หม้อน้ำระยะไกลสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์

แม้ว่าจะต้องระบายความร้อนจำนวนมากออกเพื่อควบแน่นไอน้ำที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหัน แต่โดยทั่วไปแล้วระบบหล่อเย็นจะเป็นแหล่งน้ำหลักสำหรับโรงไฟฟ้า แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำและทะเลสาบได้ให้ความเย็นนี้ในอดีต แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีโรงไฟฟ้าจำนวนมากขึ้นที่ใช้การทำความเย็นแบบแห้ง (ระบบทำความเย็นที่ใช้น้ำเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย) ระบบระบายความร้อนแบบแห้งต้องการพลังงานมากขึ้นในการทำงานและมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น ปัญหาเหล่านี้ล้วนทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้าลดลง แต่ระบบทำความเย็นแบบแห้งจะใช้น้ำน้อยกว่าระบบทำความเย็นแบบเปียกถึง 95 เปอร์เซ็นต์

โรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ หลายแห่งผลิตไฟฟ้าโดยให้ความร้อนแก่น้ำเพื่อสร้างไอน้ำ จากนั้นจึงถูกบังคับผ่านกังหัน ระบบประเภทนี้ใช้ในโรงงานพลังงานแสงอาทิตย์บางแห่ง เช่นเดียวกับโรงงานที่เผาถ่านหินและชีวมวล โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ กังหันของโรงงานเหล่านี้ต้องเปลี่ยนไอน้ำ ซึ่งจำเป็นต้องทำให้เย็นลงเพื่อให้สามารถควบแน่นกลับเป็นของเหลวและส่งกลับไปยังหม้อไอน้ำหรือเครื่องกำเนิดไอน้ำ

ไอน้ำมักจะถูกทำให้เย็นและควบแน่นโดยใช้น้ำในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐประมาณการว่า 40 เปอร์เซ็นต์ของน้ำที่ถอนออกทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาถูกใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อระบายความร้อน

ระบบหล่อเย็นแบบหมุนเวียนที่นำน้ำหล่อเย็นกลับมาใช้ใหม่ถูกใช้ในกว่า 61 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตเทอร์โมอิเล็กทริกของสหรัฐฯ ในระบบเหล่านี้ น้ำจะถูกเก็บไว้ในท่อวงปิดเพื่อให้สามารถรีไซเคิลได้ ร้อยละ 36 ของกำลังการผลิตเทอร์โมอิเล็กทริกในสหรัฐอเมริกามาจากโรงไฟฟ้าที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ระบบเหล่านี้จะดึงน้ำปริมาณมากจากแหล่งน้ำข้างเคียงเพื่อทำให้คอนเดนเซอร์เย็นลง จากนั้นจึงปล่อยน้ำร้อนกลับคืนสู่แหล่งเดิม

ความสามารถในการทำความเย็นแบบแห้งและแบบผสมส่วนใหญ่ที่ 3 เปอร์เซ็นต์ในสหรัฐอเมริกาเปิดใช้งานมาตั้งแต่ปี 2000 อากาศแวดล้อมถูกใช้โดยระบบทำความเย็นแบบแห้งเพื่อทำให้เย็นและควบแน่นไอน้ำ ระบบเหล่านี้มีสองประเภท: ระบบทางตรงและระบบทางอ้อม ไม่มีการใช้น้ำในระบบทำความเย็นแบบแห้งโดยตรง เนื่องจากใช้อากาศแวดล้อมในการควบแน่นไอน้ำ ในคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำทั่วไป ไอน้ำในระบบทำความเย็นแบบแห้งทางอ้อมจะถูกควบแน่น แต่น้ำหล่อเย็นของระบบปิดจะถูกทิ้งไว้เบื้องหลัง ผลที่ตามมาคือน้ำไม่สูญเสียไปจากการระเหย ซึ่งหมายความว่าใช้น้ำน้อยมาก

ไอน้ำสามารถควบแน่นโดยใช้ทั้งน้ำและอากาศในระบบทำความเย็นแบบไฮบริด ซึ่งรวมการทำความเย็นแบบแห้งและแบบเปียก เมื่อภายนอกเย็นลง ระบบเหล่านี้มักถูกสร้างให้ทำงานเป็นระบบทำความเย็นแบบแห้ง และเมื่ออากาศภายนอกร้อนขึ้นและระบบแห้งจะมีประสิทธิภาพน้อยลง ระบบจะทำงานเหมือนระบบทำความเย็นแบบเปียก

ในสหรัฐอเมริกา มีโรงงาน 83 แห่งที่มีระบบทำความเย็นแบบแห้งและแบบผสมผสาน และกำลังผลิตไอน้ำประมาณ 20 GW กำลังดำเนินการอยู่ เท็กซัสมีความสามารถในการทำความเย็นแบบแห้งที่ใหญ่ที่สุด (2.8 GW) รองลงมาคือเวอร์จิเนีย แม้ว่าแคลิฟอร์เนียจะมีระบบทำความเย็นแบบแห้งมากที่สุด (13) (2.4 กิกะวัตต์).

ประมาณร้อยละ 83 ของความสามารถในการทำงานสำหรับการทำความเย็นแบบแห้งและแบบไฮบริดนั้นมาจากเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับความนิยมมากที่สุด นั่นคือวงจรรวมก๊าซธรรมชาติ (NGCC) เนื่องจากโรงผลิตก๊าซธรรมชาติแบบวงจรรวมต้องการการทำความเย็นต่อเมกะวัตต์ชั่วโมงน้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือถ่านหิน ระบบหล่อเย็นแบบแห้งจึงมีความคุ้มค่ามากกว่า เทคนิคการทำความเย็นแบบแห้งถูกนำมาใช้ในโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติร่วมของสหรัฐอเมริกามากกว่า 15 เปอร์เซ็นต์ของกำลังการผลิตที่ใช้งานอยู่

สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวม การทำความเย็นแบบแห้งเป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจ ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์สมัยใหม่จำนวนมากใช้การทำความเย็นแบบแห้ง เนื่องจากตั้งอยู่ในภูมิภาคต่างๆ เช่น ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีทรัพยากรน้ำน้อยและทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์มีมากมาย