейших автономных интегрированных систем электроснабжения с использованием солнечных энергетических систем, ветроэнергоустановок и энергонакопителей», а в одном из пунктов распоряжения КМУ от 16октября «Об одобрении приоритетных направлений деятельности в сфере энергоэффективности и энергосбережения на 2008—2009 годы» речь идет об «увеличении использования альтернативных и восстанавливаемых источников энергии, в частности, энергии ветра, солнца, тепла земли». Эти правительственные документы должны были бы поспособствовать эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов и уменьшить объемы потребления природного газа, повысить энергетическую безопасность государства и улучшить социально-экономическую ситуацию (согласно подсчетам специалистов, при современном развитии ветроэнергетики сооружение ветровых установок в Крыму, Карпатах, южных и восточных областях Украины дало бы возможность покрыть почти треть потребности Украины в электроэнергии).

ИЗ «НИЧЕГО» — ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Тернопольчанин Ярослав Николаевич Бендас не ждал постановлений правительства, а позаботился об экономии семейного бюджета еще пять лет назад, установив на крыше своего дома мини-электростанцию, которая работает на механической энергии ветра и в осенне-зимний период отапливает дом и нагревает воду.

— Мне нравится что-то придумывать, что-то компоновать — из ничего делать что-то, — говорит Ярослав Бендас. — Началось с того, что в хозяйстве был генератор электрического тока, но сама идея сделать электроустановку возникла из-за удорожания газа. Для работы таких двигателей нужно горючее, а я подумал: а нельзя ли чтобы ветер заводил генератор? Я собственноручно изготовил турбину, вращавшуюся горизонтально, хотел выиграть на том, чтобы не менять направление ветра. Ведь если турбина горизонтально крутится, то откуда бы ветер ни дул — с севера, запада, востока — значения не имеет, она все равно будет крутиться. Но когда я уже начал ее использовать и подключил генератор, то увидел, что количество оборотов маленькое и мощность не совсем такая, какая мне нужна. Дело в том, что генератор имеет два киловатта, а для того, чтобы он развивал соответствующую мощность, нужно, чтобы и сила ветра была соответствующей, а маленькое количество оборотов не развивает нужного напряжения. И я тогда подумал: как же сделать, чтобы установка не горизонтально вращалась, а вертикально? Но, если она будет крутиться вертикально, то нужно, чтобы сам ветряк вращался по направлению ветра. Таким образом, возникла новая необходимость: требовалось, чтобы ветряк и крутился, и поворачивался одновременно. Я этого добился, но появилась проблема укрепления установки на крыше, потому что весила она уже почти полтонны, ведь совершенствуя ее, я накапливал детали и, соответственно, вес. Но когда я еще строил хату и делал потолок, то сразу закрепил анкерные болты вместе с бетоном, то есть уже наперед думал о возможности установления такого агрегата. Для того, чтобы шум и вибрация при работе установки не передавались на дом, я ее поставил на четыре резиновых амортизатора,— рассказывает изобретатель.

Котел для обогрева помещения Ярослав Бендас переоборудовал так, что он функционирует и на газе, и на электроэнергии: если ветра нет, то отопительное устройство работает на газе и наоборот.

— Например, если я настраиваю котел на температуру 50 градусов и ветер начинает вырабатывать электрическую энергию, заводя генератор, тэны нагреваются, и газ выключается автоматически. А при отсутствии ветра в котле снижается температура, а следовательно — автоматически включается газ, — уточняет Ярослав Николаевич.

Когда пан Бендас пользовался исключительно газом для отопления своего дома, то при сильных морозах тратил почти по 400 кубометров голубого топлива в месяц, а теперь расход газа уменьшился наполовину. Для семейного бюджета это экономно.

«МОЛЮСЬ БОГУ, ЧТОБЫ БЫЛ ВЕТЕР»

Свою мини-электростанцию Ярослав Бендас делал без всяких чертежей. Особенностью его установки является то, что она простой конструкции и маломощная. И, как доказал тернопольский изобретатель, ее можно сделать собственноручно, однако нужно быть конструктором, слесарем, электросварщиком и электриком одновременно. Для изготовления установки Ярослав Николаевич в основном использовал все, что нашлось в хозяйстве и было пригодным для его работы. Например, сработанный задний мост от «Жигуля», параболические антенны.

Ему пишут и приезжают со всей Украины, прося сделать такую же установку, были предложения и купить его мини-электростанцию. Однако пан Ярослав не соглашается, а только предлагает свои чертежи.

— В основном спрашивают: можно ли приобрести, вы бы не сделали, — рассказывает Ярослав Бендас. — Из Одесской области женщина писала, что хотела бы себе такую установку, но заводы изготавливают их только высокой мощности, а если и сделать подобный агрегат в заводских условиях, то его изготовление и установка будет стоить $35 тысяч. Моя же имеет мощность два киловатта и обошлась мне, если не учитывать затрат труда, в две тысячи гривен. Такую установку, как моя, иметь выгодно тем, у кого есть дачный участок или кто проживает в сельской местности, в горах. Вот недавно из Долины Ивано-Франковской области человек приезжал и рассказывал, что живет в горах, во впадине, и там постоянный ветер, такая установка ему бы пригодилась… Меня спрашивают, нет ли у меня чертежей, я же отвечаю, что чертеж у меня в голове. Можно снять эскизы с готового прибора, проблема только в том, где взять маломощный генератор электрического тока от 2 кВт до 10 кВт. Почему наша промышленность не может производить сами генераторы? Я уверен, что люди с удовольствием бы их брали, ведь при нынешних ценах на энергоносители это выгодно. Наиболее целесообразно использовать ветряк без всяких проблем на юге Украины, особенно на Одесчине, Херсонщине, где близко море и постоянный ветер. Он только меняет свое направление — днем дует с моря на сушу, а ночью — наоборот… За границей, особенно в прибрежных зонах Франции, Нидерландов, Германии, Испании, Португалии — масса ветряков, и если их 50 или 100— работают в единую энергосистему. Это ветровые электростанции.

Ветровая мини-электростанция — не единственное изобретение Ярослава Бендаса. Он совершенствует все, что есть дома, начиная от своего автомобиля до спутниковой антенны. В почти 70 лет Ярослав Николаевич с удовольствием занимается слесарным делом на заводе, а до того обучал электротехнике в школьном производственном комбинате Тернополя.

Где живет изобретатель, знает чуть ли не каждый житель Тернополя, ведь его дом издалека выделяется большим ветряком, имеющим восемь лопастей с размахом крыльев 2 м 80 см и установленным на мачте 3 м. Для того, чтобы он вращался, достаточно ветра силой три метра в секунду, а если ветер шквальный — ветряк тормозится. Рядом — флюгер, показывающий направление ветра. В этом году Ярослав Николаевич покрасил свою установку в национальные голубой и желтый цвета и написал большими буквами «Украина», а в новогодние праздники она еще и светится иллюминацией…

Солнечные батареи или ветрогенератор — вот в чем вопрос 🙂 © Солнечные.RU

Для балансировки поступления энергии от альтернативных источников часто возникает желание совместить солнечные батареи и ветрогенератор в одной системе.

В каких случаях стоит это делать и какой источник альтернативной энергии выбрать, можно понять, рассмотрев плюсы и минусы ветряков и солнечных панелей.

Плюсы солнечных панелей:

• Надежность — качественные панели от известного мирового производителя проработают 25 лет и более, поскольку они не имеют подвижных частей и какой-либо электроники в своем составе, а закаленное стекло, прочная алюминиевая рама и надежная герметизация элементов обеспечивает беспроблемную эксплуатацию панелей в любых погодных условиях при любой температуре.
• Простота установки — при помощи стандартных крепежных комплектов можно легко закрепить панели на крыше или на стене дома.
• Отсутствие необходимости технического обслуживания — единственное, что рекомендуется для увеличения выработки энергии, это раз в год вымыть поверхность солнечных панелей моющим средством для стекла, но и это не обязательно.

Минусы солнечных панелей:

• Низкая среднесуточная выработка электроэнергии в зимнее время — в 5-10 раз меньше, чем летом для средней полосы России, в 2-3 раза меньше — для южных регионов и полное отсутствие выработки зимой в северных регионах за полярным кругом. Для компенсации недостатка электроэнергии необходимо использовать дизель-генератор, бензогенератор или ветрогенератор.
• Сильная зависимость выработки электроэнергии от погоды. В облачную погоду выработка снижается до 5-20% по сравнению с безоблачной солнечной погодой. Однако, устранить эту зависимость в автономной солнечной электростанции можно применив аккумуляторы повышенной емкости, обеспечивающие запас электроэнергии на 5-7 дней.

Плюсы ветрогенераторов:

• Выработка электроэнергии не зависит от времени суток и времени года, если есть ветер.
• В местности, где часто дуют ветры (в горах, в степях, на берегах рек и морей), ветряк может выработать значительное количество электроэнергии. Однако общая площадь таких мест, населенных людьми, в Российской Федерации составляет менее 1% от всех населенных мест.

Минусы ветрогенераторов:

• Необходимость монтажа на мачте высотой более 25 метров на 99% местности Российской Федерации, поскольку жилая застройка и леса сильно снижают скорость ветра близко к земле — стоимость монтажа ветрогенератора во много раз превысит стоимость самого ветрогенератора.
• При средней скорости ветра в России, равной 3-4 метра в секунду, ветрогенератор будет вырабатывать около 1-3% процентов от своей номинальной мощности. Номинальная мощность ветрогенератора указана для ветра скоростью 10-12 м/сек.
• Отсутствие надежности в сегменте маломощных ветряков мощностью до 10 кВт — большинство дешевых маломощных ветряков не проработает больше 2-х лет без поломок, хотя есть случаи работы ветряков и по 8 лет. Если Вам известны факты более продолжительной работы без поломок, поделитесь этим со всеми на нашем форуме.
• Необходимость ежегодного технического обслуживания для поддержания ветрогенератора в рабочем состоянии.
• Замерзание смазки при отрицательных температурах приводит к невозможности старта ветряка зимой.
• Свист маломощных ветряков, работающих на высоких оборотах при большой скорости ветра — не доставит удовольствия ни Вам, ни Вашим соседям.
• Низкочастотный инфразвук мощных ветрогенераторов при любой скорости ветра и маломощных при небольшой скорости ветра — как известно, инфразвук оказывает отрицательное влияние на здоровье человека и всего живого. Именно по этой причине промышленные ветроэлектростанции расположены на значительном удалении от жилых массивов.

Подведём итог:

Использование ветрогенератора, как дополнительного источника энергии для солнечной электростанции имеет экономический смысл только в местности, где часто дуют ветры, при условии, что есть возможность его установки вдали от жилья. При этом необходимо устанавливать надежные мощные модели с мощностью от 10 кВт и обязательно проводить их ежегодное техобслуживание.

О том, имеет ли экономический смысл установка солнечных батарей, читайте здесь.

 

Ветрогенератор или солнечные батареи — вот в чем вопрос 🙂

Генератор для дома и дачи

Почти каждый владелец загородного дома или дачи сталкивается с перебоями в работе централизованных электросетей, недостаточной мощностью подключения, а то и вовсе невозможностью подключения к централизованной электросети. Как же в таких условиях поступить современному сельскому жителю, который благами технического прогресса избалован не меньше горожанина? Как избежать владельцу дачи замораживания системы водоснабжения и отопления в суровую и морозную зиму, когда количество аварийных ситуаций резко возрастает? Ответ один: владельцу загородного дома или дачи необходим топливный электрогенератор, автономная мини-электростанция.

