Nhà máy điện sưởi ấm mini sử dụng chất thải gỗ. Sự sụp đổ của những người khổng lồ. Ưu điểm của nhà máy điện than liệu có trở thành quá khứ?

Theo Hội đồng Năng lượng Thế giới (WEC), các nhà máy than ở Mỹ và Đức chiếm hơn một nửa lượng điện được tạo ra, còn ở Australia, Ấn Độ và Trung Quốc, tỷ lệ này đạt gần hoặc thậm chí vượt quá 80%. Lý do rất đơn giản: trên toàn thế giới, gas đắt hơn than (tỷ lệ trung bình 1,25/1,0), và ở một số nước, như Mỹ, việc sử dụng gas cũng được nhà nước quy định về mặt pháp lý. Do đó, một kilowatt điện được sản xuất từ than ở các quốc gia này, nếu không nói là rẻ hơn điện được sản xuất từ khí đốt và dầu, thì trong mọi trường hợp đều không đắt hơn. Theo nghiên cứu của Hiệp hội Nghiên cứu Năng lượng Cambridge, việc sản xuất điện tại các nhà máy nhiệt điện than của Mỹ chỉ giảm “một nửa chi phí”.

Trong cân bằng năng lượng của Nga, than chiếm ít không gian hơn đáng kể so với mức trung bình của thế giới. Ở Nga, tỷ trọng của than trong cân bằng năng lượng nói chung và trong sản xuất điện nói riêng ở cả hai trường hợp đều xấp xỉ bằng nhau, theo nhiều báo cáo thống kê khác nhau, tỷ lệ này không quá 18%.

Đến đầu những năm 1990. than mờ dần, và sau đó, do chính sách định giá khí đốt giá rẻ, các công ty năng lượng hoàn toàn mất hứng thú với việc sản xuất than, điều này đòi hỏi các biện pháp bổ sung để giảm lượng khí thải độc hại. Kết quả là, trong 15 năm qua, không một nhà máy điện đốt than nào được đưa vào vận hành ở Nga, ngoại trừ khối thứ 2 của Nhà máy điện cấp quận Kharanorskaya với công suất 430 MW và một phần đáng kể công suất hiện có. các trạm đã được chuyển đổi sang khí đốt.

Quá trình thay thế than bằng khí đốt tự nhiên diễn ra tự phát và không thể kiểm soát được, chỉ do các yếu tố kinh tế thúc đẩy. Thay vì làm chủ và triển khai các công nghệ đốt than mới, người tiêu dùng đã thay thế thiết bị than bằng thiết bị gas. Một ví dụ là Nhà máy điện cấp quận Pskov và Perm, ban đầu được hình thành để chạy bằng nhiên liệu rắn. Vào thời điểm ra mắt, nồi hơi gas đã được lắp đặt tại các nhà máy điện.

Tổng Giám đốc Công ty Năng lượng Than Siberia (SUEK) Vladimir Rashevsky tự tin rằng việc sản xuất than đang bị hủy bỏ một cách vô ích và quá sớm. V. Rashevsky nói: “Có ý kiến cho rằng than là nhiên liệu của thế kỷ 19, và năng lượng than tốt nhất là một thành tựu của thế kỷ 20”. “Nhưng cần nhớ lại rằng ngày nay năng lượng than chiếm 40%. của thế giới, và trong 20 năm nữa nó sẽ không từ bỏ vị trí của mình."

Chiến lược năng lượng của Nga trong giai đoạn đến năm 2020 quy định việc tăng công suất năng lượng của các nhà máy nhiệt điện chủ yếu thông qua việc vận hành các nhà máy nhiệt điện đốt than. Với các phương án phát triển vừa phải và lạc quan, tốc độ tăng trưởng sản lượng điện tại các nhà máy nhiệt điện sẽ tăng gấp 1,36-1,47 lần. Đồng thời, tỷ trọng than trong cơ cấu tiêu thụ nhiên liệu sẽ tăng lên 44,4%. Nhưng đến nay cơ chế thực hiện chương trình chưa tốt.

Gennady Gritsko, cố vấn của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, cho biết: “Việc tạm dừng khí đốt đã kéo dài và vấn đề không phải là giá cả. Chúng tôi vẫn đang ở giai đoạn phân chia tài sản đang diễn ra. Mức thâm hụt khí đốt đã là 25-. 30 triệu mét khối trong những năm gần đây, và chúng tôi đã mua khí đốt để cung cấp cho chính mình và các quốc gia mà chúng tôi đã ký kết thỏa thuận dài hạn; 28 dự án đang được tiến hành chỉ riêng với Ukraine. tiếp tục - ngành năng lượng của một quốc gia rộng lớn như vậy không thể chỉ dựa vào khí đốt tự nhiên."

