Vandmangel rammer energisektoren hårdt i nær fremtid

Ifølge en FN-rapport vil verden i 2030 mangle 40 pct. af det livsnødvendige vand. Det kan få store konsekvenser for energiproduktionen, skriver The World Energy Council og opfordrer til øjeblikkelig handling.

Vi bliver flere og flere mennesker, der har brug for vand til at drikke, til at vande marker og til at producere energi. I 2030 vil der være 40 pct. for lidt vand til at dække verdens behov. Det konkluderer en FN-rapport.

The World Energy Council (WEC) opfordrer nu til øjeblikkelig handling på det, der i forskermunde hedder energi-vand-mad nexus.

»Energi-vand-mad nexus'et er en systemisk risiko, der kan påvirke energiforsyningens stabilitet og efterspørgslen i mange år frem,« siger Christoph Frei, generalsekretær i WEC, på organisationens hjemmeside om sagen og tilføjer:

»Samarbejde og integreret planlægning bliver nødt til at ske nu, ellers vil vi begynde at se effekter af vandmanglen i energiforsyningen i en meget nær fremtid.«

140 eksperter giver fem anbefalinger

WEC har netop udgivet en ny rapport, der med deltagelse af 140 eksperter verden over giver fem anbefalinger, der skal mindske sårbarheden over for vandmangel i fremtidens energiproduktion:

  1. Større forståelse af energiteknologiers vandforbrug.
  2. Risikoanalyser skal tage højde for problemer med fremtidig vandmangel og klimaforandringer.
  3. Lokal vandmangel skal indregnes i analyser, så investorer har en idé om fremtidige vandpriser.
  4. Analyser skal give indblik i områdets vandsituation. Både i hvorvidt flere lande deles om samme vandreservoir og i samspillet mellem konkurrerende vandinteressenter såsom termiske kraftværker og landbrug.
  5. En vifte af forsikringsprodukter skal tage højde for blandt andet strømafbrydelser, der skyldes vandmangel, og derved skabe mere økonomisk sikkerhed.

Kort sagt råder WEC til at give investorer mere sikkerhed og indblik, når de investerer i energisektoren, ligesom de opfordrer til, at man satser på udvikling af vandeffektiv energiproduktion og forebygger konflikter mellem lande, der deler vandreservoirer.

Problemerne er her allerede

WEC's rapport er den seneste i en række af rapporter med fokus på fremtidens energiproduktion set i klimaforandringernes lys. I takt med at verden bliver varmere, vil vi se flere af de vandproblemer, der allerede er begyndt at vise sig.

»Man vil komme til at opleve energimangel på grund af vandmangel – det er allerede sket, og det vil ske igen,« siger generalsekretær i WEC Danmark og chefkonsulent på DTU Leif Sønderberg Petersen.

Der findes eksempler i Kina, USA og Europa, hvor hedebølger og tørke har lukket atomreaktorer, reduceret produktion af benzin og sat vandkraftproduktion i slowmotion.

Sommeren 2003 var en af de varmeste i Europa, og næsten en tredjedel af de franske atomreaktorer måtte lukke eller køre på halv kraft på grund af mangel på kølevand. Og af samme årsag måtte flere europæiske kraftværker i 2007 reducere produktionen.

98 pct. af vores energiproduktion er afhængig af vand

En analyse fra 2016 udgivet af Nature.com undersøgte fremtidig vandmangel for 1.427 termiske kraftværker og 24.515 vandkraftværker. Konklusionen lød, at vandmangel vil påvirke flere end 80 pct. af de termiske kraftværker samt to tredjedele af vandkraftværkerne i perioden 2040-2069.

Ifølge analysen kommer 98 pct. af vores energi fra termiske kraftværker og vandkraft.

Områderne omkring ækvator er ifølge Leif Sønderberg Petersen særligt udsatte, da det er dem, der har de største problemer med tørke. Derudover har lande, der producerer olie, gas eller energi via termiske værker, et større behov for vand i produktionen sammenlignet med lande, der har sol- eller vindenergi.

Foto: WEC, The road to resilience managing the risks of the energy water food nexus

Ny teknologi kan reducere vandforbrug

En af løsningerne kan derfor være at udfase fossil energi.

»Vi kan introducere mere vedvarende energi med sol og vind og reducere vandforbruget kraftigt. Men det er først om adskillige årtier, at vi er fossilfri, så det er vigtigt at vandeffektivisere fremadrettet,« siger Leif Sønderberg Petersen, men påpeger:

»Det er absolut muligt at reducere vandforbruget. For eksempel kan man kigge på kølingsteknologier og overveje andre måder at køle på – måske kan man f.eks. luftkøle i stedet.«

Læs også: Aarhus-professor: Kraftværker er skyld i mangel på drikkevand

Kræver løsninger på tværs af sektor- og landegrænser

Ud over øget viden om vandforbrug i energisektoren, hvilket WEC's første anbefaling opfordrer til, understreger anbefaling nummer fire, at vi også skal vide, hvordan vandforbrug i en sektor påvirker andre sektorer. I dag er vand, mad og energi sat i hver deres boks, og man regner isoleret på dem.

»Man mangler modeller, der kan tage højde for, hvis ændringer i en sektor giver ændringer i andre sektorer. Man har simpelthen ikke det nødvendige regneværktøj,« siger Leif Sønderberg Pedersen og pointerer, at der her skal gang i de store regnecomputere, der kan gennemskue, hvordan ændringer i en sektor påvirker de andre.

