Энергетика и Безопасность № 37
IEER | Энергетика и Безопасность № 37



Атомная головоломка

 

Расчет выбросов СО2 от электростанции, работающей на угле

 

Гамма, собака доктора Эггхэда, недавно вернулась после долгой разлуки, ведь она обучалась в школе собаководства. В школе Гамма много слышала о проблеме глобального потепления, и очень ею обеспокоена. Гамме нужна ваша помощь для того, чтобы выяснить, сколько углекислого газа, основного виновника глобального потепления, выделяют атомные электростанции по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе.

 

Разгадав несколько атомных головоломок, вы с Гаммой решите этот вопрос. В этом тесте вы попробуете рассчитать выбросы углекислого газа (СО2) от электростанции, работающей на пылевидном угле. В следующей головоломке вы вычислите выбросы СО2 от электростанции, работающей на природном газе. После этого вы наконец сможете подсчитать выбросы СО2 от АЭС, а именно от обогащения уранового топлива, который используется в этой электростанции. (Ну и ну! Это глобальное потепление заставит вспотеть!)

 

В данной задаче мы вычислим СО2, который напрямую выделяет электростанция, работающая на угле, то есть, будем рассчитывать объем СО2 , выделяемый в результате сжигания угля. Существуют дополнительные косвенные выбросы, связанные с добычей и транспортировкой этого вида топлива, а также с возведением электростанции. Что касается ископаемого топлива, основную роль здесь играют прямые выбросы СО2.

 

(1)               Полное сгорание одной метрической тонны угля выделяет 22,88 миллиона британских тепловых единиц (ммБте) энергии. Одна Бте равна 1055 джоулей. Сколько энергии в джоулях выделится при полном сжигании одного килограмма угля? (Подсказка: одна метрическая тонна равна 1000 килограмм).

(2)               Ватт определяется одним джоулем в секунду. Сколько джоулей в одном киловатт-часе? (Подсказка: в одном киловатте - 1000 ватт).

(3)               Сколько киловатт-час (тепловых) будет выделено при полном сжигании одного килограмма угля? (Подсказка: используйте ответы к вопросам 1 и 2).

(4)               Производительность одной современной электростанции на пылевидном угле обычно составляет 34%. То есть, 34% энергии, выделенной при сжигании угля, в итоге преобразуется в электричество, при этом остальные 66% тратятся на отопление и другие виды потери энергии. Сколько килограмм угля потребуется сжечь в такой электростанции для получения одного киловатт-часа электричества? (Подсказка: для электростанции с такой производительностью, сколько киловатт-час тепловой энергии потребуется выделить за счет сжигания угля для того, чтобы генерировать один киловатт-час электричества?)

(5)               В Соединенных штатах уголь в среднем на 61% состоит из углерода (по массе). Сколько килограмм углерода выделит такая электростанция при производстве одного киловатт-часа электричества?

(6)               При сжигании угля дополнительная масса кислорода означает, что каждый килограмм выделяемого углерода равен 3,67 килограмма углекислого газа (СО2). Сколько грамм СО2 выбрасывает электростанция на угле за один киловатт-час генерирования электричества?
Энергетика и Безопасность № 37
Энергетика и Безопасность | (английский вариант)
IEER

Институт исследований энергетики и окружающей среды

Ваши вопросы и замечание посылайте директору по внешним свазям: ieer at ieer.org
Такома Парк, Мэриланд США

2008 г. (Английский вариант издания был опубликован в 2006 г.)
Опубликованo в Интернетe в январе 2008 г.

ОТВЕТЫ К АТОМНОЙ ГОЛОВОЛОМКЕ

Журнал SDA, выпуск 14, № 3, «Энергетика и безопасность», № 37

 

Расчет выбросов СО2 от электростанции, работающей на угле

 

(1)   22 880 000 (миллиона) Бте на одну метрическую тонну х 1055 джоулей на 1 Бте = 24 140 000 джоулей на 1 килограмм = 2,414 х 107 джоулей на килограмм.

 

(2)   1 киловатт-час = 1000 джоулей в секунду на 1 киловатт х 3600 секунд в час = 3 600 000 джоулей в киловатт-часе = 3,6 х 106 джоулей в одном киловатт-часе.

 

(3)   2,414 х 107 джоулей тепловой энергии на килограмм / 3.6 x 106 джоулей в киловатт-час = 6,704 (тепловых) киловатт-часа на один килограмм.

 

(4)   6,70 (тепловых) киловатт-часа х 0,34 = 2,28 (электрических) киловатт-часа на 1 килограмм угля è1 / 2,28 = 0,439 килограмма угля на один киловатт-час электричества.

 

(5)   0,439 килограмма угля на один киловатт-час электроэнергии х 0,61 килограмма углерода на килограмм угля = 0,268 килограмма угля за один киловатт-час электроэнергии.

 

(6)   0,268 килограмма угля на один киловатт-час электроэнергии х 3,67 килограмма CO2 на один килограмм угля = 0,982 килограмма CO2 за один киловатт-час электричества.