Việc thay đổi hệ thống đã được thiết lập đòi hỏi thời gian và nỗ lực đáng kể từ phía doanh nghiệp và sự hỗ trợ của chính phủ. Trên toàn thế giới, than đã trở thành đối tượng ứng dụng các phương pháp nghiên cứu cơ bản và khoa học hiện đại. Một số công nghệ có thể thay đổi hoàn toàn tính chất của than và tăng đáng kể giá trị năng lượng của nó, tăng nhiệt trị và giảm hàm lượng tro. Trong số đó có công nghệ màng và nano, công nghệ plasma, khí hóa dưới lòng đất. Tất cả các phương pháp trên đều được các nhà khoa học và người tiêu dùng - doanh nghiệp năng lượng Nga biết đến, nhưng ngày nay rất khó tham gia vào chương trình nhà nước và có được nguồn tài trợ để phát triển và triển khai công nghệ mới. Tại Hoa Kỳ, dự kiến đến năm 2015 sẽ hoàn thành việc xây dựng một nhà máy điện đốt than sẽ đốt than sạch tuyệt đối, lượng khí thải độc hại sẽ là 0%.

Tất cả những công nghệ này đều được các chuyên gia Nga biết đến trực tiếp. Sử dụng một số công nghệ nổi tiếng trên thế giới, trong đó có nhiều công nghệ đã được các nhà khoa học Nga phát triển và làm chủ thực nghiệm trong những năm gần đây, các doanh nghiệp năng lượng hoạt động bằng nhiên liệu than có thể đạt được mức độ thân thiện với môi trường khá cao. Nhưng ở mỗi quốc gia, tùy theo trang bị sẵn có và đặc tính nhiên liệu mà những công nghệ này có điểm ứng dụng khác nhau.

Tuy nhiên, không phải tất cả các chuyên gia đều lạc quan về tương lai của năng lượng than. Chẳng hạn, Phó Tổng Giám đốc thứ nhất của Viện Các vấn đề độc quyền tự nhiên Bulat Nigmatulin không chắc chắn rằng than sẽ trở thành nền tảng cho ngành năng lượng trong tương lai. Theo quan điểm của ông, sự cân bằng hiện tại sẽ được duy trì, trong đó 50% điện năng được tạo ra từ dầu khí, phần còn lại được phân bổ đều giữa các nhà máy thủy điện và điện hạt nhân cũng như các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than.

Hầu hết các chuyên gia tin rằng miễn là khí đốt của chúng ta còn rẻ thì không thể bàn chuyện chuyển sang sử dụng than. Theo ước tính của họ, tỷ lệ giá khí/than cần thiết để thay thế khí phụ thuộc vào khu vực và nằm trong khoảng 1,35-1,8. Nhưng ngày nay ở Nga, do giá khí đốt tăng không thể tránh khỏi và sự thiếu hụt công suất phát nhiệt sắp xảy ra, tất cả các điều kiện tiên quyết khách quan đang được tạo ra cho sự phục hưng của sản xuất than, ý tưởng này đã ấp ủ từ lâu. thời gian.

Trong số các ngành nhiên liệu và năng lượng, ngành than của Nga có nguồn nguyên liệu thô dồi dào nhất. Nước ta có trữ lượng than đáng kể đã được chứng minh - 193,3 tỷ tấn, bao gồm than nâu - 101,2 tỷ tấn, than cứng - 85,3 tỷ tấn, than antraxit - 6,8 tỷ tấn. Các cơ hội khai thác than chính tập trung ở Siberia. Các trung tâm than chính của Nga là lưu vực Kuznetsk (43% trữ lượng than đã khai thác ở Nga) và lưu vực Kansk-Achinsk liền kề (22%). Trong tương lai, trữ lượng hiện có có thể cung cấp sản lượng than hàng năm là 500 triệu tấn trong vài trăm năm.

Các nhà máy nhiệt điện tạo ra khoảng 80% lượng điện năng ở nước ta. Các trạm này hoạt động bằng than, than bùn, đá phiến và khí đốt tự nhiên. Ví dụ, hãy xem xét nguyên lý hoạt động của một nhà máy nhiệt điện đốt than. Than được vận chuyển đến trạm bằng đường sắt, bốc dỡ và lưu giữ.

