太陽光発電システム用のリモートラジエーター

タービン発電機に電力を供給するために使用される蒸気を凝縮するには、大量の熱を除去する必要がありますが、冷却システムは通常、発電所の主要な水の供給源です。 歴史的には川や湖などの水源がこの冷却を提供してきましたが、近年、乾式冷却 (水をほとんどまたはまったく使用しない冷却システム) を採用する発電所の数が増加しています。 乾式冷却システムは、動作に多くのエネルギーを必要とし、初期コストが高くなります。 これらの問題はすべて、発電所の全体的な効率低下の一因となっていますが、乾式冷却システムは湿式冷却システムよりも水の消費量が 95% 少なくなっています。

さまざまな種類の多くの発電所では、水を加熱して蒸気を発生させ、タービンを通過させて発電しています。 この種のシステムは、一部のソーラー設備、石炭やバイオマスを燃焼させるプラント、原子力発電所、一部の天然ガス プラント、および原子力発電所で使用されています。 これらのプラントのタービンは、蒸気を冷却する必要があります。蒸気を冷却して、凝縮して液体に戻し、ボイラーまたは蒸気発生器に戻す必要があります。

蒸気は、多くの場合、蒸気発電所で水を使用して冷却および凝縮されます。 米国地質調査所は、米国内の全取水量の 40% が発電に使用され、その大部分が冷却用であると推定しています。

冷却水をリサイクルする再循環冷却システムは、米国の熱電生産能力の 61% 以上で使用されています。 これらのシステムでは、水はリサイクルできるように閉ループ パイプラインに保持されます。 米国の熱電容量の 36% は、DC 冷却システムを使用する発電所から得られます。 これらのシステムは、隣接する水源から大量の水を汲み上げて凝縮器を冷却し、高温の水を元の水源に放出します。

米国の 3% のドライおよびハイブリッド冷却能力の大部分は 2000 年以来稼働しています。周囲の空気は、ドライ冷却システムによって蒸気を冷やして凝縮するために使用されます。 これらのシステムには、直接システムと間接システムの 2 種類があります。 直接乾式冷却システムでは、周囲の空気が蒸気の凝縮に使用されるため、水は使用されません。 一般的な水冷コンデンサーでは、間接乾式冷却システムの蒸気は凝縮されますが、クローズド システムの冷却水は取り残されます。 その結果、蒸発によって水分が失われることはありません。つまり、水の消費量はほとんどありません。

乾式冷却と湿式冷却を組み合わせたハイブリッド冷却システムでは、水と空気の両方を使用して蒸気を凝縮できます。 外が涼しいとき、これらのシステムは乾式冷却システムとして機能するように構築されることが多く、外が暑くて乾式システムの効果が低いときは、湿式冷却システムとして機能します。

米国では、乾式およびハイブリッド冷却システムと約 20 GW の蒸気発生能力を備えた 83 の施設が稼働しています。 乾式冷却能力が最も高いのはテキサス州 (2.8 GW) で、バージニア州が僅差で続きますが、乾式冷却システムが最も多いのはカリフォルニア州 (13) です。 (2.4GW)。

乾式およびハイブリッド冷却の運転容量の約 83% は、最も一般的な発電技術である天然ガス複合サイクル (NGCC) によって提供されます。 天然ガス複合サイクル施設は、石炭や原子炉よりも MWh あたりの冷却がはるかに少なくて済むため、通常、乾式冷却システムの方が費用対効果が高くなります。 乾式冷却技術は、米国の天然ガス複合サイクル施設で、有効な生産能力の 15% 以上に使用されています。

集光型太陽光発電システムの場合、乾式冷却も魅力的な選択肢です。 水資源が少なく、太陽資源が豊富な米国南西部のような地域に位置しているため、多くの最新の集光型太陽光発電システムは乾式冷却を使用しています。