Ranking sektorów energetycznych: wydajność UE i marnotrawstwo USA

Ranking sektorów energetycznych: wydajność UE i marnotrawstwo USA

 Pionierem technologi nadkrytycznej i ultranadkrytycznej w energetyce byly USA. Pozniejsza taniosc surowcow energetycznych spowodowala porzucenie drogiej i zawodnej technologi nadkrytycznej a technologiczna paleczke wyscigu przejely Niemcy i Japonia.

Oto fragment mojego opracowania z 1989 roku.

" Nowoczesne elektrownie cieplne narodzily sie jednoczesnie w USA i Niemczech. Od lat dwudziestych az do piecdziesiatych General Electric oraz Westinghouse dominowaly w miedzynarodowym handlu wyposazeniem elektrowni cieplnych obejmujac ponad 50% udzialu by spasc do okolo 20 % na poczatku lat siedemdziesiatych. . W latach szescdziesiatych dolaczyly do nich japonskie Hitachi oraz Toshiba. W latach trzydziestych General Electric wyposazyl najwieksza wtedy w swiecie fabryke turbin i elektrowni KHMEZ w Charkowie.

W wartosci dolara z 1986 roku KWh energi elektrycznej w USA w 1900 roku kosztowala 320 centow by spasc obecnie w 1987 roku do 6 centow. Energia elektryczna byla dobrem luksusowym nawet w najbogatszych krajach a w krajach peryferyjnych dostepna byla jedynie dla elit w paru najwiekszych miastach kraju. Tania energia elektryczna jest warunkiem koniecznym rozwoju gospodarczego. Przyrost Dochodu Narodowego jest mocno skorelowany z produkcja energi elektrycznej.
W przededniu I Wojny najwieksze elektrownie mialy po 5 blokow o mocy 10MW o sprawnosci 8-10% Poniewaz moc kotlow w rusztami stalymi badz ruchomymi byla ograniczona to elektrownia taka miala do 60 kotlow ! Radykalne ulepszenie konstrukcji kotla przyniosla technologia spalania pylu weglowego wdrozona w latach dwudziestych.

