Mange værker er tvunget af skiftende miljølove og offentligt pres til at eftermontere eksisterende kraftværker til kølevandssystemer med lukkede kredsløb eller endog tørkøling i stedet for at fortsætte med kølevand fra floder eller havkøling, der kun bruges én gang. Især i tørre områder er der simpelthen ikke nok vand til rådighed til at tilfredsstille kraftværkernes og befolkningens behov på samme tid. (Se POWER, januar 2008, “Costlier, scarcer supplies dictate making thermal plants less thirsty.”)
Den pragmatiske bygherre kan også vælge tørkøling tidligt i et projekt, fordi det øger mulighederne for placering af anlæggene, og fordi det kan fremskynde godkendelsen af byggetilladelser betydeligt, fordi spørgsmål om vandforbrug er taget af bordet. Hvis projektets tidsplan forkortes med blot seks måneder, kan det ændre projektets økonomi fuldstændigt og let opveje de øgede kapitalomkostninger ved tørkøling.
Tørkøling i USA er ikke begrænset til tørre områder, men er også blevet specificeret til anlæg i østlige, nordlige og bjergområder, hvor der typisk er mere vand (figur 1). Hvorfor er det sådan? I de senere år er der kommet mange flere grunde til at overveje tørkøling generelt og luftkølede kondensatorer (ACC) i særdeleshed end blot manglen på vand (se sidebar). Der er f.eks. stærke tegn på, at tørkøleanvendelser er ved at blive en standardløsning i kraftværksdesignet. Faktisk er selv områder med rigelige vandressourcer – som England, Irland, Belgien, Luxembourg og Norditalien (figur 2) – i færd med at indføre denne teknologi. Det største kombinerede kraftværk i Europa har en kapacitet på 1 200 MW og anvender en luftkølet kondensator.
1. Populært valg. Luftkølede kondensatorer er blevet installeret på kraftværker i hele Nordamerika. Med venlig hilsen: SPX Cooling Technologies Inc.
2. Stærkt europæisk marked. Der blev anvendt en luftkølet kondensator på det gasfyrede 460 MW-kraftværk i Brugge i Belgien. Med venlig hilsen: SPX Cooling Technologies Inc.
Kina er meget bekymret for at belaste sine vandforsyninger yderligere og har indført tørkøling til mange af sine nye kraftværker. Kina har faktisk installeret luftkølede kondensatorer på over 35 000 MW af sin voksende flåde af nye kraftværker og har domineret markedet for installationer i de sidste mange år (figur 3). I de seneste to år har Kina i gennemsnit købt én ny ACC om måneden til nye kulfyrede kraftværker med en typisk kapacitet på 2 x 300 MW eller 2 x 600 MW (figur 4).
3. Det mest populære marked. Dette kort viser den geografiske markedsfordeling for kraftværker udstyret med luftkølede kondensatorer i de seneste fire år i Europa. Med venlig hilsen: SPX Cooling Technologies Inc.
4. Voksende marked. Der blev installeret en luftkølet kondensator på Kinas 2 x 300 MW kulfyrede Zhangshan-kraftværk. Markedet for luftkølingsudstyr i Kina er fortsat meget stærkt takket være landets fokus på at bygge kulfyrede kraftværker. Med venlig hilsen:
I Kina og andre steder i verden er det ikke længere nødvendigt at placere et anlæg tæt på en vandkilde, hvis man vælger ACC. I stedet kan placeringen optimeres med hensyn til transmissionsledninger og enten gasdistributionsledninger (for kombinerede anlæg) eller jernbanelinjer (for kulfyrede anlæg). I Kina er anlæg til fast brændsel generelt placeret i nærheden af kulminer, hvilket forklarer dette lands nylige interesse for luftkøling.
Endelig kan jordomkostningerne reduceres, når der ikke er behov for et anlægsområde ved en sø, en flod eller et hav.
Markedstendenser positive
Mellem 1960’erne og 1990’erne havde Europa et meget lille marked for store eller mellemstore kraftværker. I stedet var man afhængig af store kulfyrede centralstationer og atomkraftværker. I modsætning hertil voksede tørkølingskoncepter i popularitet i Mellemøsten, Kina, Sydafrika og USA på grund af mangel på vand (i kulminer, i ørkenområder eller af andre lignende årsager). Efter 1990 begyndte verdensmarkedet for tørkøling at eksplodere og er alene i de seneste 13 år blevet mangedoblet ca. 20 gange (figur 5).
5. Sprængning i alle afskygninger. Verdensmarkedet for luftkølede kondensatorer er eksploderet i løbet af de seneste 15 år. Den europæiske vækst kan tilskrives den seneste stigning i antallet af nye gasfyrede kraftværker med kombineret cyklus. Kilde: På meget kort sigt vil markedet for tørkøleudstyr sandsynligvis fortsat være meget aktivt i Kina i betragtning af det enorme elbehov i dette hurtigt voksende land. Der forventes også en rimelig vækst i Europa, da mange EU-lande har en fornyet interesse i at forvalte deres fremtidige vandforsyninger. Mellemøsten (området omkring Emiraterne) og Indien vil helt sikkert også blive to meget vigtige markeder i den nærmeste fremtid. I USA har markedet været støt voksende siden midten af 2005.