Электрогенератор – это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую при вращении его подвижной части (ротора) относительно неподвижной части (статора). Наибольшее распространение получили однофазные и трёхфазные генераторы переменного тока. Топливный генератор – это агрегат, состоящий из конструктивно объединённых двигателя внутреннего сгорания и генератора переменного тока. Таким образом, автономная топливная мини-электростанция позволяет обеспечить аварийное, резервное, либо полностью автономное электропитание загородного дома или дачи при сжигании топлива. Существуют бензиновые, дизельные, газовые и мультитопливные (бензин/газ) мини-электростанции.

Чтобы понять, какой именно генератор вам нужен, прежде всего, необходимо определить, каким будет режим его эксплуатации.

• Аварийный режим для дома или дачи предполагает автоматический или полуавтоматический запуск генератора при пропадании напряжения в основной электросети и запитывание только самых необходимых, приоритетных устройств. Обычно в качестве таких устройств выступает аварийное освещение, охранная система, интернет-роутер. Рабочий ресурс установки в этом режиме не важен, поскольку предполагаются нечастые и непродолжительные запуски. Наиболее подходящими для данного режима работы являются бензогенераторы мощностью 0,5–2 кВт.
• Резервный режим предполагает более частое использование электростанции по сравнению с аварийным режимом, а также подключение большего количества приборов-потребителей. Типичными потребителями электроэнергии дачной резервной системы являются освещение, холодильник, телевизор и электронные устройства, бытовые приборы, маломощный инструмент, а также система отопления для поддержания минимально допустимой температуры в помещениях дачи в зимний период. Мощности соответствующих мини-электростанций обычно лежат в пределах от 2 до 15 кВт.
• Полностью автономный режим используется при невозможности, либо при длительном отсутствии подключения к внешней электросети. Необходимая мощность соответствует требуемой владельцем дома полноценной нагрузке на электросеть. Рабочий ресурс энергоустановки становится приоритетным параметром при выборе конкретного устройства. Ещё один важный параметр в этом режиме – предельно допустимое время непрерывной работы установки, которое может существенно отражаться на её стоимости. Домовые хозяйства с высоким уровнем требований к автономному питанию требуют индивидуальных технических решений, которые могут включать в себя использование альтернативных энергоустановок или системы автозапуска, позволяющей сделать необходимый технический перерыв с работой системы питания от аккумулятора и последующим повторным запуском двигателя.

Каким образом вычисляется необходимая мощность генератора для дома или дачи?

Она соответствует сумме мощностей всех подключаемых приборов со следующими поправками.

• Для каждого генератора устанавливается предел нагрузок, меньший его предельной мощности. Суммарная мощность подключаемых нагрузок не должна превышать данный предел.
• Каждый тип электроприборов имеет свой пусковой ток. В случае индуктивных приборов (попросту, в которых присутствует электродвигатель) этот ток, хотя и на короткое время, в разы превышает ток номинальный. Запас мощности генератора выбирается с учётом этого параметра подключаемых приборов и может достигать 25%.
• Мощность может измеряться в ваттах (Вт) и вольт-амперах (ВА). Для перевода кВА в кВт необходимо значение в вольт-амперах умножить на коэффициент мощности (cos ȹ). Коэффициент мощности равен единице для активных нагрузок (осветительные и обогревательные приборы, электроника) и меньше единицы для реактивных нагрузок (емкостные и индуктивные нагрузки).
• К однофазной электростанции можно подключать только однофазных потребителей, а к трёхфазной – как трёхфазных, так и однофазных. При этом для большинства генераторов максимально допустимая нагрузка на каждой фазе не должна превышать 30%. Т.е. если, например, у трехфазного генератора номинальная мощность 6 кВт, то с одной розетки в 220 В можно снять не более 2 кВт. Если все потребители электропитания однофазные, нет смысла выбирать трёхфазный генератор.

Основные типы генераторов

Широкое распространение получили асинхронные, синхронные и инверторные генераторы – они различаются как конструктивно, так и по своим возможностям.

Наиболее простую и надёжную конструкцию имеют асинхронные генераторы. Ротор такого генератора не имеет обмоток и, следовательно, не нагревается, поэтому в корпусе генератора не требуются теплоотводящие отверстия. Полностью закрытый в своей оболочке генератор защищен от пыли и влаги и поэтому демонстрирует высокую устойчивость к воздействиям внешней среды. Эти генераторы не боятся коротких замыканий, однако качество вырабатываемого ими тока невысокое, а допустимые пиковые нагрузки малы. Если асинхронный генератор оснащается устройством стартового усиления и электронным стабилизатором напряжения, ограничения по характеру приборов-потребителей для него практически отсутствуют, но стоимость агрегата повышается.

Синхронные генераторы легче переносят пусковые перегрузки и вырабатывают ток с меньшим количеством электрических помех. Именно синхронный генератор способен кратковременно выдавать ток в 3-4 раза выше номинального. Поэтому синхронные генераторы оптимальны для подключения оборудования с высокими стартовыми токами (электродвигатели, насосы, компрессоры и т.д.). Основным достоинством синхронного генератора является высокая стабильность выходного напряжения. Однако такой генератор чувствителен к перегрузке и может потребовать технического обслуживания. Практически все современные генераторы выпускаются с защитой от перегрузок, но она не может предотвратить остановки подачи электроэнергии при перегрузке.

Наиболее сложную конструкцию имеет инверторный генератор, который предназначен для получения свободного от помех переменного тока с правильной синусоидальной характеристикой, пригодного для питания высокоточного электронного оборудования без применения дополнительных фильтров и стабилизаторов напряжения. Высокие характеристики тока, вырабатываемого таким генератором, обеспечиваются применением в его конструкции управляемого полупроводникового инвертора. Предельное значение мощности вырабатываемого тока составляет для него 7 кВА. Современные инверторные генераторы выпускаются с высоким уровнем защиты от перегрузок и воздействий внешней среды.

Какой двигатель выбрать?

В топливных генераторах используются одноцилиндровые и двухцилиндровые бензиновые двигатели. Для генераторов мощностью от 7 кВт рекомендуется выбирать двухцилиндровый двигатель. Наличие специального газового карбюратора превращает бензогенератор в газовый или мультитопливный, т.е. сам двигатель в газовых установках может ничем не отличаться от бензинового. Использование электростартера и электронного зажигания позволяет легко запускать такие двигатели в т.ч. при отрицательных температурах до минус двадцати градусов Цельсия. Относительно низкий уровень шума бензиновых/газовых двигателей, обычно не превышающий 50 дБ, позволяет размещать их без использования специальной звукоизоляции даже внутри дома. Ещё одним их преимуществом является относительно низкая цена.

Недостатком бензиновых двигателей является меньший, чем у дизельных двигателей, рабочий ресурс и менее экономичный расход топлива, который, однако, можно компенсировать использованием газа. Используя бензин в системах аварийного электропитания, особенно в аварийных системах для дачи, когда запуски достаточно редки, следует помнить о том, что длительное хранение бензина (более шести месяцев) ухудшает его свойства, что может привести к потере мощности и даже поломке агрегата. Другие виды топлива более устойчивы к длительному хранению.

Дизельные двигатели имеют больший рабочий ресурс и более экономичный расход топлива, что обуславливает их частое применение в системах, требующих длительной автономной работы. Однако они заметно дороже бензиновых. Кроме того, они имеют более высокий уровень шума, который может достигать 100 дБ, что обычно предполагает их размещение в подвале с газоотводом, либо снаружи дома при использовании звукоизоляции. Существенной особенностью, ограничивающей применение дизельных двигателей в автоматических аварийных системах для дачи, является невозможность их запуска при температурах ниже минус пяти градусов Цельсия.

Считается, что если за 100% принять стоимость ГСМ, затрачиваемых для производства одного киловатт часа электроэнергии при использовании бензина, тогда стоимость ГСМ при использовании дизельного топлива составит 75%, а при использовании газа – порядка 60%.

Рекомендации по выбору топливного генератора для дома и дачи

• Ограничение работы мини-электростанции аварийным режимом для дачи является практически безальтернативным показанием к применению бензогенератора.  В случае использования данного режима для питания охранной системы со сложными электронными компонентами необходимо использование инверторного бензогенератора.
• К достоинствам мини-электростанций с двигателем бензинового типа следует отнести малый уровень шума, что позволяет размещать их даже внутри дома без специальной звукоизоляции.
• В резервном режиме может применяться топливный генератор любого типа в зависимости от конкретных потребностей домовладельца. Главными ограничениями для применения дизельного генератора являются высокая стоимость агрегата, высокий уровень шума и затруднённость запуска при низких температурах.
• В полностью автономном режиме электропитания загородного дома высокий рабочий ресурс энергоустановки становится одним из приоритетных требований, что говорит в пользу выбора дизельного двигателя. Однако, требование экономии может определить выбор газового генератора.
• Сочетание достаточно высокой мощности электросети с требованием минимизации электрических помех и устойчивости сети к возможным перегрузкам (при использовании мощного электроинструмента, насосов системы водоснабжения и отопления и т.п.) делает наиболее целесообразным использование синхронного генератора.
• Размещение электроустановки на открытом воздухе, возможность короткого замыкания, использование сварочного аппарата говорит в пользу выбора асинхронного генератора.
• Если все приборы-потребители электропитания однофазные, нет смысла выбирать трёхфазный генератор.

 

Лучшие генераторы для дома и дачи:

Фото	Модель	Мощность, кВт	Напряжение, В	Тип электростанции	Запуск
	Fubag TI 3003	2,8	220	Бензиновая Инверторная	Ручной Электрический
	Fubag BS 2200	2	220	Бензиновая	Ручной
	Fubag BS 6600 ES/A + АВР	6	220	Бензиновая	Электрический Автоматический
	ТСС SGG 7500 E	6.2	220	Бензиновая	Ручной Электрический
	ТСС SGG 10000EH	10	220	Бензиновая	Ручной Электрический
	ТСС SDG 10000ES	10	220	Дизельная	Электрический
	ТСС АД-10С-230-2РКМ10 в кожухе	10	220	Дизельная	Автоматический
	Yamaha EF6600E	5	220	Бензиновая	Электрический
	Honda EU20i	1.6	220	Бензиновая Инверторная	Ручной
	Gazvolt Standard 5000E	4.6/4.2	220	Газовая	Электрический Автоматический
	ФАС-10-1/ВП	9,5	220	Газовая	Электростарт

Обзоры :: Как выбрать генератор?

Жизнь в современном загородном доме или работа на строительной площадке просто немыслима без электричества. От него зависит не только освещение, но и работа всех инженерных систем, бытовой и строительной техники, сигнализации и множества других необходимых приборов и оборудования. Внезапное отключение электроэнергии может доставить хозяевам немало неудобств. А зимой и вовсе есть опасность разморозки систем отопления и водоснабжения дома. Поэтому установка автономной электростанции (электрогенератора) – единственный надежный вариант, который позволит не зависеть от централизованного электроснабжения и быть уверенным в надежности электропитания вашего дома или беспрерывной работе на строительной площадке.

Без сомнения при приобретении электрогенератора возникает масса вопросов, какой лучше приобрести: бензиновый, дизельный, однофазный или трехфазный, а главное какой мощности?

В первую очередь выбор типа генератора будет зависеть от тех нагрузок, которые будут сниматься с этого генератора. Поэтому, прежде всего, необходимо ответить на вопрос: Зачем вам электростанция?

Ниже представлено условное разделение генераторов по назначению в зависимости от вырабатываемой мощности.