Et er dog beregninger - noget andet er politik. Den anden del af fjerde anbefaling omfatter det, der ifølge Leif Sønderberg Petersen er det største problem: Vi arbejder på tværs af grænser om fremtidens vandbehov.

»Nationale reguleringer slår ikke til. Når man har grænseoverskridende flodområder, vil der være flere om at bestemme, og de er nødt til at samarbejde,« forklarer han og uddyber:

»Det berører jo virkelig mange. Hvis et enkelt land opdæmmer vand højt oppe i flodsystemet med et vandkraftværk, er det ikke sikkert, de bliver så glade længere nede ad floden, hvor de måske mangler vand til vanding i landbrug eller til et termisk kraftværk.«

Der findes 261 transnationale vandreservoirer, og de dækker tilsammen 40 pct. af verdens befolknings forbrug.

Kamp om vandet i Mekong-floden

Seneste eksempel findes ved Mekong-floden. Den bugter sig gennem Kina, Myanmar, Laos, Thailand, Cambodia og Vietnam, og netop nu bygges der vandkraft ved floden. Fem forskere skriver i Aquatic Procedia, at landene, som Mekong-floden løber gennem, mangler et fælles regelsæt, der værdisætter de enkelte vandbehov og kan skabe grundlag for forhandling. En tidligere undersøgelse viste, at de 11 vandkraftprojekter, der er planer om at gennemføre ved Mekong-floden, vil koste fiskeri og landbrug knapt 500 millioner dollars årligt.

Den artikel viser ifølge Leif Sønderberg Petersen ’hvor langt, eller rettere sagt hvor kort, verden er nået med hensyn til at få implementeret en energi-vand-mad nexus-tankegang i de administrative og politiske beslutningsprocesser.’ Alligevel er han positiv:

»Nexus-tankegangen er endnu ikke så gammel og er nu for alvor ved at finde fodfæste. Der er mulighed for at vende kurven.«

Kommentarer (58)

En thorium smeltesaltreaktor med smeltesalt i reaktoren og helium i 2. kølelykke bruger slet ikke vand, med mindre værket også bruges til fjernvarme, så bruges der vand i fjernvarmerørene. Det må være svaret på vandmanglen i relation til energiproduktionen.

  • 6
  • 20

Kan du lige henvise til en principskitse af et sådant kraftværk som ikke benytter vand i det kredsløb som driver den turbine som trækker generatoren ?
Og kan du forklare hvordan køling undgås i dette kredsløb ?
Samt hvor sådan køling er udført uden brug af køletårne, floder eller hav ?

  • 16
  • 3

En thorium smeltesaltreaktor med smeltesalt i reaktoren og helium i 2. kølelykke bruger slet ikke vand, med mindre værket også bruges til fjernvarme, så bruges der vand i fjernvarmerørene. Det må være svaret på vandmanglen i relation til energiproduktionen.

Hvor afleverer helium varmen?

Hvordan køler du turbinens "kolde" side uden køling (typisk kølevand)?

Husk at du skal se på, hvordan et thorium smeltesaltkraftværk får lavet elektricitet.

Et thorium smeltesaltkraftværk i drift laver store mængder varme.

-

(Dog behøver et slukket thorium smeltesaltkraftværk stort set ingen køling.)

  • 10
  • 0

Glenn: Svaret hedder Gay-Lussacs lov: Når heliumtrykket falder over turbinen, falder temperaturen tilsvarende, idet varmeenergi her omdannes til bevægelsesenergi. Derfor er der ingen behov for vandkøling.

  • 6
  • 12

Sol og vind står for ca. 7% af den globale elektricitetsproduktion, så der er vandforbruget meget begrænset.

Af de øvrige 93% er der rigtigt mange kraftværker, der bruger oceanerne.

Omvendt, så bruger kul, olie og gasindustrierne store mængder vand, så de 98% skal såmænd nok passe.

I Kina er man igang med verdens største ingeniørprojekt nogensinde, hvor man har bygget kanaler fra syd til nord. Vand betragtes globalt som en gratis resource for kraftværker, så også dette dæmningsprojekt er et subsidie til termiske kraftværker.

En sideeffekt ved termiske kraftværker emissioner af vanddamp øget globale opvarmning og et bidrag til mere kaotisk vejrlig.

Løsningen der ligger lige for er at fortsætte udbygningen af vindkraft og solenergi med samme tempo som nu, da der så ikke vil være få termiske kraftværker tilbage om få årtier.

  • 11
  • 1

Glenn: Jeg har ikke ophævet nogen af termodynamikkens love. Kraftværker benytter sig almindeligvis både af en højtryks-og lavtryksturbine for at slippe af med varmen. Benytter man sig af vand i 2. køleløkke, så kan man ikke komme under 100°C, med mindre man kører med undertryk på lavtryksturbinens udgangsside, så kan man komme ned på ca. 30°C. For gas vedkommende, her helium, kan man komme ligesålangt ned man vil, fordi kogepunktet ligger på -253°C.

  • 6
  • 6

Hej Jesper

Svar på dit indlæg:

"Glenn: Svaret hedder Gay-Lussacs lov: Når heliumtrykket falder over turbinen, falder temperaturen tilsvarende, idet varmeenergi her omdannes til bevægelsesenergi. Derfor er der ingen behov for vandkøling."

Glenns svar:

Og det gør den med 100% effektivitet?

"Bravo" du lige ophævet Termodynamikkens 2. lov?

