Отпадната топлина од нуклеарните електрани може (и во некои случаи веќе се користи) за топлификација, односно за централно греење на цели градови. Оваа концепција е позната како „нуклеарно далечинско греење“ (Nuclear District Heating - NDH) и може значително да ја зголеми ефикасноста на нуклеарната електрана.

Како функционира нуклеарното далечинско греење?

Нуклеарната електрана во процесот на производство на електрична енергија произведува огромни количини на топлина, од кои околу 60-70% се губи како отпадна топлина во кондензаторите. Наместо да се оддава во реки, езера или преку разладните кули во атмосферата, оваа топлина може да се искористи за загревање на вода во топловодни мрежи.

Загреаната вода (обично на 90-150°C) се транспортира преку изолирани цевки до градовите, каде што се користи за греење на домаќинствата и индустријата. Во овој случај велиме дека нуклеарната централа работи во когенеративен режим (термоелектрана-топлана, Те-То), слично како гасните централи Те-То.

Неколку земји веќе користеле или користат нуклеарна топлификација:
• Шведска (Агеста NPP) – користела топлина за Стокхолм до 1974 година
• Финска (Ловииса NPP) – планира да ја снабдува областа Хелсинки со отпадна топлина
• Русија (Белојарска, Курска, Нововоронежска АЕС) – неколку градови се снабдуваат со топлина од нуклеарни централи
• Кина (Хаjјанг NPP) – почнала да испорачува топлина за 700.000 жители во 2020 година
• Швајцарија, Унгарија, Чешка – разгледуваат проширување на нуклеарното централно греење.

Кои се предностите?

• Максимално ефикасно – наместо да се фрла енергијата, таа се искористува
• Јаглеродно неутрално – нема согорување на фосилни горива
• Стабилно и сигурно – нуклеарните централи работат 24/7, што обезбедува континуирано греење
• Помала зависност од гас и јаглен – градовите што користат ваква топлина немаат потреба од фосилни горива.

Кои се предизвиците?

• Потребна е нова топлификациска инфраструктура, што е скапа инвестиција
• Безбедносни регулативи – иако топлината не доаѓа директно од радиоактивни процеси, потребни се строги стандарди
• Локација на електраните – ако нуклеарната централа е далеку од градовите, транспортот на топлината е посложен.

Поставување на цевките од топловодот за снабдување со топлина од РЕК Битола на Новаци, Могила и Битола.

Во иднина, со глобалната транзиција кон почиста енергија, веројатно повеќе земји ќе ја искористуваат отпадната топлина од нуклеарните електрани за греење. Ова би можело да биде посебно важно за земји со студени зими и развиени топловодни мрежи.

Исплатливоста на топловодниот транспорт на топлина од нуклеарни електрани или индустриски постројки зависи од неколку фактори. Генерално исплатливата максимална далечина изнесува 100-150 km за високотемпературни системи (≥ 100°C, а оптималната далечина изнесува до 50 km и тоа за нискотемпературни системи (~60-90°C).

Исплатливоста зависи и од изолацијата на топловодот. Современите предизолирани цевки со вакуумска изолација можат да ја намалат топлинската загуба на само 1-2°C на 10 km, додека постарите топловодни системи губат 5-10°C на 10 km.

Важна е и големината на градовите. Големите градови (со повеќе од 500.000 жители) можат економски да оправдаат цевководи од 100 km, па и повеќе. На пример во Русија, Нововоронежската АЕС испорачува топлина до далечина од 100 km. Кај помалите градови (со околу 100.000 жители) економски исплатливо е до 30-50 km. Преку 150 km не е економски одржливо, освен ако се користат ултраизолирани цевки или супер-ефикасни системи.

Во рамнински предели транспортот е полесен и поевтин, додека на планински терени се потребни скапи тунели и пумпи за воспоставување на протокот. Трошокот за изградба на топловод изнесува околу 1-3 милиони евра/km. Колку е поголема оддалеченоста, толку повеќе циркулациони пумпи се потребни.

Доколку во Македонија се изгради помала нуклеарна електрична централа (на пример со инсталиран капацитет од 200 MW) близу Скопје (Илинден), таа би можела да го снабдува со топлина не само Скопје, туку и Куманово, Штип, Тетово, па дури и Велес, преку Свети Николе. Но доколку се одлучиме за мали модуларни реактори (small modular reactors - SMR) со помала моќност (20...50 MW), секој град би можел да има своја централа и топлификација. Најдобро решение е градот да биде снабден од локален извор на топлина, наместо од оддалечена централа преку планински регион.

Наредно прашање, во контекст на греењето на природен гас, е дали изградбата на улична мрежа за гас за затоплување е поевтина од изградба на топловод. Да ги споредиме трошоците.