Мощность	до 2 кВт	2-5 кВт	5-10 кВт	10-30 кВт	30-100 кВт
Зоны применения	Туристический отдых Рыбалка Охота	Строительные и ремонтные работы Обслуживание летнего домика в садовом товариществе	Дополнительный или резервный источник электроэнергии вместе с центральным электроснабжением для загородных домов	Обслуживание загородного коттеджа в качестве основного или дополнительного источника питания	Промышленное назначение Автономный источник питания
Виды генераторов	Бензиновые с 2х тактным двигателем Инверторные генераторы	Бензиновые с 4х тактным двигателем Инверторные генераторы	Бензиновые с 4х тактным двигателем Дизельные с воздушным охлаждением	Дизельные генераторы с жидкостным охлаждением	Дизельные генераторы с жидкостным охлаждением

После того как вы определитесь с назначением, вам предстоит ответить на ряд вопросов т.к. выбор генераторов достаточно велик.

2х-тактный или 4х-тактный бензиновый двигатель?
Как рассчитать мощность подключаемых приборов?
Бензиновый или дизельный двигатель?
Что такое инверторный генератор?
Особенности выбора дизельной электростанции.
Воздушное или жидкостное охлаждение дизельной электростанции?
Какой тип запуска выбрать: ручной старт, электростарт, автоматический запуск?
Когда нужны 3х-фазные электростанции?
Нужен ли блок автоматики для электростанции?
Где установить электрогенератор?
Кому доверить монтаж?
Преимущества линейки генераторов HYUNDAI?

2Х-ТАКТНЫЙ ИЛИ 4Х-ТАКТНЫЙ БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?

Двигатели бензиновых генераторов бывают 2-х и 4-х тактные.

2-х тактные применяются для маломощных и компактных генераторов. Для их работы необходимо готовить топливную смесь путем разбавления бензина маслом, как правило, 1\50. Моторный ресурс не более 500-1000 часов. Непрерывная ежедневная работа не более 3 часов.

По мощности 2х-тактные генераторы редко превышают 1кВт. Такие генераторы прекрасно подходят для использования при поездках на природу, например, на пикник, охоту или рыбалку, поскольку вес и габариты данных устройств весьма скромны.

4-х тактные. Применяются для продолжительной работы, около 5-6-ти часов, затем генератор необходимо охладить до температуры окружающей среды и можно снова запускать на 5-6 часов работы. Имеют жесткую конструкцию и моторный ресурс 2500 – 3000 часов.

В 4х-тактных двигателях топливную смесь готовить не надо, масло заливается отдельно в картер двигателя, а топливо в топливный бак.

4х-тактные генераторы могут достигать довольно высоких мощностей, но они уже и весят прилично, этот момент стоит учитывать, если генератор приобретается для дачи и планируется его периодическая транспортировка. Обычно к тяжелым генераторам транспортировочные колеса поставляются в комплекте, но если их нет, то стоит позаботиться об их приобретении.

На сегодняшний день существует только 5 компаний, производящих качественные 4х-тактные двигатели малой мощности для силовой техники: HONDA (Япония), Briggs&Stratton (США), HYUNDAI (Корея), Mitsubishi (Япония), Subaru (Япония).

КАК РАССЧИТАТЬ МОЩНОСТЬ ПОДКЛЮЧАЕМЫХ ПРИБОРОВ?

Для начала необходимо определить приборы, которые вы планируете подключить: -Приборы с активной нагрузкой, имеющие низкие пусковые токи. В них происходит полное преобразование потребляемой мощности в теплоту или свет (электроплиты, освещение, электронагреватели).

Приборы с реактивной нагрузкой, работающие от электродвигателя, с высокими пусковыми токами (дрели, пилы, насосы, компрессоры, холодильники, электродвигатели).

При выборе генератора его мощность рассчитывается из следующих соотношений:
— для приборов с активной нагрузкой нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов, прибавить примерно 15-20% запас по мощности, и вы получите необходимую мощность генератора.
— для подключения приборов с реактивной нагрузкой, суммарную мощность надо увеличить в 2,5-3 раза для обеспечения эффективной работы генератора.

БЕНЗИНОВЫЙ ИЛИ ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?

Генераторы, работающие на бензиновом двигателе, имеют более низкую цену, достаточно эффективны и компактны.

Однако, зная о достоинствах бензинового генератора, следует учитывать и его недостатки – по мощности и по времени непрерывной работы. Оно не должно превышать 5-6 часов, ведь двигатель имеет лишь воздушное охлаждение и высокую рабочую температуру.
Дизельные генераторы более экономичные и долговечные. Кроме того, дизельное топливо по праву считается самым безопасным, что тоже становится аргументом при выборе. Современный дизельный генератор имеет небольшие размеры и возможность работы в шумопоглощающем корпусе.
Окупается дизель генератор быстро, а сроки его эксплуатации составляют не менее 10 000 часов. Следует помнить, что дизельные генераторы нуждаются в периодических технических осмотрах в авторизованных производителем сервисных центрах, примерно каждые 3 000 часов работы. Масло в двигателе рекомендуется менять после каждых 50 часов работы. Моторный ресурс на 20-30% выше, чем у аналогичных бензиновых моделей.
Главным недостатком при покупке генератора с дизельным двигателем является его стоимость. Кроме того, если вы приобретаете дизельный генератор без шумоизолирующего кожуха необходимо учитывать, что уровень шума от такого генератора гораздо выше, чем от бензинового, разговаривать рядом с работающим дизелем бесполезно – не перекричишь, поэтому стоит позаботиться о месте его расположения заранее.

ЧТО ТАКОЕ ИНВЕРТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР?

Это самый современный и инновационный тип генераторов, использующий цифровой способ получения переменного тока.

Преимущества инверторных генераторов:

• Высокое качество вырабатываемой энергии, позволяющее использовать электростанцию в случаях, когда необходимо питать сложные электроприборы, чувствительные к качеству поступающего тока. Качество электроэнергии, вырабатываемое инверторными генераторами, выражается в стабильности выходного напряжения, а также частоты тока.
• Компактный размер и вес генератора позволяет существенно расширить область его применения, сделав незаменимым при работе на ограниченной площади.
• Более экономичный режим эксплуатации обеспечивается наличием инверторной системы зажигания и автоматической регулировки оборотов двигателя. В зависимости от необходимой нагрузки генератор, сам переключит двигатель на экономичный режим работы, существенно сокращая потребление топлива.
• Низкий уровень шума позволяет использовать генератор даже вблизи жилых домов. Современные системы охлаждения и меньшие нагрузки на двигатель, позволяют применять самые эффективные шупопоглощающие корпуса.
• Меньший объем выхлопных газов и вред окружающей среде. По этому показателю они обогнали, как дизельные, так и бензиновые генераторы традиционного типа. За счет высокоэффективной системы улучшенного сгорания топлива удалось существенно сократить уровень вредных выбросов, что обеспечило инверторным генераторам репутацию установок, максимально безопасных для людей и окружающей среды.

Сфера применения бензиновых электростанций инверторного типа довольно многообразна. Они используются как источники резервного питания для бесперебойной работы сложного электрооборудования и широко применяются в иных бытовых и промышленных целях.

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

Абсолютно неоправданно приобретение дизельной миниэлектростанции мощностью менее 4 кВт (за исключением случаев, когда дизельный генератор приобретается для районов, где отсутствует бензин).
Несмотря на то, что дизельное топливо дешевле бензина АИ92, стоимость дизельной электростанции значительно выше аналогичной бензиновой.
Зимой дизельный генератор заводится гораздо хуже, требуется хорошее зимнее топливо, либо принудительный разогрев форсунки, что присутствует на генераторах HYUNDAI.
Если сравнивать бензиновые и дизельные генераторы одного класса, т.е. оснащенные двигателями с воздушным охлаждением, то надежность этих электростанций вполне сопоставима.
Важно заметить, что дизельному двигателю вредно работать на холостых оборотах. Поэтому, с целью снижения вредных последствий работы дизеля на холостом ходу и малых частичных нагрузках, следует предусмотреть (в качестве профилактики) в течение каждых 100 моточасов, работу дизеля со 100 % нагрузкой не более 2-х часов.

Характерными признаками перегрузки является:
— перегрев,
— сильная копоть,
— снижение мощности,
— перебои в подаче электроэнергии.

ВОЗДУШНОЕ ИЛИ ЖИДКОСТНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ?

Бензиновые электростанции изготавливаются только с воздушным охлаждением.
В зависимости от мощности и ресурса работы на дизельную электростанцию может быть установлена воздушная или жидкостная система охлаждения двигателя.
Дизельные станции с жидкостной системой охлаждения считаются одними из самых надежных и долговечных.
Пример сравнения дизельных генераторов с разной системой охлаждения:

Система охлаждения	Дизельгенератор с воздушным охлаждением	Дизельгенератор с жидкостным охлаждением
Тип двигателя	Одноцилиндровый двигатель	Трехцилиндровый/четырехцилиндровыйдвигатель
Обороты	3000 об/мин	1500 об/мин
Моторный ресурс	10 000 часов	20 000 часов
Сопоставление	Надежность и мощность сопоставимы с бензиновыми генераторами.	Надежность и мощность гораздо больше, чем у бензиновых генераторов

КАКОЙ ТИП ЗАПУСКА ВЫБРАТЬ: РУЧНОЙ СТАРТ, ЭЛЕКТРОСТАРТ, АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЗАПУСК?

Ручной запуск — простейший вариант. «Дернул стартер» и электростанция заводится. Бензиновые генераторы до 4 кВт заводятся очень легко. Установки мощностью 5-10 кВт и дизельные генераторы выше 5 кВт вручную может завести только физически сильный человек.
Электрический запуск — позволяет запустить генератор поворотом ключа (как автомобиль). Для этого необходима аккумуляторная батарея, которая устанавливается на генератор.
Автоматический запуск — позволяет генератору самостоятельно запускаться при пропадании электричества в основной сети. При появлении электроэнергии, система автоматики дает команду на остановку электростанции.
Любой бензиновый или дизельный генератор с электрическим запуском может быть оборудован системой автоматического запуска. Поэтому наличие автоматики никак не влияет на качество и надёжность самой генераторной установки (хотя цена ощутимо увеличивается).
Для сравнения можно провести параллель с автомобилями. Попробуйте ответить на вопрос: какой автомобиль надежнее — с кондиционером или без?

КОГДА НУЖНЫ 3-ФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ?

Очень распространенное заблуждение: лучше купить трехфазную электростанцию (400В), т.к. она «универсальная» (имеет выход и 400В и 230В).
Если у вас нет трехфазных потребителей электроэнергии — приобретайте только однофазный генератор (230В). Ведь, например, 6 кВт/400 В — это всего лишь 3 раза по 2 кВт на каждую фазу — этого не хватит для работы мощной болгаркой или перфоратором.

НУЖЕН ЛИ БЛОК АВТОМАТИКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ?

Блок контроля и автоматики с программируемой системой автозапуска предназначен для контроля состояния питающей сети, защиты потребителей электроэнергии от повышенного (пониженного) напряжения, а также для автоматического запуска электростанции, если напряжение сети находится на недопустимо низком уровне.

Основные функции блока контроля и автоматики:
— своевременный (программируемый самим пользователем, без вмешательства сервисного центра) запуск электростанции при падении ниже допустимого или превышении выше допустимого уровня напряжения;
— остановка работы электростанции при восстановлении напряжения в сети;
— контроль над электрическими параметрами питающей сети или работающей электростанции и своевременное их включение / выключение;
— программирование таймера продолжительности времени ожидания перед запуском, запуска, количества неудачных стартов, времени ожидания между попытками запуска, времени остановки электростанции;
— индикация параметров электрической сети, различных отказов и режимов работы.

Блок контроля и автоматики с программируемой системой автозапуска дает возможность быть полностью независимым при отключении основной питающей сети, даже в случае полного отсутствия людей в доме или офисе.

ГДЕ УСТАНОВИТЬ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР?