(Gay–Lussac law)

Selv den "ideelle" Carnot-maskine skal have afhændet varmeenergi til et køligere varmereservoir for at fungere.

-

Det bedste jeg har fundet i kernekraftssammenhænge i den retning er Aneutronisk fusion. Aneutronisk fusion kan i princippet omdanne den kinetiske energi direkte til elektrisk energi (uden turbine) - men det kan ikke gøre med 100% effektivitet - men måske med 70% effektivitet - så selv her skal køling anvendes.

Aneutronic fusion:
Citat: "...
Some proponents also see a potential for dramatic cost reductions by converting energy directly to electricity.
..."

Aneutronic Fusion:
Citat: "...
With no neutrons, the energy of the reaction is carried away by the nuclei themselves—which are charged particles. Moving charge particles are electricity, so you can take the energy out by a direct conversion process, using a high-tech transformer, without converting the energy to heat, making steam and driving a turbine and generator. This reduces costs radically.
..."

  • 6
  • 3

Jeg har været involveret i et forstudie til et geotermisk kraftværk i en nationalpark, hvor der blandt mange andre krav var krav om minimalt vandforbrug og dermed i praksis krav om luftkøling. Det koster på anlægsomkostninger, driftsomkostninger og kraftværkets effektivitet. Luftkøling giver oveni dette mindre kraftværksydelse når det er varmt og derfor mindst energi om dagen og mindst energi om sommeren, hvad der ret uheldigt koster dyrt, da det også er de tidspunkter, hvor efterspørgslen er højest.

Jeg er helt overbevist om at det godt kan lade sig gøre at designe et KK værk efter samme principper, men også at det på samme måde koster. Ikke desto mindre er det en god ide, men vil samtidigt gøre fremtidig KK til en intermittent energikilde, der konsekvent leverer mindst når der er mest brug for aircondition.

Også KK ingeniører barberer omkostninger, hvor de tror de kan. Værste eksempel er sænkningen af Fukushima kraftværkets byggegrund med 25 meter ene og alene for at sænke omkostningen til at pumpe kølevand.

  • 13
  • 1

Hej Jesper

Det nærmeste jeg er kommet på "alternativ superkøling" er en selektiv fotonisk overflade:

Stanford School of Engineering. (2014, November 26). High-tech mirror beams heat away from buildings into space. ScienceDaily:
Citat: "...
Engineers have invented a material designed to help cool buildings. The material reflects incoming sunlight, and it sends heat from inside the structure directly into space as infrared radiation.
...
But transmitting heat into space is not enough on its own.

This multilayered coating also acts as a highly efficient mirror, preventing 97 percent of sunlight from striking the building and heating it up.

"We've created something that's a radiator that also happens to be an excellent mirror," Raman said.
...
Together, the radiation and reflection make the photonic radiative cooler nearly 9 degrees Fahrenheit [5°C?] cooler than the surrounding air during the day.
The multilayered material is just 1.8 microns thick, thinner than the thinnest aluminum foil.
It is made of seven layers of silicon dioxide and hafnium oxide on top of a thin layer of silver.
..."

  • 1
  • 2

Supplerende til substitution til alternative energikilder, incl. Thorium & Fusionsanlæg, kunne en positivt feedbackloop være store, ligesom i Emiraterne, afsaltningsanlæg til produktion af køle og/eller drikkevand. Den kommende vandkrise vil skabe migration i hidtil uset omfang, hvis ikke vand-mad-energi nexus'et tages alvorligt. 2030... tiktak ellers pus geværet... 2440

  • 5
  • 5

... er det ikke i stedet meget mere fokus på det grundliggende problem, nemlig at jordens befolkning er for stor.

Imo er befolkningstilvæksten det altoverskyggende problem der skal adresseres først.

  • 12
  • 7

Hej Christian

Svar på dit indlæg:

"Imo er befolkningstilvæksten det altoverskyggende problem der skal adresseres først."

Glenns svar:

Hvad med at se denne video:

Foredragsvideo: 2012, ted.com: Hans Rosling: Religions and babies.

Lave fertilitetsrater:
Citat: "...
"Miraklet" er allerede sket - eller skal vi blot kalde det folks sunde fornuft og god oplysning og uddannelse - antallet af fødte børn/tid for jordens folks fertilitetsrate gennemsnit er stagneret på ca. 2, så prognosen er at max. befolkningsantallet vil lande på 10-11 milliarder. [Kommentar: herefter falder den i følge prognosen]

Årsagen til at jorden befolkning stadig stiger, skyldes at menneskers middellevetid stadig stiger!:
...
Faktisk er en del sortseere begyndt at være bange for at nogle landes befolkninger vil forsvinde i fremtiden, hvis man fremskriver befolkningen på baggrund af de lave fertilitetsrater - som stadig falder:
..."

  • 10
  • 3

En anden fødevare-/CO2-sparende tendens er dukket op i DK - tænk hvis tendensen spreder sig til resten af verden?:

28. mar 2016, Danskerne spiser mindre kød.

27. mar 2016, Overraskende tendens på rekordtid: Nu spiser danskerne mindre kød.

-

14. maj 2013, FN: Verdens befolkning skal spise insekter:
Citat: "...
Politiken: Ny rapport peger på, at insekter er en vigtig ingrediens i kampen mod hungersnød og i kampen for at sænke CO2-udslippet.
...
Fårekyllinger bruger f.eks. 1/12 af den mad, som en ko behøver for at producere samme mængde protein.
..."