Przegrzewacz
Sprawnosc elektrowni cieplnej ktora mozemy w przyblizeniu ocenic cyklem Rankina rosnie wraz ze wzrostem parametrow swiezej pary. Podejmujemy jednoczesnie wszelkie zabiegi aby zblizyc sie do cyklu Carnota to znaczy dokonujemy Carnotyzacji obiegu poprzez regeneracje ciepla stosujac jak najwiecej stopni wymiennikow ciepla. Motyw pogoni za poziomem parametrow jest oczywisty a gra idzie o duza stawke. Elementem poddanym najciezszej probie i stresom jest przegrzewacz kotla i pierwszy stopien turbiny.
Popularyzacja turbin spalinowych w lotnictwie wojskowym i cywilnym USA w samolotach turboodzutowych przyniosla upowszechnienie materialow zaroodpornych i technologii ich obrobki. Byly to jednak nowinki technologiczne i do osiagniecia pelnej doroslosci sporo im brakowalo. Nie ma zatem niczego dziwnego w tym ze elektrownie na parametry nadkrytyczne i supernadkrytyczne zaczeto poczatkowo budowac wlasnie w USA. W owym czasie zreszta tylko tam opanowano wielkoprzemyslowa technologie materialow zarodpornych.
W 1957 roku uruchomiono w elektrowni Philo nalezacej do AEO-Ohio Power pionierski blok o mocy 125 MW o parametrach 314 bar / 621 C z podwojnym przegrzewem wtornym 566 / 538 C.
W 1959 roku blok o mocy 325 MW o parametrach 345 bar / 649 C z podwojnym przegrzewem 566 / 566C uruchomiono w elektrowni Eddystone I nalezacej do Philadelpia Electric Co. Jak na tamte czasy, ultra super nadkrytyczne parametry pary byly szokujaco wysokie. Bloki pracowaly do 1977 roku. Poczatkowo trapily je awarie i niska dyspozycyjnosc. Sprawnosc osylowala okolo 40%.
Do budowy przegrzewaczy zastosowano drogie i klopotliwe w montazu stale (sa to stale wysokostopowe o bardzo duzej wytrzymalosci) austenityczne. Lata te a zwlaszcza znacznie pozniejsze cechowaly niskie ceny paliw co zdemobilizowalo wysilki wynalazcow i konstruktorow w kierunku upowszechnienia parametrow ultra super nadkrytycznych. Budowano jednak bloki na parametry super nadkrytyczne o temperaturze 540 - 590 C i cisnieniu 230 - 260 bar.
W stopach zarodopornych stosuje sie nikiel, chrom, wolfram, cyrkon. Sa to drogie materialy. Z tego wzgledu nie nalezy sie spodziewac popularyzacji w Polsce blokow o parametrach ultra super nadkrytycznych w okresie najblizszych 20 lat.
W USA w okresie 1970-1975 bloki o parametrach nadkrytycznych stanowily 63% nowo oddawanej mocy przy sredniej sprawnosci nowych elektrowni na poziomie 37-38% przy ogolnej sprawnosci elektrowni weglowych na poziomie 33-34%. Od 1975 roku w USA technologi nadkrytycznej uzywano coraz rzadziej by na poczatku obecnej dekady zupelnie ja porzucic. Wegiel kamienny w USA jest wydobywany taniutka metoda odkrywkowa a nie jak u nas bardzo droga glebinowa. Bardzo tani wegiel i tania ropa spowodowaly odwrot od nadkrytycznosci mimo iz panuje poglad iz calkowite opanowanie problemow technologi ultranadkrytycznej lezy w zasiegu koncernow USA i zadecydowaly jedynie wzgledy ekonomiczne.
Kotly nadkrytyczne a zwlaszcza ultranadkrytyczne maja bardzo wysokie wymagania co do czystosci wody i zle toleruja procesy przejsciowe, zwlaszcza w przegrzewaczach. Generalnie niezawodnosc blokow nadkrytycznych jest znacznie gorsza od blokow konwencjonalnych co podnosi koszty eksploatacji poprzez drogie remonty i obniza dyspozycyjnosc. Niewatpliwie bardzo niskie obecne ceny ropy naftowej a zatem i gazu ziemnego i innych surowcow energetycznych demobilizuja wysilki w kierunku podnoszenia parametrow pary. Nieublagane wyczerywanie plynnych weglowodorow, zwlaszcza latwo dostepnych, spowoduje powrot do technologi ultranadkrytycznej. Trudno jednak powiedziec czy jest to kwestia 10 czy 20 lat. Temperatura moze siegnac nawet 740C. Juz obecnie automatyczne spawanie rur kotlowych prowadzi sie w atmosferze ochronnej a kazde zlacze ma fotografie rentgenowska X.
Elektrownie ultranadkrytyczne pracuja takze w ZSRR. "

Amerykańskie Biuro ds. Efektywnego Wykorzystywania Energii w Gospodarce (ACEE) sporządziło ranking państw, które w najbardziej optymalny sposób korzystają z dostępnych zasobów energetycznych.
http://forsal.pl/artykuly/837041,ranking-sektorow-energetycznych-niemiecka-wydajnosc-i-marnotrawstwo-w-usa.html

"Analizowane wskaźniki zostały przyporządkowane trzem sektorom gospodarki, odpowiedzialnym za zużycie energii w krajach wysoko rozwiniętych, a więc: budynki, przemysł i transport. Niektóre ze wskaźników dotyczyły więcej niż jednego sektora, jak np. efektywność generowania prądu. Każdy z krajów mógł zdobyć w rankingu maksymalnie 100 pkt., natomiast za działalność w każdym z sektorów maksymalnie 25.

Zwycięzcą rankingu za 2014 rok okazały się Niemcy. Kraj zdobył łącznie 65 pkt., co pokazuje, że wszystkie najważniejsze gospodarki świata mają jeszcze duże rezerwy, jeżeli chodzi o poprawę efektywności sektora energetycznego. Poza tym różnica potencjałów sektorów energetycznych w największych gospodarkach świata jest duża, a pomiędzy Niemcami a Stanami Zjednoczonymi (dopiero 13. miejsce w rankingu) nawet bardzo duża....
Przy przeglądaniu wyników od razu zwraca uwagę bardzo niska pozycja Stanów Zjednoczonych. Martwi fakt, że sektor energetyczny największej gospodarki świata znacznie ustępuje liderom rankingu. USA zdobyły w badaniu zaledwie 42 pkt., co oznacza stratę do Niemiec sięgającą 23 pkt. Niewydolność gospodarki tego kraju prowadzi do marnowania energii i pieniędzy. Skala ekonomii USA jest tak duża, że w przypadku niewydolności energetyki w tym kraju trudno mówić o ogólnie dobrej kondycji tego sektora na świecie."