При выборе генератора необходимо учитывать, где он будет установлен (на улице, в гараже, в подвале, в отдельном помещении и т.д.) и сезонность его работы (круглогодично или весна-лето-осень). Это будет влиять на выбор дополнительного оборудования и опций для обеспечения нормальной работы генератора и комфорта людей. При этом учитывается уровень допустимого шума, требуемое время работы от одной заправки, возможность прокладки кабелей между генератором и местом установки вводного силового щита и многое другое.

Нужно знать, что любая установка, снабженная автозапуском, должна устанавливаться либо в отапливаемом помещении, либо в кожухе (контейнере) с подогревом. Автоматика автозапуска подействует только в случае, если температура окружающей среды не меньше +5 градусов. Иначе электростанция может не включиться автоматически при пропадании напряжения в сети.

КОМУ ДОВЕРИТЬ МОНТАЖ?

Монтаж и подключение генераторной установки весьма сложная и специфическая задача, где ошибка или небрежность может обойтись достаточно дорого. Лучше, чтобы монтаж обеспечивала организация авторизованная продавцом или производителем. По крайней мере, рекомендуем приглашать специалистов организации, которая впоследствии будет нести гарантийные обязательства по установленному оборудованию.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЛИНЕЙКИ ГЕНЕРАТОРОВ HYUNDAI?

Удобный выбор из широкой линейки бензиновых, дизельных и инверторных генераторов мощностью от 0,85 кВт до 100 кВт.
— Предсказуемая и понятная ценовая политика, строго отвечающая стратегии производителя по предложению высококачественного, инновационного продукта по доступной цене.
— Уверенность в качестве, основанная на многолетнем опыте производства силовой техники HYUNDAI

— Надежность эксплуатации обеспеченная широкой сетью авторизованных сервисных центров.

Бензиновый генератор — руководство для новичков

В чем разница между бытовыми и промышленными (профессиональными) генераторами, вполне очевидно. Первые предназначены для использования населением, вторые используются для электроснабжения промышленного оборудования. Также нет сложностей в определении разницы между переносными и стационарными электростанциями. Как правило, переносные генераторы имеют небольшую мощность (до 5 кВт) и предназначены в основном для бытового использования.

А вот определить разницу между двухтактными и четырехтактными приборами неспециалисту уже трудно. Двухтактные установки — это маломощные агрегаты, способные выдавать не более 1 кВт. Всё, что выдает больше мощности, комплектуется четырехтактным двигателем.

Что касается выбора между однофазным и трехфазным генератором, то для бытового использования вполне хватит и одной фазы. Дорогостоящая трехфазная электростанция предназначена для запитки мощного промышленного оборудования.

Наконец, о мощности бензиновых электростанций. Для бытовых целей вполне достаточно генератора мощностью до 4 кВт. Такой агрегат с лихвой обеспечит энергией не только частный дом, но даже небольшой цех или магазин. Правда, следует иметь в виду, что бензогенераторы малой мощности не рассчитаны на круглосуточную работу. После каждых 4 часов двигателю нужно давать перерыв, чтобы остыть.

Бензиновые генераторные установки, мощность которых находится в пределах 4-15 кВт, предназначены для снабжения торговых предприятий средней площади, а также строительных площадок и производственных цехов с небольшим количеством не очень мощных приборов-потребителей. Благодаря более прочной конструкции электростанции этого класса могут безостановочно работать весь день — 10 часов.

Мощные установки, способные генерировать более 15 кВт, используются для электроснабжения промышленных объектов, больших магазинов, а также офисных зданий. Устройства этого типа устанавливаются стационарно, часто в специальных помещениях или крытых павильонах.

Утвержден проект первого в США малого ядерного реактора

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) одобрила проект нового типа реактора, известного как малый модульный реактор (SMR). Конструкция, разработанная компанией NuScale Power из Портленда, штат Орегон, предназначена для ускорения строительства, снижения затрат и повышения безопасности по сравнению с традиционными ядерными реакторами, которые обычно во много раз больше. Сторонники SMR уже давно рекламируют их как способ помочь возродить ядерную промышленность страны и расширить распространение низкоуглеродной электроэнергии.Но некоторые эксперты выразили озабоченность по поводу возможных расходов и остающихся проблем безопасности, которые отрасли придется решить до того, как будут построены такие реакторы.

«Это важная веха не только для NuScale, но и для всего ядерного сектора США», — сказал председатель и главный исполнительный директор NuScale Джон Хопкинс в пресс-релизе.

Утверждение проекта NRC и соответствующий отчет об окончательной оценке безопасности (FSER) не означают, что фирма может начать строительство реакторов.Но коммунальные предприятия теперь могут обращаться в NRC для создания и эксплуатации конструкции NuScale. Поскольку за последние три десятилетия в США почти не было построено новых ядерных установок, ММР могут помочь оживить падающую отрасль.

SMR

NuScale, разработанный с помощью почти 300 миллионов долларов от Министерства энергетики США, имеет генерирующую мощность 50 мегаватт, что значительно меньше, чем у стандартных ядерных реакторов, мощность которых может достигать более 1000 мегаватт (МВт). Коммунальное предприятие могло бы объединить до 12 SMR на одной площадке, производя 600 МВт электроэнергии — этого достаточно для электроснабжения города среднего размера.NRC заявляет, что ожидает подачи заявки на 60-мегаваттную версию SMR NuScale в 2022 году.

В ядерной отрасли заявляют, что SMR могут быть построены намного быстрее и дешевле, чем обычные реакторы — например, продукты, которые снимаются с производственной линии и отправляются в различные места, а не изготавливаются по индивидуальному заказу на каждой площадке. Клиент также может заказывать и комбинировать различное количество единиц, что делает возможным широкий диапазон производительности. По данным Международного агентства по атомной энергии, десятки проектов SMR находятся на рассмотрении по всему миру, а некоторые из них находятся на «продвинутой стадии строительства» в Аргентине, Китае и России.

Некоторые сторонники отрасли утверждают, что SMR — лучший вариант для быстрого внедрения большого количества технологий, не связанных с выбросами, в целях борьбы с изменением климата. Противники указали на нерешенность вопроса утилизации ядерных отходов, а также на значительную цену и время, затрачиваемые на строительство любой атомной станции по сравнению с возобновляемыми источниками энергии.

NuScale считает, что сможет избежать резкого перерасхода средств и многолетних задержек, которые преследовали строительство традиционных атомных электростанций в последние десятилетия.Дайан Хьюз, вице-президент компании по маркетингу и коммуникациям, говорит, что компания планирует продать от 674 до 1682 реакторов в период с 2023 по 2042 год. Верхний предел этого диапазона будет составлять более 80 гигаватт мощности, что приближается к 98 гигаваттам. существующих ядерных мощностей в США. Эту энергию обеспечивают чуть менее 100 крупных реакторов; существующие станции вырабатывают примерно 20 процентов электроэнергии в стране. NuScale подписала меморандумы о взаимопонимании с компаниями и коммунальными предприятиями США.С., Канада, Иордания, Румыния, Украина и другие страны. Соглашения просто означают, что стороны будут совместно изучать потенциальные сделки.

Первый запланированный проект

NuScale осуществляется совместно с Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), государственной организацией, которая поставляет электроэнергию оптом для небольших коммунальных предприятий в соседних штатах. NuScale планирует поставить свой первый реактор для проекта UAMPS в Национальной лаборатории Айдахо к 2027 году; Его планируется ввести в эксплуатацию к 2029 году.Еще 11 реакторов завершат проект мощностью 720 МВт к 2030 году. Часть вырабатываемой энергии будет продана Министерству энергетики США, а остальная часть будет приобретена коммунальными предприятиями-членами UAMPS. Соглашения о некоторых полномочиях заключены, хотя несколько муниципалитетов уже отказались от предложения из-за проблем с ценами. Остальные должны выйти из проекта до 30 сентября.

Эксперты скептически относятся как к безопасности NuScale SMR, так и к его потенциальным затратам. 2 сентября на онлайн-мероприятии для прессы М.В. Рамана, профессор и ядерный эксперт Университета Британской Колумбии, обсудил отчет, который он подготовил по запросу Орегонских врачей за социальную ответственность, в котором освещены важные вопросы, связанные с проектом UAMPS.

«Мне очень жаль, но то, что впереди, рискованно и дорого», — сказал Рамана. Он отметил, что только за последние пять лет оценки затрат по проекту UAMPS из различных источников выросли с примерно 3 миллиардов долларов до более чем 6 миллиардов долларов.Первоначальная цель NuScale по запуску реакторов к 2016 году была продлена более чем на десять лет, что отражает вялую ядерную промышленность США в целом. «Затраты для потребителей могут намного превышать затраты, связанные с другими источниками энергии без выбросов, такими как солнце и ветер», — добавил Рамана.

И, несмотря на одобрение NRC проекта нового SMR, некоторые функции безопасности все еще нуждаются в корректировке. «Я не думаю, что будущие соискатели NuScale выиграют от сертификации конструкции, в которой есть пробелы в безопасности, — говорит Эдвин Лайман, директор по безопасности ядерной энергетики Союза обеспокоенных ученых.Он отмечает, что NRC опубликовал свой окончательный отчет о безопасности, несмотря на вопросы, поднятые как экспертом агентства, так и внешним консультативным советом.

В отчете за июль 2020 года инженер-ядерщик NRC Шанлай Лу обсудил сложную проблему, известную как разбавление бора, которое могло вызвать «отказ топлива и немедленное состояние критичности» — это означает, что даже если реактор остановлен, реакции деления могут возобновиться и начаться. опасное увеличение мощности. А в другом отчете Консультативный комитет NRC по гарантиям реакторов также отметил, что «несколько потенциально значимых для риска пунктов» еще не завершены, хотя он все же рекомендовал NRC выпустить FSER.В ответе агентства на последний отчет говорится, что эти элементы будут дополнительно оценены, когда будут поданы заявки на лицензирование для конкретной площадки — шаг, необходимый для фактического начала строительства и эксплуатации реактора.

«NuScale и Комиссия по ядерному регулированию США очень подробно изучили разбавление бора и пришли к аналогичным выводам, что конструкция небольшого модульного реактора NuScale безопасна и отвечает всем требованиям, что подтверждается недавним выпуском FSER NRC», — говорит Хьюз из NuScale. .

Лайман говорит, что в целом процесс сертификации проекта NRC должен уменьшить неопределенность для коммунальных предприятий, стремящихся построить атомные электростанции, потому что они могут ссылаться на завершенный анализ безопасности. Но он считает, что одобрение NuScale сводит на нет это преимущество. Еще неизвестно, приведут ли пробелы в безопасности к дальнейшим задержкам графика NuScale. NRC проведет еще один обзор, когда будет представлен проект компании на 60 МВт.

Усовершенствованные малые модульные реакторы (SMR)

Усовершенствованные малые модульные реакторы (SMR) являются ключевой частью цели Департамента по разработке безопасных, чистых и доступных вариантов ядерной энергетики.Расширенные SMR, которые в настоящее время разрабатываются в США, представляют собой различные размеры, технологические возможности, возможности и сценарии развертывания. Эти усовершенствованные реакторы, размеры которых могут варьироваться от десятков мегаватт до сотен мегаватт, могут использоваться для выработки электроэнергии, технологического тепла, опреснения или других промышленных целей. Конструкции SMR могут использовать легкую воду в качестве хладагента или другие нелегкие водяные хладагенты, такие как газ, жидкий металл или расплав солей.

Усовершенствованные SMR предлагают множество преимуществ, таких как относительно небольшие физические размеры, сокращение капитальных вложений, возможность размещения в местах, недоступных для более крупных атомных станций, а также возможность дополнительного увеличения мощности.SMR также предлагают определенные гарантии, преимущества безопасности и нераспространения.