Những cục than lớn được biết là cháy kém và chậm.

Quá trình đốt có thể được cải thiện đáng kể bằng cách đốt bụi than. Vì vậy, than mang về trước tiên được nghiền nhỏ, sau đó là những viên bi thép nặng biến những mảnh than thành bụi mịn trong máy nghiền bi. Với một luồng khí nóng, bụi này được thổi vào lò của nồi hơi thông qua các đầu đốt đặc biệt. Khi đang cháy, bụi biến thành ngọn đuốc sáng rực với nhiệt độ cháy lên tới 1500 độ. Ngọn lửa làm nóng nước trong các ống mỏng lót bên trong các thành bên của lò hơi. Khí thải nóng chảy xuống ống khói, gặp các ống sôi trên đường đi.

Ở đó, nước được đun nóng bằng ngọn lửa biến thành hơi nước

Tiếp theo, khí đi vào bộ tiết kiệm - một thiết bị bổ sung lượng nước dự trữ trong lò hơi và làm nóng nước trong đó. Sau đó, khí đi vào bộ làm nóng không khí, làm nóng không khí đi vào đầu đốt nồi hơi cùng với bụi than.

Than cháy tốt nếu có luồng gió tốt trong hộp lửa. Ống cao cho lực kéo mạnh mẽ. Tuy nhiên, đối với những nồi hơi công suất lớn, đường ống là chưa đủ - cần phải lắp thêm máy hút khói mạnh. Khí thải mang theo rất nhiều tro. Do đó, chúng được làm sạch trong máy thu tro và tro được vận chuyển đến bãi chứa tro.

Sự phức tạp của quá trình đốt than nói trên hoàn toàn được chứng minh bằng hiệu suất cao. Trong một nhà máy nhiệt điện như vậy, có tới 90% nhiệt lượng chứa trong than được chuyển thành năng lượng điện.

Vì vậy, nhiên liệu bị đốt cháy, truyền năng lượng của nó vào nước. Nước trong nồi hơi biến thành hơi nước. Nhưng hơi nước này vẫn chưa thể được phép vào tuabin - nó không đủ nóng và khi nguội đi, nó sẽ nhanh chóng biến thành giọt nước. Do đó, hơi nước đi vào cuộn dây của bộ quá nhiệt, nằm trong ống khói giữa ống nồi hơi và bộ tiết kiệm. Ở đó, hơi nước được làm nóng thêm đến nhiệt độ rất cao 500-600 độ ở áp suất 150-250 atm. Hơi nén và quá nhiệt như vậy được đưa qua đường dẫn hơi tới tua bin hơi.

Tua bin tại các nhà máy nhiệt điện không chỉ có công suất khác nhau mà còn có nhiều kiểu dáng khác nhau. Có những tuabin một tầng nhỏ có công suất hàng chục kilowatt. Và còn có tua bin nhiều tầng - những tua bin khổng lồ có công suất từ 500 đến 1500 kilowatt.

Nhiệt độ và áp suất của hơi ở đầu vào tuabin càng cao và ở đầu ra càng thấp thì tuabin càng sử dụng nhiều năng lượng hơi.

Để giảm nhiệt độ và áp suất của hơi nước ở đầu ra của tuabin, nó không được thải vào không khí mà được đưa đến thiết bị ngưng tụ. Bên trong bình ngưng, nước lạnh lưu thông qua các ống đồng mỏng. Nó làm mát hơi nước, biến nó thành nước gọi là nước ngưng. Điều này làm cho áp suất trong bình ngưng thấp hơn 10-15 lần so với áp suất khí quyển.

Vì vậy, hơi nước đã tiêu tốn gần hết năng lượng sẽ biến thành nước ngưng tụ - nước rất sạch, không chứa tạp chất hóa học hoặc cơ học. Nước tinh khiết này cần thiết trong nồi hơi nên nước ngưng được bơm trở lại nồi hơi, khép lại chu trình nước tại trạm nhiệt.

Thông thường, một tua bin hơi nước mạnh có tốc độ 3000 vòng/phút và trục của nó được nối trực tiếp với trục của máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha có tần số 50 vòng/giây và điện áp 10-15 nghìn vôn. Điện là sản phẩm chủ yếu và quan trọng nhất của nhà máy nhiệt điện.