  • 3
  • 1

Nu er det måske et lidt naivt spørgsmål.men jeg kan ikke lade være med at undre mig over hvad det er som behøver denne massive kølning i de forskellige kraftværkstyper. Hvis denne kølning behøves er det så ikke fordi man slipper for meget energi ind i systemet i forhold til dets størelse.
Jeg kunne godt li at vide præcist hvilken del af produktionsprocessen, som behøver denne enorme kølning.
Et damplokomotiv fungerer jo udmærket uden nogen afkøling. En jetmotor behøver- så vidt jeg ved- ikke nogen aktiv kølning.

  • 1
  • 2

Jeg kunne godt li at vide præcist hvilken del af produktionsprocessen, som behøver denne enorme kølning.


I et konventionelt kraftværk er det faseskiftet mellem damp og vand der er den helt store "kølesluger". Når dampen har ekspanderet ned gennem turbinen, fra et tryk på måske 20 mpa, til et tryk der svarer til mættede dampes tryk på temperaturen af kølemediet (fx 1.228 kpa ved 10 grader varmt havvand), skal den kondenseres. Desværre er det sådan at faseskiftet fra vand til damp kræver rigtigt meget energi (fordampningsvarmen), og faseskiftet fra damp til vand afgiver den samme energi. Derfor er det meget svært at få den termiske virkningsgrad på et konventionelt kraftværk der kører kondensations drift over 50%. Og for at få den derop, må man endda gribe til regenerativ fødevands-forvarming og gen-overhedning, etc. Det er klart, at hvis man kan anvende kondenseringsvarmen til at opvarme fjernvarmevand, stiger den totale termiske virkningsgrad markant. Men kortsagt skal hver g vand der cirkuleres fordampes og kondenseres. Og ved kondensationen går en masse energi tabt. Det er bare de fysiske forudsætninger der er sådan!

  • 5
  • 0

Hej Claus

Svar på:

"Nu er det måske et lidt naivt spørgsmål.men jeg kan ikke lade være med at undre mig over hvad det er som behøver denne massive kølning i de forskellige kraftværkstyper. Hvis denne kølning behøves er det så ikke fordi man slipper for meget energi ind i systemet i forhold til dets størelse.
Jeg kunne godt li at vide præcist hvilken del af produktionsprocessen, som behøver denne enorme kølning."

For at få noget til at bevæge sig eller "lave" elektricitet, har du brug for en transducer og brug for noget som gør din transducer i stand til at lave mekanisk (fx bilmotor) eller elektrisk energi (til elmotoren - elmotoren er også en transducer - endda med teoretisk 100% effektivitet - i praksis 70-96% - så den skal køles).

Der følgende typer af transducerkategorier (der findes flere tranducere men dem ser vi bort fra her):
* 1 dem der udvikler mekanisk energi af en temperaturforskel og/eller trykforskel via termodynamik - via intern forbrænding eller kuldeudvikling.
* 2 dem der udvikler mekanisk energi af en temperaturforskel og/eller trykforskel via termodynamik - via ekstern forbrænding eller kuldeudvikling.
* 3 dem der udvikler mekanisk energi via en næsten ideel omsætningsproces og et energilager/en energikilde. (fx elmotoren eller brændselscelle)

.

For 1 og 2 modellerer man energiomsætninger med termodynamiske kredsprocesser.

Termodynamiske kredsprocesser kan inddeles efter om man tilfører/fjerner varme (opvarmning/køling) intern eller via en eller flere varmeveksler.

1:

Fx benytter en benzinmotor/ottomotor og en dieselmotor intern forbrænding - hvilket er årsagen til at de kaldes interne forbrændingsmotorer.

Forbrændingen udvikler varme og gasser som grundet cylinderhuset og stemplet resulterer i tryk. Af trykforskellen mellem den nyforbrændte brændstof/luft-blanding dannes mekanisk energi via motoren indretning - se totaktsmotor og firetaktsmotor. Kun en hvis del af den udviklede varme bliver til mekanisk energi grundet begrænsninger i max temperatur ved forbrænding (cylinderhusmateriale) og max temperatur ved kompression. Noget af varmen bliver til omdannet til mekanisk arbejde og resten ledes væk via motorblokken - og resten smides ud via udstødningen da vi skal skal have frisk luft med ilt ind.

.

Man kan også lave motorer som benytter trykluft/flydende - eller nitrogen/kvælstof under tryk - til at lave trykforskellen: Trykluftbiler benytter denne virkning.

Se 7. sep 2010, Kogende nitrogen producerer billigere strøm og indlægget Virkemåde og energitæthed.

.

2:

Der findes også motorer som kun får opvarmning og køling via varmevekslere. Stirlingmotoren er et eksempel på dette.

3:

En brændselscelle kan omsætte direkte fra kemisk energi til elektricitet. Ideelt set med meget høj virkningsgrad. Men der udvikles spildvarme - uden køling vil de anvendte materialer nedsmelte eller brænde. Noget af spildvarmen transporteres væk af slutproduktet - fx CO2 og vand.

"Et damplokomotiv fungerer jo udmærket uden nogen afkøling."

I en dampmaskine omsættes vand til vanddamp - og dampen genindvindes ikke. (skulle den genindvindes skal der køles så vandet kondenseres til flydende form).

"En jetmotor behøver- så vidt jeg ved- ikke nogen aktiv kølning."

Jetmotorens anvendte materialer ville nedsmelte eller brænde uden køling.