Департамент давно признал трансформационную ценность, которую передовые SMR могут обеспечить для национальной экономики, энергетической безопасности и экологических перспектив. Соответственно, Департамент оказал существенную поддержку разработке легких водоохлаждаемых SMR, которые проходят лицензионную проверку Комиссией по ядерному регулированию (NRC) и, вероятно, будут развернуты в конце 2020-х — начале 2030-х годов.Департамент также заинтересован в разработке SMR, в которых используются нетрадиционные теплоносители, такие как жидкие металлы, соли и газы, для обеспечения потенциальных безопасных, эксплуатационных и экономических преимуществ, которые они предлагают.

Программа Advanced SMR R&D

Основываясь на успехах программы SMR Licensing Technical Support (LTS), программа Advanced SMR R&D была инициирована в 2019 финансовом году и поддерживает исследования, разработки и развертывание для ускорения доступности SMR в США. технологий на внутренний и международный рынки.При выводе на рынок передовых конструкций SMR сохраняются значительные риски, связанные с разработкой технологий и лицензированием, и требуется государственная поддержка для развертывания SMR на внутреннем рынке к концу 2020-х или началу 2030-х годов. В рамках этой программы Департамент установил партнерские отношения с NuScale Power и Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), чтобы продемонстрировать в этом десятилетии первую в своем роде реакторную технологию в Национальной лаборатории Айдахо. Благодаря этим усилиям Департамент предоставит широкие преимущества другим отечественным разработчикам реакторов, решив многие технические и лицензионные вопросы, которые являются общими для технологий SMR, при одновременном продвижении U.S. Энергетическая независимость, доминирование в энергетике и устойчивость электросетей, а также обеспечение наличия в будущем чистой и надежной электроэнергии для базовой нагрузки.

Возможности промышленности США для развития передовых ядерных технологий

Департамент предоставил возможность многолетнего совместного финансирования ( Промышленные возможности США для развития передовых ядерных технологий, , DE-FOA-0001817) в 2018 году для поддержки инновационных отечественных ядерных технологий. отраслевые концепции, которые имеют большой потенциал для улучшения общих экономических перспектив ядерной энергетики в Соединенных Штатах.Эта возможность финансирования позволит разработать существующие, новые и новые конструкции реакторов, включая технологии SMR.

Возможности финансирования очень широки и предполагают действия, связанные с завершением наиболее зрелых проектов SMR; развитие производственных возможностей и технологий для повышения стоимости и эффективности ядерных построек; разработка заводских структур, систем, компонентов и систем управления; решение регуляторных вопросов; и другие технические потребности, определенные отраслью.Возможность финансирования предоставит гранты, размер и размер которых предназначен для решения ряда технических и нормативных вопросов, препятствующих прогрессу в разработке усовершенствованных реакторов. Подробнее о FOA читайте здесь. Также смотрите награды, которые были отобраны на сегодняшний день.

NRC одобрила проект первого в США модульного реактора малой мощности

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) недавно выпустила свой окончательный отчет об оценке безопасности конструкции малого модульного реактора (SMR) NuScale Power.Это достижение является первым в своем роде для SMR и позволяет NuScale получить полную сертификацию конструкции от регулирующего органа к августу 2021 года.

Эта веха является прямым результатом более чем 400 миллионов долларов, выделенных Министерством энергетики США. (DOE) с 2014 года для ускорения разработки и внедрения SMR.

Исторический процесс обзора

NRC приняла заявку NuScale на сертификацию проекта SMR в марте 2017 года. На рассмотрение заявки на 12 000 страниц потребовалось менее 42 месяцев, и она включала более 2 миллионов страниц дополнительных документов для регулирующих аудитов.

Заключительный отчет об оценке безопасности, выпущенный NRC, является первым в своем роде для SMR и представляет собой технический анализ и одобрение персоналом NRC проекта NuScale SMR.

NuScale Power Module — это усовершенствованный легководный небольшой модульный реактор, способный вырабатывать 60 мегаватт электроэнергии. Каждая электростанция может вместить до 12 модулей, которые будут построены на заводе и будут примерно втрое меньше крупномасштабного реактора. Его уникальная конструкция позволяет реактору пассивно охлаждаться без дополнительной воды, энергии или даже вмешательства оператора.

Эта ключевая функция безопасности может привести к сокращению зоны аварийного планирования до границы площадки, что значительно уменьшит площадь, занимаемую электростанцией.

После получения полной сертификации коммунальные предприятия смогут ссылаться на проект при подаче заявки на комбинированную лицензию на строительство и эксплуатацию новых реакторов в Соединенных Штатах.

Министерство энергетики поддерживает размещение первой в стране 12-модульной электростанции в Национальной лаборатории Айдахо. Ожидается, что эксплуатация начнется в 2029 году.

«Так выглядит успешное частно-государственное партнерство», — сказала д-р Рита Баранвал, помощник министра по атомной энергии. «Министерство энергетики гордится тем, что поддерживает лицензирование и разработку силового модуля NuScale и других технологий SMR, которые могут обеспечить экологически чистую и надежную электроэнергию в областях, которые никогда не считались возможными для ядерных реакторов в США, а вскоре и во всем мире».

Rolls-Royce возобновляет гонку по созданию мини-атомных электростанций

dpa / изображение альянса через Getty Images

Мировой производитель Rolls-Royce является последним участником гонки технологий в области маломасштабной ядерной энергетики.В прошлом месяце компания объявила о планах построить к 2029 году в Великобритании 10-15 малых модульных реакторов (ММР), каждый из которых достаточно компактен, чтобы поместиться в кузове тягача с прицепом. Станции будут построены на так называемых «заброшенных площадках» в Камбрии и Уэльсе, где все еще находятся стареющие или выведенные из эксплуатации атомные электростанции. Rolls Royce к настоящему времени получил 18 миллионов фунтов стерлингов (23,1 миллиона долларов) от британского правительства и требует еще 200 миллионов фунтов стерлингов (258 миллионов долларов).

Этот толчок компании происходит на фоне того, что мировой энергетический сектор сталкивается с растущим давлением с целью более быстрого и более доступного производства зеленой энергии — и в большем количестве мест.И все это при сокращении их углеродного следа.

Как я уже писал ранее, SMR — это следующий этап эволюции ядерной энергетики: компактный, доступный, быстрый в сборке, без выбросов и даже транспортабельный. Китай очень стремится стать лидером в этой области, поскольку он делает или пытается сделать это в области солнечных батарей, энергии ветра, связи 5G, поездов MAGLEV, искусственного интеллекта и многого другого. Великобритания хочет дать Китаю возможность потратить свои деньги.

Если все сделано правильно, SMR могут интегрироваться с возобновляемыми источниками энергии и могут генерировать высокоустойчивую мощность базовой нагрузки по конкурентоспособным ценам.Их модульная конструкция облегчает массовое производство и позволяет увеличивать и уменьшать размеры устройств в соответствии с потребностями. Как правило, SMR вырабатывают мощность в диапазоне от 50 до 400 мегаватт, тогда как обычная атомная электростанция находится в районе 1000 мегаватт.

Художественное изображение небольшой модульной реакторной установки.

Фонд политики глобального потепления (GWPF)

Технология есть: на протяжении десятилетий небольшие реакторы приводили в действие атомные подводные лодки и ледоколы.Крошечные реакторы деления приводят в действие спутники. Есть даже программа НАСА, которая предусматривает использование небольших реакторов деления для базы людей на Марсе.

Американские военные хотели бы, чтобы портативные реакторы обеспечивали энергией удаленные военные базы или даже оружие поля боя: подумайте обо всем лазерном оружии, которое может питать один небольшой ядерный реактор.

По словам Пола Штайна, главного технического директора Rolls Royce, их подразделения будут использовать методы массового производства для снижения затрат и ускорения времени сборки: «Хитрость заключается в том, чтобы иметь готовые детали, в которых мы используем передовые методы цифровой сварки и роботизированную сборку, а затем детали. доставляются на место и скрепляются болтами.«

Размер также является важным фактором. В то время как сам реактор теоретически мог бы поместиться на тракторном прицепе, площадь основания электростанции будет составлять около 1,5 акра, окруженная производственной площадкой в ​​10 акров. Это одна шестнадцатая размера реактора Хинкли-Пойнт в Великобритании, ядерного проекта стоимостью 20 миллиардов долларов, который должен быть завершен к середине 2020-х годов. После завершения строительства двухреакторная станция будет иметь впечатляющую мощность 3200 мегаватт по сравнению с 440 мегаваттными SMR, предложенными Rolls Royce.

Российская плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» — первая в своем роде в мире … [+].

РТ

Проблема, с которой сталкиваются обычные ядерные объекты, заключается в том, что их строительство иногда занимает несколько десятилетий, а также высокие капитальные затраты (CAPEX), которые в 2018 году достигли в среднем 11 миллиардов долларов на единицу. Кроме того, необходимость в большой площади земли и соображения безопасности не позволяют размещать атомные электростанции. слишком близко к городским центрам — это означает, что необходимо также построить дорогостоящие линии электропередач, чтобы связать предложение со спросом.

Напротив, SMR имеют небольшую занимаемую площадь (размером с баржу или небольшой дом), повышенную безопасность, быстрое время сборки и стоимость единицы от 800 миллионов до 3 миллиардов долларов, что делает их идеальными для удаленных районов, страдающих от низкого энергоснабжения. . Впоследствии мировой спрос на модульные реакторы малой и средней мощности увеличивался.

Потенциальный глобальный рынок SMR (в мегаваттах) согласно анализу британского консорциума … [+] во главе с Rolls-Royce.

НАЦИОНАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ / РОЛЛС-РОЙС

Национальная ядерная лаборатория оценивает экспортный рынок технологии SMR в 325 миллиардов долларов.

Однако затраты по-прежнему являются ограничивающим фактором. Rolls Royce стремится к цене на электроэнергию в размере 60 фунтов стерлингов / МВтч (77 долларов США / МВтч), что делает его реакторы примерно в два раза дороже, чем средняя стоимость ядерной энергии в США в 2017 году — 33,50 доллара США / МВтч.

Но, как и в случае со всеми новыми технологиями, где затраты начинаются с высоких, SMR не отговаривают других игроков от инвестирования: Китай объявил о планах в 2016 году создать свою собственную плавающую конструкцию SMR, финансируемую государством. В России правительство запустило в Арктику плавучий реактор мощностью 70 мегаватт «Академик Ломоносов».Три канадские провинции — Онтарио, Нью-Брансуик и Саскачеван — подписали меморандум о разработке SMR.

Многие считают, что ядерная энергия является ключевым элементом достижения глобальной углеродной нейтральности в энергетическом секторе к 2050 году. Поскольку традиционные атомные станции в настоящее время стареют и выводятся из эксплуатации, очевидно, что ММР могут заполнить ядерный пробел. По словам генерального директора Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Рафаэля Мариано Гросси, «ядерной энергетике должно быть место за столом переговоров: нелогично и ненаучно беспокоиться об изменении климата [в то же время] отказываться от чистого, низкого уровня выбросов. углерод, выделяющий энергию [например] ядерную », — сказал он.

SMR могут быть небольшой модульной частью комплексного и экономически эффективного климатического решения, к которому мы все стремимся.

При содействии Джеймса Гранта и Джона Ватиана

Почему небольшие модульные ядерные реакторы не помогут противостоять климатическому кризису

Одна из серии статей на тему «Ничего из вышеперечисленного»

Малые модульные ядерные реакторы, или SMR, предназначены для выработки менее 300 мегаватт электроэнергии — в несколько раз меньше, чем у обычных реакторов, мощность которых составляет от 1000 до 1600 МВт.Хотя отдельные стандартизованные модули будут небольшими, планы обычно предусматривают установку нескольких модулей на одном объекте производства электроэнергии.