Tại hầu hết các trạm, điện năng được tạo ra được chia thành ba dòng

Một phần của nó được gửi qua cáp đến người tiêu dùng ở gần đó. Một phần nhỏ khác – lên tới 8% – dùng để đáp ứng nhu cầu công nghệ của chính trạm. Hầu hết điện được tạo ra đều dành cho các thành phố và doanh nghiệp công nghiệp nằm ở khoảng cách rất xa - cách nhà ga hàng chục và hàng trăm km. Điện được truyền đi khoảng cách xa bằng đường dây cao thế có điện áp 110, 220, 400, 500 và 800 nghìn vôn. Để tạo ra điện áp cao như vậy, trạm có trạm biến áp tăng áp và thiết bị đóng cắt điện áp cao. Đường dây điện cao thế tỏa ra từ đó đến các thành phố và doanh nghiệp.

Nhà máy điện được mô tả có chu trình nước khép kín, chỉ tạo ra dòng điện và được gọi là "ngưng tụ" (vì tất cả hơi nước đi vào bình ngưng).

Tuy nhiên, ngoài điện, bạn còn cần hơi nước và nước nóng. Để có được chúng, các tua-bin sưởi ấm đặc biệt được lắp đặt tại các nhà máy điện. Chúng bao gồm hai phần - xi lanh áp suất cao và thấp. Hơi nước được thải ra trong xi lanh áp suất cao và chỉ một phần hơi đi vào xi lanh áp suất thấp. Phần còn lại được lấy từ tuabin và đưa đến bộ trao đổi nhiệt. Ở đó, hơi nước rất nóng của tuabin làm nóng nước, biến nó thành hơi thứ cấp. Sau đó, hơi tuabin đi đến thiết bị ngưng tụ và hơi thứ cấp được gửi đến thiết bị tiêu thụ.

Trong thành phố, một phần hơi thứ cấp đi đến các bộ trao đổi nhiệt - nồi hơi, làm nóng nước để sưởi ấm không gian và nhu cầu sinh hoạt trong các tòa nhà dân cư.

Các nhà máy nhiệt điện cung cấp đồng thời năng lượng điện và nhiệt được gọi là nhà máy nhiệt điện kết hợp (CHP). Sẽ rất thuận lợi khi xây dựng các nhà máy điện ngưng tụ gần các mỏ than dồi dào, các mỏ than bùn nếu gần đó có các vùng nước phù hợp.

Bất chấp sự xa xôi của một nhà ga như vậy so với thành phố, việc truyền dòng điện qua dây dẫn hóa ra lại đơn giản và có lợi hơn nhiều so với việc vận chuyển nhiên liệu (than bùn, than đá, v.v.).

Và việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện gần các thành phố và các nhà máy lớn sẽ mang lại lợi nhuận. Những trạm này sẽ cung cấp cho thành phố cả nhiệt và điện. Các nhà máy nhiệt điện hiện đại hoạt động bằng khí tự nhiên thực tế không gây ô nhiễm không khí và là người bạn đồng hành không thể thiếu của bất kỳ thành phố hay doanh nghiệp công nghiệp lớn nào. Ngoài ra, việc xây dựng một nhà máy nhiệt điện rẻ hơn nhiều và mất ít thời gian hơn so với việc xây dựng một nhà máy thủy điện chẳng hạn. Các nhà máy nhiệt điện khí có thể được xây dựng nhanh chóng ở bất kỳ khu vực nào, là nguồn năng lượng an toàn nhất.

Đơn giản về khu phức hợp – Nhà máy nhiệt điện sản xuất điện

Thư viện hình ảnh, hình ảnh, hình ảnh.
Nhà máy nhiệt điện - nguyên tắc cơ bản, cơ hội, triển vọng, phát triển.
Sự thật thú vị, thông tin hữu ích.
Tin xanh – Nhà máy nhiệt điện.
Liên kết nguồn nguyên liệu – Nhà máy nhiệt điện sản xuất điện.

Nguồn năng lượng thay thế hay nhà máy điện khí - ai sẽ thắng trong thời gian tới?

Có khả năng một ngày nào đó các nguồn năng lượng thay thế sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch, nhưng điều này sẽ không xảy ra sớm. Ví dụ, để năng lượng gió chiếm 10% lượng năng lượng tiêu thụ toàn cầu thì cần từ 1 triệu đến 1,5 triệu tuabin gió. Chỉ để chứa những tuabin gió này sẽ cần diện tích 550.000 mét vuông. km. Con số này bằng với diện tích của Khu tự trị Khanty-Mansiysk hay quốc gia lớn nhất châu Âu - Pháp.