  • 3
  • 0

Et til naivt spørgsmål : Hvorfor skal dampen kondenseres når den har forladt turbinen. Så burde den jo ha gjort sit arbejde, og vi behøver ikke bryde os mere om den ?

Vandet der cirkulerer i systemet er total afsaltet vand og endvidere (måske) tilsat kemikalier for at regulere PH værdien, etc. Det vand er dyrt at lave (og købe) og da man i en kraftværksblok på 600 MW cirkulerer man mange hundrede kg vand pr sekund, vil det være uhensigtsmæssigt blot at smide dampen ud. Derfor vil man fortætte dampen og bruge den igen til fødevand for kedlen
Teoretisk set kunne man gøre som du skriver, men det vill blot betyde at man skulle bruge enorme mængder totalafsaltet vand. Endvidere ville processens virkningsgrad forringes, da man så kun kunne ekspandere dampen ned til atmosfæretryk og ikke til vacuum!
Her kan du læse mere om processen
Check også kredsprocesser

  • 5
  • 0

Et damplokomotiv fungerer jo udmærket uden nogen afkøling. En jetmotor behøver- så vidt jeg ved- ikke nogen aktiv kølning.


I damplokomotivet smider man faktisk dampen ud i atmosfæren efter et enkelt gennemløb i processen. Derfor skal lokomotivet også hele tiden tanke nyt vand og den termiske virkningsgrad på sådan et lokomotiv er nede omkring 10 til 15%. PS: I Sydafrika brugte man faktisk damplokomotiver med kondensatorer for at undgå de mange stop den tilhørende vand infrastruktur.
En jetmotor (gasturbine) består af en kompressor, forbrændingsdelen og en gasturbine der driver kompressoren. Den kører med et ENORMT luftoverskud, og derfor er gassen der rammer turbine bladene "kun" 800 grader varm. Bladene er til gengæld meget sofistikeret opbygget med små kanaler der leder køleluft in over dem, så de kan holde til den varme gas. Endvidere skal smøreolien også køles. Så den har også køling, men pricippet i den er et helt andet. Kredsprocessen er dog den samme.

  • 6
  • 0

Lars tak for en god forklaring.
Hvis du ikke har noget imod det, kunne jeg godt tænke mig at spørge hvorfor man ikke kan lave korrosionsfrie kedler og turbiner (du nævnte afsaltet vand). Faktisk forestiller jeg mig at kedler og turbiner allerede er lavet af relativt korrosionsfast materialer.
Derimod kunne der måske være et slitageproblem hvis fødevandet indeholder sedimentrester.

"Endvidere ville processen virkningsgrad forringes, da man så kun kunne ekspandere dampen ned til atmosfæretryk og ikke til vacuum!"
Et trykfald fra 20mpa til19mpa burde være tilat leve med hvis man til gengæld sparer på kølevandet

  • 0
  • 0

Hej Claus

Svar på:

Et til naivt spørgsmål : Hvorfor skal dampen kondenseres når den har forladt turbinen. Så burde den jo ha gjort sit arbejde, og vi behøver ikke bryde os mere om den ?

Ellers ville der efter meget kort til ikke være en trykforskel mellem turbinens to sider - og uden trykforskel roterer turbinen ikke.

-

For en dampmaskines vedkommende er det omgivelserne, som sikrer et lavt tryk efter drivcylinder(ne).

Jordens atmosfæren er et gigantisk trykreservoir som har et tryk på 1 atmosfære (= 101325 Pascal) ved havoverfladen.

  • 0
  • 0

Et trykfald fra 20mpa til19mpa burde være tilat leve med hvis man til gengæld sparer på kølevandet


Jo, men du mister stadig energien (den blæses bare ud i luften og afsættes ikke i kølevandet), så processens virkningsgrad forbedres ikke.
Angående korrosions-bestandigt, så er legeringerne der anvendes særdeles sofistikerede for at de kan holde til de høje tryk og temperaturer man kører med, og som er nødvendige for at gøre processens virkningsgrad så god så mulig (jo mere energi man kan proppe ind pr g cirkuleret vand, jo bedre virkningsgrad)
Men det er ikke kun et spørgsmål om korrosion. Belægninger er også den rene gift, både i kedel-rør og på turbinens blade. Urenheder og salte vil jo blive inddampet i processen og sætte sig som belægninger og det medfører dårligere varmeledning og dermed smelter kedel-rørerne.

  • 3
  • 0

Ellers ville der efter meget kort til ikke være en trykforskel mellem turbinens to sider - og uden trykforskel roterer turbinen ikke.


Du kunne sagtens have en turbine med et modtryk = atmosfæretrykket, blot indgangstrykket er højere. Der er ingen forskel på det og på dampmaskinen. Uden trykforskel ville stemplerne jo heller ikke bevæge sig!
Der er masser af turbiner i industrien der kører med meget høje modtryk, da afgangsdampen bruges som proces-damp.

  • 2
  • 0

OK lars, tak igen for et klart og godt svar.
Måske kan du også svare på et andet spændende spørgsmål, nemlig: Hvor mange liter vand går der til afkøling per fremstillet kilowatt ?
Det er sikkert meget varierende, men alligevel, et slag på tasken ??

