رادیاتور از راه دور برای سیستم های انرژی خورشیدی

اگرچه برای متراکم کردن بخار مورد استفاده برای نیرو دادن به ژنراتورهای توربین، گرمای زیادی باید حذف شود، سیستم های خنک کننده معمولا منبع اصلی آب برای نیروگاه ها هستند. منابع آبی مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها از لحاظ تاریخی این خنک‌سازی را فراهم کرده‌اند، اما در سال‌های اخیر، تعداد نیروگاه‌هایی که از خنک‌کننده خشک استفاده می‌کنند (سیستم خنک‌کننده‌ای که آب کم یا بدون مصرف می‌کند) افزایش یافته است. سیستم های خنک کننده خشک انرژی بیشتری برای کار کردن نیاز دارند و هزینه اولیه بالاتری دارند. همه این مسائل به کاهش راندمان کلی نیروگاه ها کمک می کند، با این حال سیستم های خنک کننده خشک 95 درصد آب کمتری نسبت به سیستم های خنک کننده مرطوب مصرف می کنند.

بسیاری از نیروگاه ها از انواع مختلف با گرم کردن آب برای ایجاد بخار، الکتریسیته تولید می کنند که سپس به توربین ها منتقل می شود. این نوع سیستم در برخی از تاسیسات خورشیدی و همچنین نیروگاه هایی که زغال سنگ و زیست توده را می سوزانند، نیروگاه های هسته ای، برخی از نیروگاه های گاز طبیعی و نیروگاه های هسته ای استفاده می شود. توربین‌های این نیروگاه‌ها باید بخار را تبدیل کنند، سپس بخار باید خنک شود تا دوباره به مایع تبدیل شود و دوباره به دیگ بخار یا مولد بخار فرستاده شود.

بخار اغلب با استفاده از آب در نیروگاه های بخار خنک و متراکم می شود. سازمان زمین شناسی ایالات متحده تخمین می زند که 40 درصد از تمام برداشت های آب در ایالات متحده برای تولید برق استفاده می شود که اکثریت آن برای خنک کننده است.

سیستم های خنک کننده چرخشی که آب خنک کننده را بازیافت می کنند در بیش از 61 درصد از ظرفیت تولید ترموالکتریک ایالات متحده استفاده می شود. در این سیستم ها، آب در خطوط لوله حلقه بسته نگهداری می شود تا بتوان آن را بازیافت کرد. 36 درصد از ظرفیت ترموالکتریک در ایالات متحده از نیروگاه های با استفاده از سیستم های خنک کننده DC تامین می شود. این سیستم‌ها مقدار زیادی آب را از منابع آب مجاور می‌کشند تا کندانسور را خنک کنند، سپس آب داغ‌تر را دوباره به منبع اصلی رها می‌کنند.

اکثر 3 درصد ظرفیت خنک کننده خشک و هیبریدی در ایالات متحده از سال 2000 عملیاتی شده است. هوای محیط توسط سیستم های خنک کننده خشک برای خنک کردن و متراکم کردن بخار استفاده می شود. دو نوع از این سیستم ها وجود دارد: سیستم های مستقیم و سیستم های غیر مستقیم. در سیستم های خنک کننده مستقیم خشک از آب استفاده نمی شود زیرا از هوای محیط برای متراکم کردن بخار استفاده می شود. در کندانسورهای معمولی که با آب خنک می شوند، بخار در سیستم های خنک کننده خشک غیر مستقیم متراکم می شود، اما آب خنک کننده سیستم بسته باقی می ماند. در نتیجه هیچ آبی از طریق تبخیر از بین نمی رود، به این معنی که آب بسیار کمی مصرف می شود.

بخار را می توان با استفاده از آب و هوا در سیستم های خنک کننده هیبریدی که خنک کننده خشک و مرطوب را ترکیب می کنند، متراکم کرد. وقتی هوا خنک‌تر است، این سیستم‌ها اغلب برای عملکرد سیستم‌های خنک‌کننده خشک ساخته می‌شوند، و وقتی هوا گرم‌تر است و سیستم‌های خشک کارآمدتر هستند، به عنوان سیستم‌های خنک‌کننده مرطوب کار می‌کنند.

در ایالات متحده، 83 تاسیسات با سیستم های خنک کننده خشک و هیبریدی و حدود 20 گیگاوات ظرفیت تولید بخار در حال بهره برداری هستند. تگزاس بیشترین ظرفیت خنک کننده خشک (2.8 گیگاوات) را دارد و پس از آن ویرجینیا قرار دارد، اگرچه کالیفرنیا بیشترین سیستم خنک کننده خشک را دارد (13). (2.4 گیگاوات).

حدود 83 درصد از ظرفیت عملیاتی خنک‌سازی خشک و هیبریدی توسط محبوب‌ترین فناوری تولید، سیکل ترکیبی گاز طبیعی (NGCC) تامین می‌شود. از آنجایی که تأسیسات سیکل ترکیبی گاز طبیعی نسبت به راکتورهای زغال سنگ یا هسته ای به خنک سازی بسیار کمتری در هر مگاوات ساعت نیاز دارند، سیستم های خنک کننده خشک معمولاً برای آنها مقرون به صرفه تر هستند. روش خنک کننده خشک در تاسیسات سیکل ترکیبی گاز طبیعی ایالات متحده برای بیش از 15 درصد ظرفیت تولید فعال آنها استفاده می شود.

برای سیستم های انرژی خورشیدی متمرکز، خنک کننده خشک یکی دیگر از گزینه های جذاب است. بسیاری از سیستم‌های انرژی خورشیدی متمرکز مدرن از خنک‌کننده خشک استفاده می‌کنند، زیرا در مناطقی مانند جنوب غربی ایالات متحده واقع شده‌اند که منابع آب کم و منابع خورشیدی فراوان است.