Vấn đề không chỉ là không gian: các nguồn thay thế không phải là giải pháp tốt nhất theo quan điểm kinh doanh. Các nguồn năng lượng thay thế vẫn chưa có hiệu quả kinh tế. Loại nhiên liệu tiết kiệm chi phí nhất hiện nay là gas. Gas cho phép bạn có được điện rẻ hơn so với năng lượng thay thế.

Khí và sinh thái

Khí là nhiên liệu sạch hơn đáng kể so với bất kỳ chất mang năng lượng hydrocarbon nào khác. Khi đốt khí đốt, nó thải ra ít carbon dioxide hơn so với các nguồn truyền thống khác như than đá. Theo đó, điều này có tác động tiêu cực nhỏ hơn nhiều đến môi trường. Một nhà máy điện khí hiện đại hầu như không có khí thải độc hại vào khí quyển và theo nghĩa này, lượng khí thải của nó tương tự như lượng khí thải của bếp gas thông thường. Quan niệm sai lầm của nhiều người là quan niệm sai lầm về các nguồn năng lượng thay thế được cho là hoàn toàn sạch. Các nhà máy điện gió, địa nhiệt, thủy điện cũng gây ra những thiệt hại cho môi trường, đôi khi khá nhiều.

Đối với các nhà máy nhiệt điện, việc chuyển đổi từ than sang khí góp phần giảm mạnh lượng khí thải carbon dioxide vào khí quyển. Khí có nhiệt trị cao hơn than. Để có được cùng một lượng năng lượng, bạn chỉ cần đốt nhiều than hơn. Các nhà máy điện khí hiệu quả hơn về mặt hiệu quả: với cùng một lượng nhiệt thải ra trong quá trình đốt cháy, một nhà máy nhiệt điện khí tạo ra nhiều điện hơn.

Kết quả là, việc thay thế năng lượng đốt than bằng các nhà máy nhiệt điện chạy bằng khí đốt giúp giảm lượng khí thải CO 2 từ 50–70%.

Khí đốt là nhiên liệu phù hợp với môi trường.

Dự trữ khí đốt - liệu có đủ cho con cháu chúng ta không?

Bạn thường có thể đọc rằng nguồn dự trữ khí đốt có thể cạn kiệt, nhưng điều này không đúng. Sẽ có đủ xăng không chỉ cho cuộc đời của chúng ta. Khí đốt sẽ không cạn kiệt trong suốt cuộc đời của con cháu chúng ta. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, với tốc độ sản xuất khí đốt hiện nay, trữ lượng nhiên liệu này đã được phát hiện sẽ đủ cho 130 năm sản xuất. Chúng ta đang nói về trữ lượng khí đốt, việc khai thác có thể thực hiện được và tiết kiệm chi phí với trình độ công nghệ hiện có. Khối lượng trữ lượng khí đốt ước tính khoảng 400 nghìn tỷ đồng. mét khối

Dự trữ có thể phục hồi của khí đốt phi truyền thống (như khí đốt chặt, khí đá phiến và khí metan trong than) lên tới ít nhất 380 nghìn tỷ khác. mét khối Khi công nghệ phát triển, việc khai thác chúng ngày càng trở nên khả thi hơn. Như vậy, trữ lượng khí đốt đã được phát hiện sẽ kéo dài khoảng 250 năm. Đồng thời, các phương pháp thăm dò không ngừng được cải tiến giúp tăng trữ lượng. Ngày nay, Hoa Kỳ, quốc gia tiêu thụ năng lượng lớn nhất thế giới, được cung cấp nguồn dự trữ khí đốt độc đáo trong 100 năm tới. Nước tiêu dùng lớn thứ hai là Trung Quốc cũng có trữ lượng khí đốt tương tự.

Khí đốt là giải pháp cho vấn đề thiếu hụt năng lượng trong thế kỷ 21.

Kể từ năm 2000, công suất phát điện đốt than toàn cầu đã tăng gấp đôi lên 2.000 GW nhờ sự tăng trưởng bùng nổ của các dự án đầu tư ở Trung Quốc và Ấn Độ. 200 GW khác đang được xây dựng và 450 GW được lên kế hoạch trên toàn thế giới. Trong những thập kỷ gần đây, các nhà máy điện than đã tạo ra 40-41% lượng điện năng của thế giới - tỷ trọng lớn nhất so với các loại hình phát điện khác. Đồng thời, đỉnh điểm sản xuất điện từ than đã đạt được vào năm 2014, và giờ đây, làn sóng giảm tải thứ chín đối với các nhà máy nhiệt điện hiện có và việc đóng cửa chúng đã bắt đầu. Về điều này trong bài đánh giá Carbon Brief.