  • 0
  • 0

Engang kunne jeg de der beregninger i søvne, men det er lidt lang tid siden :-)
Jeg mener at Asnæsværket blok 5 på 650 MW el, bruger over 20 m3 havvand i sekundet! Altså over 20 ton pr sek. Hvis man har køletårne, er det hele lidt anderledens, for der udnytter man at noget af kølevandet fordamper, idet det kondenserer og afkøler dampen (når du kører ned gennem europa ser du masser af disse enorme tårne med damp ud af toppen). Så der forsvinder noget af vandet simpelthen. Og da det ofte er flodvand, er det lidt problematisk. Jeg vil formode at den cirkulerede vandmængde her er noget mindre, måske det halve. Til gengæld varmer man ikke floden ret meget op.

  • 1
  • 0

Det problem jeg tænkte på er hvor meget af kølevandet som fordamper. I en anden artikel i Ing. kan man læsefølgende:
»Det er et kæmpestort problem, at elsektoren ikke kortlægger, hvor meget vand den egentlig forbruger,« siger Benjamin Sovacool i en pressemeddelelse fra Aarhus Universitet.
http://ing.dk/artikel/aarhus-professor-kra...

Det er altså fordampningsgraden af kølevandet som er rigtig interessant når det kommer til energisektorens vandforbrug. Det burde måske undersøges lidt nærmere

  • 0
  • 0

Hej Claus

OK lars, tak igen for et klart og godt svar.
Måske kan du også svare på et andet spændende spørgsmål, nemlig: Hvor mange liter vand går der til afkøling per fremstillet kilowatt ?
Det er sikkert meget varierende, men alligevel, et slag på tasken ??

Nogle af tallene er fra Lars.

Hvis Asnæsværket blok 5 køres ved en middeleffekt på 650 MW, betyder det at blokken leverer 650 MegaJoule/s (1 watt = 1 joule/sekund). Fx har systemet har en virkningsgrad på 45%. Dvs der skal ledes 650*0,55/0,45 MJ ca.= 794 MJ/s væk.

(Temperaturen i damp-input til turbinen er 530 ºC.)

20 m^3/s vand anvendes til at fjerne spildvarmen på 794 MJ/s. Dvs der afsættes 794 MJ i 20 m^3 vand (20 m^3 = 20.000 liter ca.= 20.000 kg, da 1 liter vand ca. har massen 1 kg, 20.000 kg = 20 Megagram).

1 gram vand kan varme/køle 1 ºC/1 Joule. Vandet antages at have en temperatur på 10 ºC.

Dvs der afsættes 794 MJ/20 Megagram vand = 794 J/20 gram = 39,7 J/gram.

Dvs vandet opvarmes 39,7 J/gram*(1 ºC/1 Joule) = 39,7 ºC.

Vandet var før 10 ºC, så vandet bliver (10+39,7) ºC = 49,7 ºC.

  • 1
  • 0

Glen,desværre blir jegnærmest ordblind, når jeg blir presenteret for større mængder af tal og enheder. Måske kunne du regne ud hvor mange procent af kølevandsmængden som skulle fordampe hvis Asnæsværket havde køletårne .

  • 0
  • 0

Sven, hvis jeg forstår dig ret, så har et termisk solanlæg i Sahara nogenlunde det samme behov for kølevand i kubikmeter som et fossilt værk på vores breddegrader per kwh ??

  • 0
  • 0

Hej Claus

Da systemet/blokkens kølige side "kun" køles til 100ºC, har systemes fx en virkningsgrad på 40% (gæt). Dvs der skal ledes 650*0,60/0,40 MJ ca.= 975 MJ/s væk.

1 gram vand kan varme/køle 1 ºC/1 Joule. Vandet antages at have en temperatur på 10 ºC.

Vandet varmes først op til 100 ºC. Det betyder at vandet skal varmes (100-10) ºC = 90 ºC.

Fordampningsvarmen for vand er 2257 kJ/kg = 2257 J/g (ved 1 atm).

Dvs der skal afsættes (2257+90) J/g = 2347 J/g for at bringe 10 ºC vand til dampform (ved 1 atm).

Der skal bruges så mange gram vand:

975.000.000 /2347 (J/s)/(J/g) ca.= 415.424 g/s ca.= 415 kg/s ca.= 0,42 m^3/s.

(det er meget mindre end de 20 m^3/s)

I procent: 100* 0,42/20 = 2,1 procent.

  • 0
  • 0

..»Samarbejde og integreret planlægning bliver nødt til at ske nu, ellers vil vi begynde at se effekter af vandmanglen i energiforsyningen i en meget nær fremtid.«

Den globale opvarmning har den virkning, at der fordamper mere vand fra verdenshavene. Dette vand regner ned over land.
Er dette bidrag indregnet i det nye "katastrofescenarie" og i så fald, hvor stort er det.

  • 0
  • 0

Glen, det vil altså sige at kraftværker stort set ikke "stjæler" vand, selvom de bruger store mængder til kølning. Det kan man jo bare glæde sig over.

  • 0
  • 0

Faktisk er en del sortseere begyndt at være bange for at nogle landes befolkninger vil forsvinde i fremtiden, hvis man fremskriver befolkningen på baggrund af de lave fertilitetsrater - som stadig falder:

Der må være forkert citeret. Det rigtige citat må da lyde

Faktisk er en del OPTIMISTER begyndt at SE FREM TIL at nogle landes befolkninger vil forsvinde i fremtiden, hvis man fremskriver befolkningen på baggrund af de lave fertilitetsrater - som stadig falder:

  • 3
  • 1

Men inden vi kaster os over alle mulige tekniske detaljer i forskellige energiteknologier, så er der lige eet meget basalt spørgsmål jeg gerne vil have besvaret.

