המרת פסולת אנרגיה לחשמל ולחום

הדור המשותף, המכונה לפעמים חום וכוח משולב (CHP), הוא דרך ללכוד את החום העז שברח ממוצרי עישון ולהפוך אותו לחשמל או להשתמש בו לשימוש טוב אחר, כמו חימום בתים. כמעט 70 אחוז מפליטת גזי החממה בארה"ב מגיעים מייצור חשמל וחום (כ -20 אחוזים נוספים ממכוניות), וההערכות לגבי הפוטנציאל של CHP הן דרמטיות. לכידת אנרגיית עישון מבוזבזת בארצות הברית עשויה להחליף כמעט 30 אחוז מהכוח שנוצר כיום על ידי שריפת דלקים מאובנים, לקצץ את פליטת הפחמן הדו חמצני ב -20 אחוזים ולחסוך מדי שנה 150 מיליארד דולר עד 250 מיליארד דולר, על פי מספר מחקרים. בחודש דצמבר, המעבדה הלאומית של אוק רידג 'העריכה שאם CHP תייצר 20 אחוז מכושר הכוח של מדינתנו עד שנת 2030 - גרמניה, יפן וסין כבר הגיעו או חרגו ממטרה זו, ודנמרק תייצר 50 אחוז מכוחה על ידי CHP - הטכנולוגיה הייתה מבטלת 848 מיליון טונות פליטת פחמן דו חמצני. זה כמו להוציא 154 מיליון מכוניות מהכביש. השגת רמה זו של CHP בארצות הברית, על פי דו"ח Oak Ridge, הייתה כרוכה בהשקעות חדשות של 234 מיליארד דולר ותייצר מיליון משרות טכניות ומיומנות חדשות. CHP זמין כעת גם בקנה מידה קטן יותר לחימום, קירור וייצור חשמל ביתיים; זה נקרא microCHP.

ברוס הת'אווי של סמית'סוניאן שוחח לאחרונה עם מומחה ה- CHP, טום קסטן, יו"ר חברת שיקגו בשם Recycled Energy Development (RED). קסטן הקדיש שלושה עשורים לקידום מיחזור אנרגיה תעשייתית מבוזבזת אחרת. הוא העיד בפני הקונגרס מספר פעמים והוא המחבר של כיבוי החום: מדוע על אמריקה להכפיל יעילות אנרגטית בכדי לחסוך כסף ולהפחית את התחממות כדור הארץ. ניהול חברת CHP רווחית חשוב לקאסטן, בעל תואר שני במנהל עסקים מקולומביה. אבל הרקע שלו בתור צופי נשר מסביר גם את תשוקתו להפחתת ההתחממות הגלובלית: הוא שומר על הסיסמה, "תשאיר את שטח הקמפינג נקי ממה שמצאנו."

כתבת שמפעלים מסוימים "מגלמים חום כמו בירה מדורה", וכשאתה רואה אדים יוצאים מעשני עשן ומבזבזים, זה משגע אותך. מדוע המראה הזה כל כך מרגיז אותך?
השתכנעתי בשנת 1974 או 1975 בערך כי ההתחממות הגלובלית הנגרמת כתוצאה מפליטת פחמן דו חמצני הולכת להיות הנושא הגדול ביותר איתו התמודדנו אי פעם כבני אדם ושאנחנו צריכים לשרוף פחות דלק מאובנים וללמוד להפחית את פליטת C02 ברווחיות. השאלה היא כיצד ליישב בין הצורך העצום שלנו באנרגיה לבין הצורך בכוכב לכת בריא ובכלכלה בריאה. את רוב הקריירה שלי ביליתי ברווחיות בלכידת האנרגיה התעשייתית והבזבוז והשימוש בה.

התריסים של סגסוגות מערב וירג'יניה מייצרים יותר סיליקון מכל מפעל בארצות הברית. (© לורה אנטרים קאסקי 2008) טום קסטן (מימין) הוא יו"ר ובנו שון הוא נשיא ומנכ"ל של חברה בשם Recycled Energy Development (RED) שמתקינה מערכת להתאוששות חום בסגסוגות מערב וירג'יניה. (© לורה אנטרים קאסקי 2008) בטמפרטורה של 3, 000 מעלות פרנהייט הממס נמס סלע קוורץ כדי לחלץ סיליקון. עד כה, פלט התנור אוורר לאווירה. המערכת של RED תשתמש בחום זה כדי ליצור אדים, להפוך טורבינות וייצור חשמל. (© לורה אנטרים קאסקי 2008) מערכת התאוששות החום, שצריכה להיות מותקנת במלואה בשנת 2010, תייצר כמעט 357 מיליון קילוואט שעות חשמל בשנה, המספיקה להספק של 20, 000 בתים. (© לורה אנטרים קאסקי 2008) לאחר התקנת הציוד, סגסוגות מערב וירג'יניה צריכות לחסוך בחשבונות האנרגיה שלה ולהפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני שלה ב 290, 000 טון מטרי לשנה. (© לורה אנטרים קאסקי 2008)