Case study: Astoria Energy-anlægget, New York City
Måske et af de mest udfordrende kombinerede cyklusprojekter nogensinde var Astoria Energy-projektet på 550 MW, der blev opført på et 23 hektar stort område langs East River i Astoria, Queens, New York City (NYC). ACC-designet anvendte ventilatorer med en diameter på 36 fod, der var designet med henblik på lav støj, fordi stemmestuerne på den verdensberømte Steinway Piano fabrik ligger lige overfor anlægget. Projektet blev taget i kommerciel drift i maj 2006.
Astoria Energy, der kostede 565 mio. dollars, var det største anlæg, der er bygget i New York i over 25 år. Anlægget er en 2 x 1-konfiguration, der er forankret i to GE 7FA-gasturbiner, to Alstom-dampgeneratorer med varmegenvinding (HRSG), en Alstom-dampturbine og en luftkølet dampkondensator fra SPX Cooling Technologies.
Projektet blev afsluttet mindre end 24 måneder efter, at det første spadestik blev taget til jorden. Denne tidsplan kan for en erfaren anlægskonstruktør virke som en spadseretur i Central Park – hvis man har et nyt anlægsområde i Midtvesten. Det er ikke tilfældet i New York, hvor lastbiler har begrænset adgang til dette lille industriområde uden noget større oplagringsområde. Det betyder, at byggeforløbet skulle understøttes af daglige, rettidige materialeleverancer, hvilket gjorde det til et just-in-time-byggeprojekt. Fabriksområdet gav imidlertid adgang til dybt vand, så der var plads til levering af udstyr med pramme. Astoria Energy-projektet skubbede grænserne for modulisering af udstyr uden for stedet, og projektets toårige tidsramme vidner om dets succes.
De store entreprenører på projektet – som omfattede The Shaw Group, Alstom Power og SPX Cooling Technologies – ændrede de typiske byggemetoder ved at samle større moduler, herunder fuldt monterede HRSG’er og luftkondensatorer, uden for staten og derefter bringe dem med pramme til byggepladsen. En interessant praktisk årsag til, at projektet blev godkendt: NYC kræver, at 80 % af al elektricitet skal produceres inden for de fem bydele på grund af den begrænsede transmissionskapacitet til byen.
En af de største forhindringer i forbindelse med NYC’s tilladelser var at designe et anlæg, der eliminerede brugen af East River til gennemkøling. Faktisk er det i den endelige tilladelse specificeret, at ACC ikke vil forbruge eller afvise vand til miljøet.
Skib præfabrikerede enheder. ACC’en til dette projekt bestod af 24 moduler/ventilatorer og blev færdigmonteret 300 miles syd for NYC på et skibsværft i nærheden af Norfolk, Virginia. Denne eksterne facilitet gav plads og tid til at præ-montere ACC-modulerne i god tid, før de blev nødvendige på Astoria-anlægget. Det mere tempererede klima øgede arbejdsproduktiviteten i Virginia, og lige så vigtigt var det, at der på stedet var mere end rigeligt med plads til nedlægning af materialer og løfteudstyr (figur 6).
6. Trin 1. Astoria Energy-projektets luftkølede kondensatorer (ACC) blev færdigsamlet i Norfolk, Virginia. Med venlig hilsen: SPX Cooling Technologies Inc.
Den 24-modulers ACC blev bygget i 12 modulsektioner side om side (figur 7). Hver af de 12 ACC-sektioner målte næsten 43 fod i bredden x 85 fod i længden x 49 fod i højden, og de vejede hver ca. 300 tons. To sektioner af ACC’en blev løftet op på en pram, hvorefter to pramme blev fragtet sammen fra Virginia til byggepladsen med slæbebåd (figur 8).
7. Trin 2. Der var behov for i alt 12 ACC-moduler, hver med to ventilatorer, til projektet. Med venlig hilsen: De færdigmonterede moduler blev derefter fragtet til byggepladsen i Queens, New York” width=”450″ height=”349″ class=”alignnone”>
9. Trin 4. Hver ACC-sektion blev rullet fra pramlandingspladsen til det tilstødende arbejdssted. Høflighed: En kran blev brugt til at placere hver af de 12 ACC-sektioner på en stålstøttekonstruktion, der blev opstillet på stedet.” width=”450″ height=”674″ class=”alignnone”>
11. Åbent for forretning. Astoria Energy Project’s færdige luftkølede kondensator er klar til drift. Med venlig hilsen:
-William Wurtz (william.wurtz@spx.com) er vicepræsident og general manager for Dry Cooling, Americas for SPX Cooling Technologies Inc.