1. Почетни инвестициски трошоци за изградба (CapEx)

а) Гасоводна мрежа:
• Поставување на гасоводни цевки (челични или полиетиленски цевки)
• Инсталација на редуктори за притисок и безбедносни системи
• Потребна е поголема безбедносна регулатива (зони на заштита, вентилациони шахти итн.)
• Поевтина е за подолги растојанија бидејќи користи тенки цевки и работи на висок притисок.

б) Топловодна мрежа:
• Потребни се дебели изолирани цевки за топла вода
• Топлинска изолација за намалување на загубите на топлина
• Топлински потстаници за распределба на топлината
• Почетната цена е генерално повисока бидејќи бара поиздржлива инфраструктура.

Според инвестициските трошоци гасоводната мрежа обично е поевтина од топловодната мрежа.

2. Оперативни трошоци (OpEx)

a) Гасовод:
• Индивидуалните потрошувачи мора да имаат свои котли, што бара редовно одржување
• Цената на природниот гас на пазарот многу варира
• Енергетскиот степен на искористување зависи од секој индивидуален корисник.

б) Топловод:
• Централната топлана овозможува поголема енергетска ефикасност
• Поевтин е на долг рок, особено ако користи евтини енергенси (биомаса, индустриска отпадна топлина, геотермална енергија итн.)
• Нуди ниски индивидуални трошоци за корисниците (не бара котли и редовно одржување)
• Загубите на топлина преку цевките можат да бидат значителни, што ги зголемува оперативните трошоци.

Според оперативните трошоци топловодот е поекономичен за масовно снабдување и на долг рок.

3. Одржување и животен век
• Гасовод: Потребна е редовна инспекција поради ризик од истекување и корозија.
• Топловод: Има подолг век на траење, но бара контрола на изолацијата за да се намалат загубите.

Севкупен заклучок

Ако целта е побрза и поевтина изградба, гасоводната мрежа е подобар избор. Ако се размислува за енергетска ефикасност, долгорочни заштеди и централизирана контрола на трошоците, топловодната мрежа е подобра опција.

Огревно дрво и биомаса

Конечно, да ја разгледаме и употребата на огревното дрво и неговите персективи за идна употреба.

Огревното дрво сè уште се користи во помалку развиените земји, но и во некои високоразвиени земји, но со одредени ограничувања поради еколошките и здравствените проблеми што ги предизвикува согорувањето на дрвото.

Огревното дрво се кориси во скандинавските земји (Шведска, Финска, Норвешка), пред сé во руралните и планинските подрачја. Се користат модерни, ефикасни печки со ниски емисии, а голем дел од биомасата за греење доаѓа од одржливо управувани шуми. Во Германија и Австрија се популарни печките на пелети и котлите на биомаса, кои имаат многу пониски емисии од традиционалните печки на дрва. Постојат субвенции за замена на стари печки со еколошки модели. Дрвото се користи за огрев и во Франција, Италија, САД, Канада и Јапонија, особено во руралните средини.

Кои се главните предности и недостатоци на огревното дрво?

Предности:
• Дрвото е обновлив извор, особено ако доаѓа од одржливо управувани шуми
• Современите печки имаат висока ефикасност и ниски емисии
• Во руралните области, дрвото често е најевтиниот достапен енергенс

Недостатоци:

• Лошото согорување на дрвото создава ПМ2,5 честички, кои се многу штетни за здравјето
• Во некои региони, масовната сеча доведува до дефорестација
• Поразвиените системи (пелети, котли на биомаса) се скапи за инсталација.

Во последно време, биомасата станува сè поважен извор на енергија, особено како замена за јаглен во термоцентралите и како гориво во индустријата. Најмногу се користат:

1. Дрвна биомаса (традиционална и индустриска)

• Пелети и брикети – компресирана биомаса од дрвни отпадоци (потесна замена за јаглен)
• Деланки и отпадно дрво – се користат во големи котли за производство на топлинска и електрична енергија

Најмногу се користи во Европа за централно греење и индустрија.

2. Енергетски растенија (мискантус, чичока, врба, топола)

Овие култури имаат висока енергетска вредност и се погодни за согорување во термоцентрали.

• Мискантус (Miscanthus giganteus)

Многу е ефикасен, дава 15-20 тони сув материјал/ha годишно. Брзо расте и има ниски трошоци за одржување. Главно се користи во Велика Британија, Германија и Данска.

• Чичока - зимски јаболка - див компир (Helianthus tuberosus)

Брзорастечка билка, толерантна на сиромашни почви (вклучувајќи пепелишта и јаловишта). Може да се користи и за биогас и биоетанол. Помалку е распространета од мискантусот, но има потенцијал.

• Енергетска врба и топола

Брзорастечки дрвја, даваат многу биомаса. Шведска, Финска и Канада ги користат за големи котли.

Мискантусот и енергетската врба веќе се користат во некои европски термоцентрали како замена за јаглен. Србија се подготвува за нивно користење како замена за јаглен во термоцентралите.

Дали мискантусот и чичоката можат да претставуваат замена за јагленот и спас од затворање на РЕК „Битола“?