Атомная промышленность и Министерство энергетики США продвигают разработку SMR, якобы для предотвращения наиболее серьезных последствий изменения климата. Но являются ли SMR практичной и реалистичной технологией для этой цели?

Чтобы ответить, необходимо учитывать два фактора — время и стоимость. Эти факторы можно использовать для разделения SMR на две большие категории:

1. Легководные реакторы, основанные на тех же общих технических и конструктивных принципах, что и современные энергетические реакторы в США.S., который теоретически может быть сертифицирован и лицензирован с меньшими сложностями.
2. Конструкции, в которых используется ряд различных конструкций топлива, таких как твердые шары, движущиеся через активную зону реактора, как песок, или расплавленные материалы, протекающие через активную зону; замедлители типа графита; и охлаждающие жидкости, такие как гелий, жидкий натрий или расплавленные соли.

В обоих случаях перспективы SMR невелики. Вот почему.

Экономика и масштаб

Ядерные реакторы имеют большие размеры из-за эффекта масштаба.Реактор, который производит в три раза больше мощности, чем SMR, не требует в три раза больше стали или в три раза больше рабочих. Этот экономический штраф за малый размер был одной из причин досрочного останова многих малых реакторов, построенных в США в 1950-х и 1960-х годах.

Сторонники SMR утверждают, что модульность и заводское производство компенсируют более низкую экономику малых реакторов. Массовое производство компонентов реактора и их изготовление на конвейерах снизило бы затраты.Кроме того, утверждается, что сопоставимая стоимость киловатта будет означать гораздо более низкие затраты для каждого небольшого реактора, что снизит общие требования к капиталу для покупателя.

Путь к такому массовому производству будет тернистым. Даже с оптимистическими предположениями о том, как быстро производители смогут научиться повышать эффективность производства и снижать затраты, тысячи SMR, которые все будут дороже по сравнению с большими реакторами, должны быть изготовлены по цене за киловатт, чтобы SMR был сопоставимым. к тому из большого реактора.

Если судить по истории, капитальные затраты на киловатт могут вообще не снизиться. На уровне всего парка скорость обучения в США и Франции, двух странах с наибольшим количеством атомных станций, была отрицательной — новые реакторы в целом были дороже, чем предыдущие. И хотя стоимость SMR будет ниже из-за гораздо меньшего размера, несколько реакторов обычно устанавливаются на одной площадке, что снова увеличивает общие затраты по проекту для покупателя.

Аспекты массового производства

Если ошибка в серийном реакторе привела к проблемам с безопасностью, то, возможно, пришлось бы отозвать всю партию, как это было в случае с реактивными лайнерами Boeing 737 Max и 787 Dreamliner.Но как вспомнить радиоактивный реактор? Что произойдет с электроэнергетической системой, в которой используются идентичные реакторы заводского изготовления, которые необходимо отозвать?

Эти вопросы не рассматривались представителями ядерной отрасли или энергетической политики — более того, они даже не были заданы. Тем не менее, отзывы — это предсказуемая и постоянная особенность массового производства, от смартфонов до реактивных самолетов.

Проблема не только теоретическая.

Одной из больших экономических проблем реакторов с водой под давлением, конструкция, обычно выбираемая для легководных SMR, включая проект NuScale, получивший условную сертификацию Комиссии по ядерному регулированию, заключалась в необходимости преждевременной замены парогенераторов — массивных, дорогие теплообменники, в которых горячая вода высокого давления из реактора превращается в пар, приводящий в действие турбогенераторы.В последнее десятилетие такие проблемы привели к безвозвратной остановке двух реакторов в Сан-Онофре в Южной Калифорнии и одного реактора в Кристал-Ривер во Флориде.

В некоторых конструкциях легкой воды SMR парогенераторы размещаются внутри корпуса реактора (рис. 1). Замена была бы в лучшем случае чрезвычайно сложной; проблемы с парогенератором могут привести к безвозвратной остановке реактора.

Рис. 1. Схема легководной конструкции SMR с парогенератором внутри корпуса реактора

Источник: Glaser et al.2015

Проблемы с модульной конструкцией мы уже видели. Это было центральным аспектом конструкции реактора Westinghouse AP1000, однако реакторы AP1000, построенные в США и Китае, имели значительные перерасходы затрат на строительство и задержки в графике. В 2015 году бывший член Комиссии по коммунальным услугам Джорджии сказал The Wall Street Journal: «Модульное строительство не оказалось тем решением, которое обещали коммунальные предприятия».

Потребность в массовом производстве также создает экономические проблемы, связанные с куриным и яйцом.Без заводов компании SMR никогда не смогут надеяться на теоретическое снижение затрат, которое лежит в основе стратегии компенсации отсутствия экономии за счет масштаба. Но без снижения затрат не будет большого количества заказов для стимулирования инвестиций, необходимых в первую очередь для создания цепочки поставок.

Послужной список SMR на данный момент

На сегодняшний день послужной список указывает на тот же мрачный экономический провал для SMR, что и для их более крупных собратьев.На рис. 2 показан рост капитальных затрат на предлагаемый реактор NuScale и фактические затраты на два зарубежных SMR. В результате общая стоимость предлагаемого проекта в Айдахо с использованием конструкции NuScale уже выросла с примерно 3 миллиардов долларов в 2015 году до 6,1 миллиарда долларов в 2020 году, задолго до того, как был залит бетон.

Рис. 2. Повышение сметы NuScale и действительность SMR на данный момент

Источник: Рамана 2020

Эту модель эскалации можно ожидать и для других концепций SMR, особенно тех, которые не основаны на легководных реакторах.Например, предлагаемый натриевый реактор мощностью 345 МВт, немного больше, чем SMR, охлаждается натрием. Несмотря на то, что с 1950 года во всем мире было потрачено около ста миллиардов долларов, реакторы с натриевым охлаждением во всем мире терпят неудачу с коммерческой точки зрения.

Процесс получения разрешений на безопасность для таких конструкций, вероятно, займет больше времени и будет дороже. Во многих случаях даже настройка процесса сертификации займет годы, поскольку режимы безопасности и аварийные режимы различаются для каждого типа конструкции. Например, одним из рисков высокотемпературных газо-графитовых реакторов является возгорание, а не расплавление.Чтобы дать представление о масштабах затрат, ожидается, что NuScale SMR, который представляет собой знакомую легководную конструкцию, будет стоить примерно 1,5 миллиарда долларов только на разработку и сертификацию. Новые конструкции, не относящиеся к легкой воде, скорее всего, будут стоить дороже, и их разработка займет больше времени от стадии концепции до рассмотрения и утверждения лицензией.

Для SMR, чтобы постоянно достигать той же стоимости производства энергии, что и нынешние большие реакторы, было бы монументальной задачей — и, учитывая высокую стоимость больших реакторов, SMR все равно было бы экономическим провалом.Стоимость ветровой и солнечной электроэнергии неуклонно снижается и, согласно прогнозам, еще больше снизится.

Lazard, финансовая консалтинговая компания с Уолл-стрит, оценивает стоимость солнечной и ветровой энергии в масштабах коммунального предприятия примерно в 40 долларов за мегаватт-час. Соответствующая цифра для ядерной энергетики в четыре раза выше, около 160 долларов за МВтч — разницы, которой более чем достаточно для использования дополнительных технологий, таких как реагирование на спрос и хранение, чтобы компенсировать неустойчивость солнечной и ветровой энергии.

Сторонники

SMR предполагают, что ядерная энергетика могла бы стать подходящим дополнением к переменным источникам электроэнергии, таким как ветровая или фотоэлектрическая энергия, доли которых в электрической сети постоянно увеличиваются. Но такое развертывание повлечет за собой значительные затраты.

Ядерные реакторы, малые или большие, не очень подходят для реагирования на изменчивость, потому что они имеют высокие постоянные затраты (капитальные) и низкие переменные затраты (топливо и техническое обслуживание). Вот почему атомные электростанции использовались в качестве источника электроэнергии базовой нагрузки — они распределяют фиксированные затраты на наибольшее количество киловатт-часов, делая каждую из них дешевле.Реагирование на изменчивость будет означать работу с частичной нагрузкой в ​​течение большей части времени, что приведет к увеличению затрат.

Попытка использовать SMR для производства других товаров, таких как чистая вода, путем опреснения морской воды или использования водорода или высокотемпературного тепла, также неэкономична по целому ряду причин, наиболее важным из которых является высокая стоимость энергоснабжения, т. Е. атомная энергия.

МСП и климатический кризис

Проблема климата актуальна. МГЭИК и другие международные организации предупредили, что для предотвращения необратимого ущерба от изменения климата нам необходимо резко сократить выбросы в течение следующего десятилетия.Вклад SMR в следующее десятилетие будет практически нулевым. Перспективы SMR сверх этого также мрачны, учитывая, что целые цепочки поставок должны быть созданы после того, как первые будут построены, испытаны и испытаны в полевых условиях.

Министерство энергетики занимается вопросами МСП с прошлого века. В 2001 году Управление ядерной энергии Министерства энергетики прогнозировало, что существует около 10 проектов SMR, которые «имеют потенциал быть экономичными и могут быть доступны для развертывания до конца десятилетия при условии решения определенных технических и лицензионных вопросов.”

Спустя почти два десятилетия после этого радужного представления, самая ранняя официальная предполагаемая дата развертывания — всего с 2029 по 2030 год для ведущего проекта NuScale. Даже эта дата весьма неопределенна, поскольку Консультативный комитет Комиссии по ядерному регулированию по гарантиям реакторов выявил серьезные проблемы безопасности, которые необходимо будет решить, прежде чем какое-либо коммунальное предприятие обратится за разрешением на строительство ММР. Примечательно, что в центре внимания находится парогенератор, который, как отмечалось выше, находится внутри корпуса реактора и является потенциальным источником надежности и экономических проблем.

SMR также отвлекают ценные государственные деньги. Например, федеральное правительство выделило не менее 314 миллионов долларов на разработку конструкции NuScale SMR и, как сообщается, согласилось потратить до 350 миллионов долларов на новые соответствующие фонды. Babcock & Wilcox получила от Министерства энергетики более 100 миллионов долларов на разработку mPower, но отказалась от проекта в 2017 году из-за отсутствия клиентов.

Прочие проблемы

Использование воды — еще одна проблема, которая, как ожидается, усилится в будущем.Атомные станции имеют очень высокие требования к водозабору. Один реактор мощностью 300 МВт, работающий с коэффициентом мощности 90 процентов, будет отбирать от 160 до 390 миллионов галлонов воды каждый день , нагревая его перед сбросом. Снижение потребности в воде за счет использования воздушного охлаждения потребует добавления градирни и больших электрических вентиляторов, что приведет к дальнейшему увеличению стоимости строительства и снижению выработки электроэнергии до 7 процентов от мощности реактора.

Наконец, SMR также будут производить много видов радиоактивных ядерных отходов, потому что реакторы меньше по физическим размерам и из-за практики перегрузки топлива, принятой по экономическим причинам.ММР, основанные на проектах с легкой водой, такие как NuScale, также будут производить большую массу ядерных отходов на МВт-ч произведенной электроэнергии. Федеральное правительство уже платит миллиарды долларов штрафов за невыполнение своих договорных обязательств по изъятию отработавшего топлива существующих реакторов. Законодательный план в Законе о политике в области ядерных отходов 1982 г. предусматривал открытие в 1998 г. хранилища для глубокого геологического захоронения. Спустя почти четыре десятилетия этот план сошел на нет.

Заключение

Нет реальной перспективы того, что SMR могут существенно повлиять на необходимость быстрого перехода к безуглеродной системе электроснабжения.Перспективы своевременного внесения вклада даже легководными проектами, когда NuScale является самым продвинутым по графику, мрачны. Тем более перспективны реакторы других конструкций, например, с графитовым топливом или натриевым охлаждением.