En varmere klode, giver mere vanddamp i atmosfæren og dermed mere nedbør. Det er faktisk derfor mange danske byer er i gang med at skybrudssikre.
I fremtiden vil vandreservoirerne til de Norske og Svenske vandkraftværker være fyldte som aldrig før i historien.

Så hvor er det lige at vandmanglen kommer ind i billedet?

Ok, nedbørsmønstrerne ændrer sig nok også (dele af Spanien bliver måske tørrere). Men er så problemet vel ikke nedbørsmangel, men forkert bosættelse i forhold til nedbørsmønstrerne.

Iøvrigt bruger hverken vindmøller eller solceller, så vidt jeg er orienteret, så meget som en dråbe vand til driften.

  • 3
  • 2

Et til naivt spørgsmål : Hvorfor skal dampen kondenseres når den har forladt turbinen. Så burde den jo ha gjort sit arbejde, og vi behøver ikke bryde os mere om den ?


Claus,
det er for at kunne genbruge vandet, der efter en rensning er klar til at blive ledt ind i reaktoren igen.
Når det ca. 30 g C varme damp fra sidste turbinetrin indtræder i kondensatoren, skaber kondenseringen af dampene et meget stor vacuum, der forbedrer turbinens effektivitet.

Et a-værk på 1000-1500 MW bruger ca.10-20 kbm kølevand/sec., men vandet forsvinder naturligvis ikke, det udledes til havet/floden igen, blot er temperaturen steget 8-10 grader, så jeg forstår ikke helt problemet med problemet ved vandforbruget i kraftværker. Kølevandet løber jo tilbage til havet/floden igen.
Det eneste vand, der "forsvinder" er den damp, der ledes op i atmosfæren.
Det er ikke teknikken, der skaber vandmangel, men derimod et mindre tilløb til floderne.
Underligt nok hører vi ofte prognoser, der forudsiger en øget tilstrømning pga. øget afsmeltning
af sne/is fra bjergene.
Med al respekt for Jeppes udmærkede indlæg om thoriumreaktorers forventede vandforbrug, så er der ikke den store forskel på vandforbruget, men kan man undvære vandet som kølemiddel, så er placeringen af fremtidens reaktorer ikke afhængig af nærliggende floder eller havvand.

  • 2
  • 1

Glen, det vil altså sige at kraftværker stort set ikke "stjæler" vand, selvom de bruger store mængder til kølning. Det kan man jo bare glæde sig over.


Der er forskel på hvor i verden det er.

I Danmark ligger mange store kraftværker forholdsvis tæt ved havet, og kan anvende kølevand fra havet som ryger tilbage - og som ikke "anvendes" af andre umiddelbart.

I mange andre lande ligger store kraftværker nogen gange ved floder, her er det ofte ferskvand og det er bedre til køletårne end saltvand. Det vil sige at de kraftværker fordamper en del af flodvandet.
Samme flodvand anvendes måske også til vanding af landbrug, og i nogle tilfælde drikkevand. Her er problemet så, at ved tørke er der mindre vand i floden, og det skal deles imellem alle "brugere" - så hvad vil man have mindre af? Mad, vand eller strøm?

  • 1
  • 1

Vacuumet bliver skabt af vacuum pumper eller ejectorer og ikke fordi dampen kondenserer. Den kondenser blot ved en lavere temperatur i vacuum, da mættede dampes tryk kun afhænger af temperaturen.

Dette kan selv rutinerede kedel/turbinefolk komme op at skændes over.

Ejektorerne er til for at fjerne den gas (luft) der kommer ind i systemet og ville opkoncentreres i kondensatoren, hvorimod det der skaber 99% af vacuum'et er den fjernelse af volumen der sker ved kondensation, og sidenhen ved at pumpe kondensatet bort.

Det er kølevandets temperatur, samt kondensatorens performance, der bestemmer ligevægtstrykket i kondensatoren og dermed ud af dampturbinen.

  • 3
  • 0

Hej Svend, Thomas og Claus

Her er rettede beregninger med flydende vands specifikke varmekapacitet: 4,2 Joule/ºC/gram.

Nogle af tallene er fra Lars.

Hvis Asnæsværket blok 5 køres ved en middeleffekt på 650 MW, betyder det at blokken leverer 650 MegaJoule/s (1 watt = 1 joule/sekund). Fx har systemet har en virkningsgrad på 45%. Dvs der skal ledes 650*0,55/0,45 MJ ca.= 794 MJ/s væk.

(Temperaturen i damp-input til turbinen er 530 ºC.)

20 m^3/s vand anvendes til at fjerne spildvarmen på 794 MJ/s. Dvs der afsættes 794 MJ i 20 m^3 vand (20 m^3 = 20.000 liter ca.= 20.000 kg, da 1 liter vand ca. har massen 1 kg, 20.000 kg = 20 Megagram).

1 gram vand kan varme/køle 1 ºC/1 Joule. Vandet antages at have en temperatur på 10 ºC.

Dvs der afsættes 794 MJ/20 Megagram vand = 794 J/20 gram = 39,7 J/gram.

Dvs vandet opvarmes 39,7 J/gram*(1 ºC/4,2 Joule) ca.= 9,5 ºC.

Vandet var før 10 ºC, så vandet bliver (10+9,5) ºC = 19,5 ºC.

-

Da systemet/blokkens kølige side "kun" køles til 100ºC, har systemes fx en virkningsgrad på 40% (gæt). Dvs der skal ledes 650*0,60/0,40 MJ ca.= 975 MJ/s væk.