Kể từ năm 2000, công suất phát điện đốt than toàn cầu đã tăng gấp đôi lên 2.000 GW do sự tăng trưởng bùng nổ của các dự án đầu tư ở Trung Quốc và Ấn Độ. 200 GW khác đang được xây dựng và 450 GW được lên kế hoạch trên toàn thế giới. Có 77 quốc gia tham gia câu lạc bộ sản xuất than và 13 quốc gia khác có kế hoạch tham gia vào năm 2030.

Trong những thập kỷ gần đây, các nhà máy điện than đã tạo ra 40-41% lượng điện năng của thế giới - tỷ trọng lớn nhất so với các loại hình phát điện khác.

Đồng thời, đỉnh điểm sản xuất điện từ than đã đạt được vào năm 2014, và giờ đây, làn sóng giảm tải thứ chín đối với các nhà máy nhiệt điện hiện có và việc đóng cửa chúng đã bắt đầu. Chỉ trong vài năm, 200 GW đã ngừng hoạt động ở EU và Hoa Kỳ, cùng với 170 GW nữa sẽ ngừng hoạt động trước năm 2030. Tính đến ngày 9 tháng 4 năm 2018, 27 quốc gia đã tham gia Liên minh loại bỏ than, trong đó 13 quốc gia quốc gia có nhà máy điện đang vận hành.

Lưu ý rằng từ năm 2010 đến năm 2017, chỉ có 34% công suất than theo kế hoạch được xây dựng hoặc chuyển sang xây dựng (873 GW), trong khi 1.700 GW bị hủy bỏ hoặc trì hoãn, CoalSwarm báo cáo. Ví dụ, một cuộc đấu thầu xây dựng một nhà ga mới có thể thu hút nhiều hồ sơ dự thầu, mỗi hồ sơ dự thầu sẽ được tính vào “công suất dự kiến”.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), tất cả các nhà máy than thô phải đóng cửa trong vòng vài thập kỷ nếu muốn hạn chế sự nóng lên ở mức dưới 2C so với nhiệt độ thời tiền công nghiệp. Để làm sáng tỏ câu chuyện này, Carbon Brief đã lập bản đồ quá khứ, hiện tại và tương lai của tất cả các nhà máy nhiệt điện than trên thế giới tính đến tháng 2 năm 2018. (https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-coal-power-plants), trong đó hiển thị tất cả các nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất trên 30 MW mỗi nhà máy, hoạt động trong giai đoạn 2000−2017, cũng như vị trí của các nhà máy được quy hoạch. Bản đồ bao gồm khoảng 10.000 nhà máy than đã đóng cửa, đang vận hành và quy hoạch với tổng công suất 4.567 GW, trong đó 1.996 GW đang vận hành hiện nay, 210 GW đang được xây dựng, 443 GW đang được lên kế hoạch, 2.387 GW đang ngừng hoạt động và 1.681 GW đã được đề xuất ngừng hoạt động. được xây dựng nhưng sau đó bị hủy bỏ kể từ năm 2010 tại 95 quốc gia trên thế giới. Trên thế giới cũng có khoảng 27 GW nhà máy nhiệt điện than nhỏ - công suất mỗi nhà máy lên tới 30 MW.

Tăng trưởng công suất than

Trên hết, sản xuất than là lời hứa về điện giá rẻ để kích thích tăng trưởng kinh tế. Công suất sản xuất than toàn cầu tăng trưởng hàng năm từ năm 2000 đến năm 2017, tăng gần gấp đôi từ 1,063 GW lên 1,995 GW. Than sản xuất 40-41% điện năng của thế giới, tỷ trọng lớn nhất trong những thập kỷ gần đây. Ngày nay, 77 quốc gia trên thế giới sử dụng năng lượng than, tăng từ 65 quốc gia vào năm 2000. 13 quốc gia khác đang có kế hoạch tham gia câu lạc bộ năng lượng than.