כתבת ש- CHP אינו חדש, שתומס אדיסון עשה זאת עם תחנת הכוח הראשונה בעולם בשנת 1882. הוא בנה את המפעל שלו במרכז מנהטן ושלח את שאריות החום מיצור חשמל לחימום הבניינים הסמוכים. מדוע לא נעשה שימוש נרחב בכמויות גדולות למוצרי חשמל במערכת ייצור החשמל הנוכחית שלנו?
הדבר הראשון שיש להבין הוא שמערכת האנרגיה שלנו אינה יעילה מאוד. אנו לא עושים כמיטב יכולתנו עם הטכנולוגיה הקיימת. למה? ובכן, בתור התחלה, הרשת החשמלית שלנו מנוהלת בעיקר על ידי מונופולים מוגנים, והם לא מתוגמלים על היעילות. ייצור כוח מרכזי לא יעיל מוגן על ידי קרחון מחסומים מלאכותיים. קרחון רגולטורי זה נמס לאט, אך לא מהיר כמו הקרחונים האמיתיים.

תחנת הכוח הממוצעת כיום יעילה רק ב -33 אחוזים, כך שלמעשה אתה לוקח שלוש יחידות אנרגיה ומקבל יחידת חשמל אחת. וזה היה ככה מאז שאייזנהאואר היה נשיא. שאר האנרגיה היא בעיקר עודף חום, ואנחנו פשוט זורקים את זה. אנו פשוט לא יכולים לרסן את ההתחממות הגלובלית מבלי להכפיל את היעילות של ייצור הכוח. היעילות הזו היא הפיל בחדר.

איך החברה שלך תופסת חום שבדרך כלל מבוזבז על ידי תחנות כוח?
אנו בונים תחנות כוח באתר ליצרנים, לאוניברסיטאות, לכל מוסד המשתמש באנרגיה רבה. אנו מייצרים חשמל, ובמקום לזרוק את האנרגיה התרמית של התוצר הלוואי, אנו משתמשים בו כדי לחמם מבנים סמוכים - החלפת דודי דלק מאובנים - או לתהליכים תעשייתיים או ליצירת יותר חשמל. גישה זו נקראת קוגנרציה, כי זה מה שהיא: היא עושה שתי עבודות באש אחת. הפקת אנרגיה בדרך זו מכפילה את היעילות וחוזרת את C02 בהשוואה למה שעושים השירותים כעת. הפרויקט הכי פחות יעיל שעשינו אי פעם הוא כ 70 אחוז יעיל, שהוא כפליים מהיעילות של רשת החשמל. מיטב הפרויקטים שלנו עולה על 90 אחוז יעילות. אבל הפרויקטים חייבים להיות מקומיים כדי למחזר את אנרגיית הפסולת; החום לא נוסע כל כך טוב.

האם אתה יכול להסביר כיצד CHP לוכדת ומשתמשת בחום מתיקים מעשנים תעשייתיים?
אנו קוראים לזה התאוששות חום. אנו משתמשים באגזוז חם שהיה מאוורר במעלה העורות. אנו משתמשים בחום הזה כדי להרתיח מים ולהפיק אדים, מה שהופך דינמו לייצור חשמל. מקום אחד בו עבדה אחת החברות הקודמות שלי הוא מפעל פלדה לחופי אגם מישיגן. לקחנו את חום הפסולת שלהם והפכנו אותו ל -220 מגה וואט של כוח נקי לחלוטין. זה ענקי; זה כמות האנרגיה הסולארית המוזנת לרשתות חשמל בכל רחבי העולם. מפעל פלדה זה חוסך כעת כמאה מיליון דולר בשנה - גורם חשוב לשמירה על תחרותיות בשוק הפלדה העולמי. ה- EPA הכיר במפעל כי הוא חותך את גזי החממה שלו ב -1.1 מיליון טון בשנה. זה מה שהופך את CHP לכל כך מרגש - זו הזדמנות win-win. זה פרו-כלכלי ופרו-סביבה, וזה הופך את הדיכוטומיה השקרית הישנה בין כוח זול לכוח נקי על ראשו.

איך הגעת לשימור אנרגיה מלכתחילה?
גדלתי בקולורדו במשפחה מאוד מוכוונת טבע. הייתה לנו קצת שגרה בה היינו חוצים גשר לדיג והיינו הולכים שלושה, ארבעה מיילים במורד נהר. אבינו לא נתן לנו לחזור אלא אם כן היינו סוחבים איזה זבל שמישהו אחר השאיר. הוא היה קורה באיזה סוג של אידיוטים ישאו בקבוקי פופ שם למטה וישאירו אותם במקום כל כך יפה. אמי גם הדגישה שירות - למי ניתן הרבה, נדרש הרבה. המסר העומד בבסיס שני ההורים היה שאנחנו צריכים להשאיר את שטח הקמפינג נקי יותר ממה שמצאנו. ובעולמנו המתכווץ, שטח הקמפינג שלנו הוא כעת כוכב הלכת וההתחממות הגלובלית מאיימת עליו.