Для ММР будет нелегко достичь паритета затрат с крупными реакторами. И эта цена все равно будет слишком высокой. На пути к созданию экологически чистой энергосистемы крайне не хватает двух вещей: времени и денег. Объективная оценка показывает, что SMR низкие по обоим пунктам.Просто нет реальных перспектив для того, чтобы МСП сыграли существенную роль в смягчении последствий изменения климата.

Арджун Махиджани — президент Института исследований энергетики и окружающей среды. М.В. Рамана — — заведующий кафедрой Саймонса по вопросам разоружения, глобальной и гуманитарной безопасности и директор Института глобальных проблем Лю при Школе государственной политики и глобальных отношений Университета Британской Колумбии в Ванкувере, Канада.

Ресурсы по авторам

Махиджани, Арджун.2013a. «Легководные конструкции малых модульных реакторов: факты и анализ». Парк Такома: Институт энергетики и экологических исследований. https://ieer.org/wp/wp-content/uploads/2013/08/SmallModularReactors.RevisedSept2013.pdf.

———. 2013b. «Реакторы бегущей волны: золото с натриевым охлаждением в конце ядерной радуги?» Парк Такома: Институт энергетики и экологических исследований. https://ieer.org/wp/wp-content/uploads/2013/09/TravelingWaveReactor-Sept20131.pdf.

Рамана, М.V. 2020. «С широко закрытыми глазами: проблемы с предложением муниципальных энергетических систем штата Юта о строительстве малых модульных ядерных реакторов ядерного масштаба». Портленд, Орегон: Врачи штата Орегон за социальную ответственность. https://www.oregonpsr.org/small_modular_reactors_smrs.

Рамана, М.В. 2015. «Забытая история малых ядерных реакторов». IEEE Spectrum , май 2015 г. http://spectrum.ieee.org/energy/nuclear/the-forgotten-history-of-small-nuclear-reactors.

Глейзер, Александр, М.В. Рамана, Али Ахмад и Роберт Соколов. 2015. «Малые модульные реакторы: окно в ядерную энергию». Дистиллят энергетических технологий. Принстон, штат Нью-Джерси: Центр энергетики и окружающей среды Андлингера в Принстонском университете. https://acee.princeton.edu/distillates/small-modular-reactors/

---

Фотография предоставлена: NuScale Power, LLC

Следующие атомные станции будут маленькими, стройными и безопасными

В течение последних 20 лет будущее ядерной энергетики находилось в лаборатории с высоким пролетом, спрятанной в кампусе Университета штата Орегон в западной части штата.Этот прототип реактора, управляемый NuScale Power, энергетическим стартапом из Орегона, представляет собой новую главу в охваченной конфликтами и политически запутанной саге об атомных электростанциях.

Реактору NuScale не потребуются массивные градирни или обширные аварийные зоны. Его можно построить на заводе и отправить в любое место, независимо от того, насколько удаленно. Обширное моделирование показывает, что он может справиться практически с любой аварийной ситуацией без аварии. Одна из причин заключается в том, что здесь практически не используется ядерное топливо, по крайней мере, по сравнению с существующими реакторами.Это также небольшая часть размера своих предшественников.

Это хорошие новости для планеты, охваченной климатическим кризисом. Ядерная энергия получает плохую репутацию в некоторых кругах защитников окружающей среды, но многие эксперты в области энергетики и политики согласны с тем, что расщепление атомов станет неотъемлемой частью декарбонизации мирового электричества. В США на ядерную энергию приходится около двух третей всей чистой электроэнергии, но существующие реакторы быстро подходят к концу своего нормативного срока службы.В США строятся только два новых реактора, но они на миллиарды долларов превышают бюджет и на годы отстают от графика.

Введите небольшой модульный реактор, предназначенный для объединения нескольких реакторов в один блок. Вам нужно немного энергии? Установите всего несколько модулей. Хотите заправить растущий город? Добавьте еще несколько. Намного проще подобрать подходящую силовую установку для широкого круга ситуаций. Поскольку они маленькие, эти реакторы могут производиться серийно и отправляться в любое место небольшими частями.Возможно, самое главное, небольшие модульные реакторы могут использовать преимущества нескольких механизмов охлаждения и безопасности, недоступных их старшим братьям, что почти гарантирует, что они не станут следующим Чернобылем.

NuScale использует легководный реактор — безусловно, самый распространенный тип реактора на коммерческих атомных электростанциях, — но на этом сходство заканчивается. Реактор NuScale составляет 65 футов в высоту и 9 футов в диаметре, и он размещен в контейнере, который лишь немного больше. Примерно размером с два школьных автобуса, сложенных встык, вы можете разместить около 100 из них в камере содержания большого обычного реактора.Тем не менее, этот небольшой реактор может вырабатывать 60 мегаватт энергии, что составляет примерно одну десятую самого маленького действующего реактора в США на сегодняшний день.

Уменьшение размера имеет большие преимущества, — говорит Хосе Рейес, соучредитель и технический директор NuScale. Они безопаснее, отчасти потому, что они достаточно малы, чтобы находиться в подземных водоемах. Если реактор протекает, тепло может медленно распространяться в бассейн. Это также означает, что реакторы могут быть построены ближе к местам, где требуется их мощность, без 10-мильного защитного буфера, который должен иметь обычная установка.

Комиссия по ядерному регулированию рассматривает проект NuScale с 2016 года; если комиссия даст свое согласие, компания наконец-то сможет приступить к строительству первого в своем роде промышленного реактора. Процесс проверки жесток — NuScale представила техническое приложение на 12 000 страниц — и, вероятно, продлится как минимум еще год. Но компания уже получила разрешение на строительство своей первой 12-реакторной установки в Национальной лаборатории Айдахо, которая может начать поставлять электроэнергию населению в западных штатах уже в 2026 году.

Малые модульные реакторы могут быть первыми крошечными атомными станциями, которые войдут в энергосистему США, но они не будут последними. Министерство энергетики также заинтересовано в микрореакторах — ядерной установке, работающей по принципу «включай и работай», которая обычно вырабатывает менее 50 мегаватт электроэнергии. В то время как небольшие модульные реакторы лучше подходят для промышленных процессов и других мощных нагрузок, микрореакторы идеально подходят для небольших нужд, таких как питание удаленной военной базы или поддержание света в изолированном сообществе на Аляске.Но в будущем они также могут служить «постоянно работающим» источником безуглеродной энергии в городах.

Спорное будущее ядерной энергетики в США

Президент Джо Байден поставил амбициозные цели по борьбе с изменением климата: сократить вдвое выбросы углерода в США к 2030 году и добиться чистой нулевой углеродной экономики к 2050 году. План требует электричества генерация — по мнению аналитиков, сектор экономики, который легче всего сделать «зеленым», — к 2035 году будет безуглеродным.

Откуда будет взяться вся эта чистая электроэнергия?

Несколько фигурок из U.S. Управление энергетической информации (EIA) иллюстрирует проблему. В 2020 году Соединенные Штаты произвели около четырех триллионов киловатт-часов электроэнергии. Около 60 процентов из них приходилось на сжигание ископаемого топлива, в основном природного газа, примерно в 10 000 генераторов, больших и малых, по всей стране. Все это электричество необходимо будет заменить — и даже больше, потому что ожидается рост спроса на электроэнергию, особенно если мы будем снабжать ею больше автомобилей.

Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, росли быстрее, чем ожидалось; вместе с гидроэлектростанцией они впервые превзошли уголь в 2019 году и теперь производят 20 процентов U.С. электричество. В феврале EIA прогнозировало, что возобновляемые источники энергии будут производить более 40 процентов к 2050 году — возможно, значительный рост, но все еще намного меньше того, что необходимо для декарбонизации энергосистемы к 2035 году и предотвращения климатического кризиса.

Эта устрашающая проблема недавно заставила некоторых защитников окружающей среды пересмотреть альтернативу, которой они долгое время опасались: ядерная энергия.

В октябре прошлого года ротор турбины был установлен на четвертом блоке завода Vogtle, одном из двух строящихся реакторов.

Фотография Georgia Power Company

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

У ядерной энергетики есть много возможностей. Его углеродный след эквивалентен ветру, меньше солнечного и на несколько порядков меньше угля. Атомные электростанции занимают гораздо меньше места на ландшафте, чем солнечные или ветряные электростанции, и они производят электроэнергию даже ночью или в безветренные дни. В 2020 году они произвели в США столько же электроэнергии, сколько возобновляемые источники энергии, то есть пятую часть от общего количества.

Но бушуют споры о том, должна ли ядерная энергетика стать важной частью решения проблемы климата в США. Большинство американских атомных станций сегодня приближается к концу своего проектного срока службы, и только одна была построена за последние 20 лет. Сторонники ядерной энергетики в настоящее время делают ставку на конструкции следующего поколения, такие как небольшие модульные версии обычных легководных реакторов или усовершенствованные реакторы, разработанные, чтобы быть более безопасными, дешевыми и гибкими.

«За последние полвека мы так мало внедрили нововведений, что нам еще многое предстоит сделать», — говорит Эшли Финан, директор Национального центра реакторных инноваций в Национальной лаборатории штата Айдахо.

Тем не менее, расширение ядерной энергетики сталкивается с некоторыми серьезными препятствиями, и вечные опасения по поводу безопасности и долгоживущих радиоактивных отходов, возможно, не являются самыми большими: критики также говорят, что ядерные реакторы просто слишком дороги и требуют слишком много времени для строительства, чтобы иметь много пользы. помочь с климатическим кризисом.

Президент Дуайт Эйзенхауэр выступил с речью «Атомы для мира» перед Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций 8 декабря 1953 года, через восемь лет после того, как два японских города были разрушены американскими атомными бомбами, и как U.С. и СССР готовились к ядерной войне.

IAEA Imagebank, United Nations, New York

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Бомбы на орала

Испытательный реактор в Национальной лаборатории Айдахо, где сейчас работает Finan, произвел первую электрическую энергию из ядерной энергии в 1951 году. Его успех вскоре был вознесен в знаменитой речи президента Дуайта Эйзенхауэра «Атомы для мира» в ООН в 1953 г.Арджун Махиджани, физик-ядерщик, возглавляющий некоммерческий институт исследований энергетики и окружающей среды, отмечает, что речь была произнесена вскоре после испытательного термоядерного взрыва в Советском Союзе, когда атомные опасения были на пике.

«По сути, он сказал, что это слишком мрачно и мрачно — дайте мне сказать что-нибудь хорошее», — объясняет Махиджани. Речь Эйзенхауэра открыла новую ядерную эру: глобальный интерес к ядерной энергетике резко вырос, и страны по всему миру начали строить большие реакторы, часто с использованием технологий и опыта из Соединенных Штатов.

К 1996 году ядерная энергия обеспечивала 17,6 процента мировой электроэнергии. Сегодня этот показатель снизился примерно до 10 процентов. Авария на Фукусиме в 2011 году стала главной причиной спада. С тех пор 48 ядерных реакторов Японии в основном не работали; Германия закрыла 11 из 17 своих реакторов и намерена закрыть оставшиеся шесть к 2022 году. Бельгия, Испания и Швейцария также свертывают свои ядерные программы.

Соединенные Штаты, которые по-прежнему являются крупнейшим в мире производителем ядерной электроэнергии, в настоящее время имеют 94 реактора в 28 штатах.Но после аварии на Три-Майл-Айленде в 1979 году, когда реактор частично расплавился недалеко от Мидлтауна, штат Пенсильвания, энтузиазм в отношении ядерной энергии угас.

Средний возраст американских электростанций, которым разрешено эксплуатировать 40 лет, составляет 39 лет; за последнее десятилетие по крайней мере пять были выведены на пенсию досрочно, в основном потому, что эксплуатационные расходы и более дешевые источники энергии сделали их слишком дорогими в эксплуатации.