Lượng khí thải CO2 từ các nhà máy hiện tại đủ để làm gián đoạn lượng carbon dự trữ thêm 1,5 hoặc 2 độ C. Theo nghiên cứu, những hạn chế này có nghĩa là không có nhà máy điện đốt than mới và đóng cửa sớm 20% đội tàu phát điện đốt than. Theo IEA, tất cả các nhà máy điện than thô sẽ phải đóng cửa vào năm 2040 để thế giới duy trì mức tăng trưởng “thấp hơn nhiều” mức tăng trưởng 2 độ C. Điều này có nghĩa là phải đóng cửa công suất than 100 GW mỗi năm trong 20 năm, hoặc khoảng một lô than mỗi ngày cho đến năm 2040.

Tuy nhiên, các tiêu đề báo chí và dự báo năng lượng cho thấy sự tăng trưởng của than sẽ không dừng lại. Những triển vọng nghiệt ngã về biến đổi khí hậu này được giảm bớt bởi những dấu hiệu thay đổi nhanh chóng trong bối cảnh năng lượng. Đường ống của các tổ máy than đang được xây dựng hoặc lên kế hoạch đã giảm một nửa kể từ năm 2015. Tốc độ đóng cửa các nhà máy nhiệt điện đang tăng nhanh, đạt tổng công suất 197 GW từ năm 2010 đến năm 2017.

Tăng trưởng than chậm lại

IEA tin rằng đầu tư cao điểm vào ngành năng lượng than toàn cầu đã qua và ngành đã bước vào giai đoạn “suy thoái nghiêm trọng”. Báo cáo của IEA cho biết Trung Quốc, quốc gia chiếm phần lớn mức tăng trưởng hiện nay, không còn cần các nhà máy nhiệt điện mới nữa.

Thất bại trong đầu tư đồng nghĩa với việc tăng trưởng công suất than đang chậm lại. Và nếu năm 2011 82 GW được đưa vào vận hành trên thế giới thì năm 2017 - chỉ còn 34 GW.

Theo báo cáo thường niên mới nhất từ CoalSwarm, Greenpeace và Sierra Club, số lượng nhà máy mới đang được xây dựng đang giảm nhanh hơn mỗi năm, giảm 73% kể từ năm 2015. Trung Quốc đang đóng cửa hàng trăm nhà máy nhỏ, cũ và kém hiệu quả hơn, thay thế chúng bằng những nhà máy lớn hơn, hiệu quả hơn. Tất cả điều này có nghĩa là sức mạnh toàn cầu sản xuất than có thể đạt đến đỉnh cao vào đầu năm 2022, báo cáo Tình hình Công nghiệp của IEA cho biết.

Lượng phát thải CO2 cao nhất

Dữ liệu của IEA cho thấy Lượng khí thải CO2 từ năng lượng than, có lẽ đã đạt đến đỉnh cao vào năm 2014 ., mặc dù thực tế là công suất than vẫn tiếp tục tăng. Phát thải CO2 từ than giảm 3,9% trong giai đoạn 2014-2016, sản lượng than sản xuất giảm 4,3%.

Khi công suất than tiếp tục tăng, các nhà máy than hiện tại hoạt động ít giờ hơn. Trung bình, các nhà máy nhiệt điện than trên thế giới đã vận hành khoảng một nửa thời gian trong năm 2016, với hệ số phụ tải là 52,5%. Xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy ở Mỹ (52%), EU (46%), Trung Quốc (49%) và Ấn Độ (60%).

Một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa nhà máy nhiệt điện than và lượng khí thải CO2. Chúng bao gồm loại than và công nghệ đốt được sử dụng bởi mỗi nhà máy. Các nhà máy nhiệt điện đốt than non chất lượng thấp có thể thải ra tới 1200 tấn CO2 trên mỗi GWh điện được tạo ra. Than chất lượng cao tạo ra ít khí thải hơn.

Công nghệ đốt cũng rất quan trọng, từ các nhà máy “dưới tới hạn” kém hiệu quả hơn đến siêu tới hạn hệ thống làm tăng hiệu suất nồi hơi ở áp suất cao hơn. Các nhà máy dưới tới hạn lâu đời nhất và kém hiệu quả nhất hoạt động với hiệu suất 35%. Công nghệ mới nâng con số này lên 40%, và siêu tới hạn lên tới 45% (HELE).

Tuy nhiên, theo Hiệp hội Than Thế giới, ngay cả khối than HELE cũng thải ra khoảng 800tCO2/GW. Con số này xấp xỉ gấp đôi lượng khí thải của một nhà máy điện khí và cao hơn khoảng 50-100 lần so với hạt nhân, gió và mặt trời. IEA nhận thấy không có triển vọng tương lai cho năng lượng than trong các kịch bản trước 2C vì lượng khí thải dư quá cao, ngay cả khi thu hồi và lưu trữ carbon.