1 gram vand kan varme/køle 1 ºC/4,2 Joule. Vandet antages at have en temperatur på 10 ºC.

Vandet varmes først op til 100 ºC. Det betyder at vandet skal varmes (100-10) ºC = 90 ºC.

Så meget energi kræver det at varme per gram flydende vand 90 ºC; (90 ºC)*(4,2 Joule/ºC/gram) ca.= 378 J/gram.

Fordampningsvarmen for vand er 2257 kJ/kg = 2257 J/g (ved 1 atm).

Dvs der skal afsættes (2257+378) J/g = 2635 J/g for at bringe 10 ºC vand til dampform (ved 1 atm).

Der skal bruges så mange gram vand:

975.000.000 /2635 (J/s)/(J/g) ca.= 370.000 g/s ca.= 370 kg/s ca.= 0,37 m^3/s.

(det er meget mindre end de 20 m^3/s)

I procent: 100* 0,37/20 ca.= 1,9 procent.

  • 0
  • 0

370 kg/s ca.= 0,37 m^3/s.


Det svarer til omkring 2l/kWh vand til fordampning. Dertil kommer hvad der yderligere fordamper mere naturligt, og ekstra ved lavere virkningsgrad.
Det er derfor et meget godt holdepunkt at der bruges 3 til 4 l vand pr kWh produceret el.
Det kan så undgås ved ren luftkøling som i biler.

  • 0
  • 0

Svend

Nej du kan ikke luftkøle dig til samme eksterne effektivitet på et termisk kraftværk. Tro mig, hvis det kunne have ladet sig gøre, så var det alment udbredt og ikke kun til eksotiske lokalisationer, hvor man vil have et kraftværk selvom man ikke har kølevand - som fx ved geotermiske kraftværker.

  • 0
  • 0

Hej Jens

Svar på:

Nej du kan ikke luftkøle dig til samme eksterne effektivitet på et termisk kraftværk. Tro mig, hvis det kunne have ladet sig gøre, så var det alment udbredt og ikke kun til eksotiske lokalisationer, hvor man vil have et kraftværk selvom man ikke har kølevand - som fx ved geotermiske kraftværker.

Heller ikke hvis man anvender flade heat-pipes (=heat-spreaders) til at lede varmen effektivt over store flader?

Man kan sagtens lave heat-pipes som virker ved omgivelsestemperatur (10-65ºC) - formentlig også variabel.

Det virker fint i fx computere.

-

Hofor benytter en lang heat-pipe (gætter på at returrør/returflow er flydende vand?) til at formidle varme:
Fjernvarme – fra damp til vand … ændring af fjernvarmen i dele af København Citat: "...I dag sender vi fjernvarmen ud til forskellige dele af byen gennem to forskellige forsyningsnet – ét net baseret på [vand]damp og ét på varmt vand...Cirka en tredjedel af det samlede varmebehov i HOFORs forsyningsområde distribueres i dag som damp..." (det er dog under afvikling)

-

"Tesla gå hjem: Så voldsomt accelererer den nye turbo-Porsche" Citat: "...580 hk...911 Turbo S Coupé sprinter fra 0 til 100 km/t på 2,9 sek. Til sammenligning bruger en Tesla Model S P85D 3,0 sekunder i 'Ludicrous Mode' [:-)]..."

580 hk ca.= 432 kW

Gættet virkningsgrad 25%

Så den "lille" Porsche får kølet motoren mindst 1,2 MW ved fuld acceleration/motorydelse? ("lille" størrelse i forhold til et kraftværk)

-

Men det er bedre/billigere at "dumpe" varmen i havet?

  • 1
  • 1

Glenn

Se mit tidligere indlæg. Hvis du bruger luftkøling, så skrider økonomien i anlægsfasen, og du må pumpe luft, der er væsentligt dyrere at pumpe end vand og oveni vil du få et termisk kraftværk, der yder mindre når luften er varm.

Der mistes ca. 1% af klodens BNP på defekte køleflader, så det er et problem man gerne ville løse.

  • 1
  • 1

Den burde måske være sendt 1. april?:

Spin-off af kraftværkskøling i østersøen (?) - og akvarister (?) som slipper deres pacu løs via floder i østersøen. Kombinationen gør formentlig at pacuen kan overvintre i det varmere vand om vinteren:

Piratfisk-panik i Øresund:
Citat: "...
Der er dog ingen grund til panik, siger eksperterne, for fisken er en pacu. Ikke desto mindre anbefaler de, at mænd bør beskytte deres ædlere dele, når de bader i sundet.
...
Det er første gang arten fanges i havet i Europa, siger fiskeekspert Peter Rask Møller fra Statens Naturhistoriske Museum på Københavns Universitet.
...
Ligesom piratfisken hører pacuen hjemme i Sydamerika, men er via akvarier og dambrug spredt til andre områder på kloden.
...
- Akvarister og dambrugere er ”the usual suspects”, når vi møder usædvanlige fisk på steder, hvor de ikke hører hjemme, fortæller Peter Rask Møller.
...
Kun en enkelt gang tidligere er der blevet fanget en pacu i Europa. Det var i 2002, hvor en lystfisker fik en på krogen nær et kraftværk ved Odra-floden i Polen.
- Odra har faktisk sit udløb i Østersøen, ret tæt på Danmark, siger Peter Rask Møller.
..."

  • 0
  • 0