Последнее закрытие произошло на прошлой неделе, 30 апреля, когда был остановлен второй из двух реакторов на электростанции Индиан-Пойнт на реке Гудзон к северу от Нью-Йорка.Еще несколько лет назад эти реакторы обеспечивали четверть энергии города. В масштабах всей страны EIA прогнозирует, что производство атомной энергии сократится на 17 процентов в период с 2018 по 2025 год.

На церемонии благодарения рабочих на АЭС Индиан-Пойнт шлемы были повешены на заборе, чтобы обозначить потерянные рабочие места. Завод, который когда-то поставлял четверть электроэнергии в Нью-Йорк, закрылся 30 апреля 2021 года.

Фотография Кены Бетанкур, Getty Images

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

С опозданием и превышением бюджета

Хотя противодействие окружающей среде могло быть основной силой, сдерживающей развитие ядерной энергетики в 1980-х и 90-х годах, сейчас самой большой проблемой могут быть затраты. В последнее время в США было построено несколько атомных станций, потому что их строительство здесь очень дорогое, что делает их стоимость энергии высокой.

Якопо Буонджорно, профессор ядерных наук и инженерии Массачусетского технологического института, возглавил группу ученых, которые недавно завершили двухлетнее исследование будущего ядерной энергетики в США.С. и западная Европа. Они обнаружили, что «без снижения затрат ядерная энергия не будет играть значительной роли» в декарбонизации электроэнергетики.

«На Западе атомная промышленность в значительной степени утратила способность строить большие станции», — говорит Буонджорно, указывая на усилия Southern Company по добавлению двух новых реакторов на завод Vogtle в Уэйнсборо, штат Джорджия. Они строятся с 2013 года, сейчас они превышают бюджет на миллиарды долларов — стоимость выросла более чем вдвое — и на годы отстают от графика.Во Франции, занимающей второе место после США по производству ядерной энергии, новый реактор во Фламанвилле запаздывает на десятилетие и более чем в три раза превышает бюджет.

«Мы явно утратили ноу-хау для строительства традиционных атомных электростанций гигаваттного масштаба», — говорит Буонджорно. Он и его коллеги обнаружили, что поскольку в США в течение десятилетий не строились новые заводы, команды, работающие над таким проектом, как Vogtle, не имели опыта обучения, необходимого для эффективного выполнения работы. Это приводит к задержкам в строительстве, что увеличивает расходы.

В других странах реакторы все еще строятся с меньшими затратами, «в основном там, где строятся проекты в рамках бюджета и по графику», — объясняет Финан. Лидируют Китай и Южная Корея. (Чтобы быть справедливым, некоторые из недавних крупномасштабных реакторов в Китае также имели перерасход и задержки.)

«Стоимость атомной энергетики в Азии составляла четверть или меньше стоимости нового строительства на Западе», — говорит Финан. . Согласно отчету Finan и Массачусетского технологического института, одна из причин — гораздо более низкие затраты на рабочую силу, а другой — более эффективное управление проектами.

Исследование MIT предполагает, что стандартизация конструкций реакторов и многократное строительство одного и того же реактора является ключом к снижению затрат. Один из способов сделать это может заключаться в использовании небольших модульных реакторов (SMR), которые обычно считаются менее 300 мегаватт по сравнению с 1000 мегаватт традиционной атомной электростанции. По словам Буонджорно, их меньший размер может позволить встраивать компоненты этих реакторов на заводах, обеспечивая экономию производства и сокращая время строительства и неопределенности.Небольшие реакторы можно было использовать по отдельности или объединить в одну большую электростанцию.

В США компания NuScale недавно получила одобрение сертификации конструкции от Комиссии по ядерному регулированию для своего SMR, первой и единственной компании, которая сделала это. Его реактор представляет собой миниатюрную версию традиционного реактора, в котором вода под давлением охлаждает активную зону, в которой происходит ядерное деление. Но в конструкции NuScale весь реактор погружен в бассейн с водой, предназначенный для защиты от случайного расплавления.

NuScale надеется построить 12 из этих реакторов для производства 720 мегаватт в Национальной лаборатории Айдахо в качестве пилотного проекта. Его поддержало Министерство энергетики США, которое выделило до 1,4 миллиарда долларов на демонстрацию технологии. NuScale планирует продать станцию ​​энергетическому консорциуму под названием Utah Associated Municipal Power Systems.

В прошлом году восемь из 36 коммунальных предприятий консорциума отказались от проекта, сославшись на его стоимость. Недавно компания объявила, что реализация проекта будет отложена до 2030 года, а стоимость вырастет с 4 долларов.От 2 млрд до 6,1 млрд долларов.

Противники ядерного оружия указывают на это последнее разочарование как на еще один пример того, почему ядерная энергия не справляется с этой задачей.

«Если ваш первый SMR не будет построен до конца 2020-х годов, а затем вам придется его включить, не говоря уже о создании новой глобальной цепочки поставок, вы достигнете нулевых выбросов к 2035 году?» — спрашивает Махиджани из IEER. «Вы не можете сделать значительный вклад вовремя». Он добавляет, что длительная история перерасхода средств и задержек в отрасли особенно проблематична при рассмотрении климатических обязательств.«Здесь нет места серьезным ошибкам».

Атомная электростанция Сан-Онофре закрылась в 2013 году, что привело к увеличению выбросов углекислого газа в Калифорнии.

Фотография Майка Блейка, Reuters

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Переменная и неопределенная сеть

В электрической сети предложение должно точно соответствовать постоянно меняющемуся спросу; на данный момент нет больших резервуаров для хранения электронов, подобных тем, которые есть у нас для воды.Возобновляемые источники энергии усложняют этот баланс, потому что они производят нестабильную подачу электроэнергии — когда облачно или не дует ветер, энергосистеме требуется больше энергии из других источников.

Будущее ядерной энергетики будет частично зависеть от того, насколько хорошо она сможет сбалансировать энергосистему, которая все больше полагается на возобновляемые источники энергии. Ядерная энергия традиционно считалась источником энергии базовой нагрузки — реакторы запускаются как можно чаще, чтобы распределить их огромные постоянные затраты на наибольшее количество киловатт-часов.В отличие от газовых турбин, которые можно включать и выключать за секунды, чтобы «следовать за нагрузкой», реакторам требуется час или больше, чтобы сократить свою выработку вдвое.

Дело не в том, что реакторы не могут следовать за нагрузкой; они просто медленнее. «Они могут и делают, потому что должны», — говорит Буонджорно. «Это просто никогда не было привлекательным экономическим предложением».

Прошлой осенью Министерство энергетики выделило по 80 миллионов долларов каждой двум компаниям, работающим над усовершенствованными конструкциями реакторов, частично призванными решить эту проблему. Первый, TerraPower, стартап, основанный Биллом Гейтсом, работает над реактором с натриевым охлаждением, который вместо того, чтобы использовать тепло непосредственно для привода турбины и выработки электроэнергии, хранит тепло в резервуаре с расплавленной солью, где оно может храниться. используются для выработки электроэнергии при необходимости.

Второй грант был предоставлен компании под названием X-energy на газоохлаждаемый реактор, который работает при очень высоких температурах, производя пар, который подходит для промышленных процессов, а также для выработки электроэнергии. Подобное «переключение нагрузки», как говорят Финан и Буонджорно, может помочь ядерным реакторам управлять переменным спросом на электроэнергию, одновременно помогая декарбонизировать промышленность. Небольшие реакторы могут даже быть размещены рядом с заводом, который требует как тепла, так и электричества.Однако производимые ими высокоактивные радиоактивные отходы необходимо будет вывозить в централизованное место для управления.

Но, хотя и многообещающе, ни одна из этих новых разработок не развивается достаточно быстро, чтобы соответствовать целям Байдена. Представители Министерства энергетики назвали свое решение поддержать эти два пилотных проекта, которые должны быть полностью введены в эксплуатацию к 2028 году, «их самым смелым шагом».

Между тем, есть более прямой способ сбалансировать изменчивость возобновляемых источников энергии: хранить электроэнергию в батареях.Рынок аккумуляторных батарей для коммунальных предприятий стремительно растет; она увеличилась на 214 процентов в 2020 году, и EIA прогнозирует, что емкость аккумуляторных батарей вырастет с нынешних 1600 мегаватт до 10700 к 2023 году.

Махиджани считает, что ядерная энергия не понадобится для балансировки энергосистемы. Исследование, которое он провел в 2016 году для штата Мэриленд, показало, что увеличение емкости аккумуляторов в сочетании со стимулами для потребителей сокращать потребление электроэнергии в часы пик почти позволит коммунальным предприятиям сбалансировать изменчивость возобновляемых источников энергии.

Им просто нужно сохранить немного энергии в виде водорода, который можно получить, пропустив возобновляемую электроэнергию через воду, а затем преобразовать обратно в электричество в топливном элементе. По словам Махиджани, в настоящее время этот процесс очень дорогостоящий, но «до тех пор, пока он не огромен, он доступен».

Окно возможностей

Во всем мире ядерная энергетика может стать важным игроком в ближайшие десятилетия. По данным торговой группы Всемирной ядерной ассоциации, Китай, крупнейший производитель парниковых газов, увеличил производство ядерной энергии на 6 процентов в 2020 году и в настоящее время строит 17 новых реакторов.Индия строит шесть. Маловероятно, что США в ближайшее время с этим справятся.

Эксперты резко расходятся во мнениях относительно необходимости строительства новых атомных электростанций в США.Некоторые модели предполагают, что при правильных политических стимулах можно будет выполнить поставленную Байденом цель на 2035 год по декарбонизации энергосистемы за счет использования только возобновляемых источников энергии.

Существующие атомные станции — совсем другое дело. Преимущество сохранения их в сети на данный момент более широко признано, хотя Махиджани, например, утверждает, что их безуглеродную энергию можно было бы дешевле заменить, инвестировав в новые ветряные и солнечные системы.

Поскольку они уже построены, эти реакторы, по сути, представляют собой невозвратные затраты, и, поскольку большинство из них были подключены к сети в течение десятилетий, они уже обесценились. Тем не менее, во многих местах их энергия должна конкурировать на рынке, что некоторым может не удаться. Это было одним из факторов, повлиявших на решение о закрытии Indian Point, признала владелец завода Entergy Corporation.

Состояние существующих станций имеет большое значение: включая Индиан-Пойнт, семь гигаватт ядерной энергии находятся под угрозой отключения до 2026 года из-за низких цен на электроэнергию.

«Вывод из эксплуатации атомных электростанций полностью уничтожает прибыль от возобновляемых источников энергии», — говорит Буонджорно. Когда в 2013 году была закрыта АЭС Сан-Онофре, которая производила около 8 процентов электроэнергии в Калифорнии, местные затраты на электроэнергию увеличились, а выбросы углекислого газа в Калифорнии увеличились на 9,2 миллиона тонн в следующем году.

Согласно отчету Массачусетского технологического института, в следующем десятилетии наиболее рентабельная и надежная сеть будет обеспечиваться за счет энергобаланса. «Наш анализ показывает, что большая доля ядерной энергии, большая доля возобновляемых источников энергии, а некоторые хранилища являются лучшим сочетанием, которое является низкоуглеродным, надежным и с минимальными затратами», — говорит Буонджорно.

Соавтор Майкл Коррадини, бывший директор Энергетического института штата Висконсин, говорит, что федеральная политика, поощряющая наиболее рентабельную низкоуглеродную энергию, независимо от технологии, имеет наибольший смысл. Налогообложение углерода является одним из примеров технологически нейтральной энергетической политики; стандарт возобновляемой энергии, подобный тому, что Байден предложил в своем пакете инфраструктуры, может быть другим.