Sản lượng than và lượng khí thải CO2 tăng nhẹ trong năm 2017, do sản lượng tăng ở Trung Quốc, mặc dù vẫn ở dưới mức đỉnh năm 2014.

Xói mòn nền kinh tế than

Phụ tải nhà máy điện thấp (LPL) “ăn mòn” tính kinh tế của các nhà máy nhiệt điện đốt than. Nhìn chung, chúng được thiết kế để hoạt động ít nhất 80% thời gian vì chúng có chi phí cố định tương đối cao. Đây cũng là cơ sở để ước tính chi phí xây dựng một tổ máy than mới, trong khi phụ tải thấp hơn sẽ làm tăng chi phí trên một đơn vị điện năng. Động lực NHI giảm đặc biệt có hại cho các nhà khai thác nhà máy than đang cạnh tranh với giá năng lượng tái tạo giảm nhanh, giá khí đốt rẻ ở Mỹ và giá than tăng ở EU. Những hạn chế về nguồn cung than đã đẩy giá than lên cao, làm xói mòn thêm mọi lợi ích còn lại so với các lựa chọn thay thế.

Các quy định mới về môi trường đang làm tăng chi phí của các nhà máy nhiệt điện than ở nhiều khu vực pháp lý từ EU đến Ấn Độ và Indonesia. Các chủ nhà máy than phải đầu tư vào các nhà máy xử lý nước thải để đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường cao hơn hoặc đóng cửa hoàn toàn các nhà máy bẩn của họ. Theo tổ chức nghiên cứu tài chính Carbon Tracker, sự kết hợp của các yếu tố này có nghĩa là hầu hết đội tàu than hiện có ở EU và thậm chí cả Ấn Độ đều phải đối mặt với những thách thức kinh tế nghiêm trọng. Người ta đã tìm thấy rằng chẳng hạn, đến năm 2030, hầu hết các nhà máy nhiệt điện than ở EU sẽ không có lãi. Người sáng lập Bloomberg New Energy Finance, Michael Liebreich, cho biết than đang phải đối mặt với hai “điểm bùng phát”. Đầu tiên là khi năng lượng tái tạo mới trở nên rẻ hơn so với các nhà máy điện đốt than mới, điều này đã xảy ra ở một số khu vực. Thứ hai là khi các nguồn năng lượng tái tạo mới rẻ hơn các nhà máy điện than hiện có.

lưu ý rằng các nhà máy nhiệt điện than có thể tiếp tục vận hành trong điều kiện kinh tế không thuận lợi, Ví dụ, với khoản thanh toán bổ sung cho quyền lực. Một số nước EU đã áp dụng phương pháp này vào năm 2018.

Năm 2018, Trung Quốc, Việt Nam và Thái Lan bãi bỏ hoàn toàn phụ phí sản xuất điện mặt trời. Philippines và Indonesia đã giảm đáng kể. Và ở Ấn Độ, sản xuất năng lượng mặt trời đã rẻ hơn than. Nghĩa là, trong điều kiện cạnh tranh thực tế, sản lượng than ở các nước Đông Nam Châu Á đang mất dần nguồn năng lượng tái tạo và sẽ phát triển chậm hơn kế hoạch.

Các quốc gia và khu vực chính

77 quốc gia sử dụng than để sản xuất điện, tăng từ 65 quốc gia vào năm 2000. Kể từ đó, 13 quốc gia đã xây dựng công suất đốt than và chỉ một quốc gia là Bỉ đã đóng cửa nhà máy này. 13 quốc gia khác, chiếm 3% công suất hiện tại, đã cam kết loại bỏ than vào năm 2030 trong khuôn khổ “Liên minh bỏ than phía sau” do Anh và Canada dẫn đầu. Trong khi đó, 13 quốc gia vẫn hy vọng được gia nhập câu lạc bộ năng lượng than.

Tôp 10 Các quốc gia trên thế giới hiển thị ở phía bên trái của bảng dưới đây chiếm 86% tổng số nhà máy nhiệt điện than đang hoạt động. Ở bên phải trong Bảng - Tôp 10 các quốc gia có kế hoạch xây dựng 64% công suất đốt than của thế giới.

Quốc gia/MW đang hoạt động/cổ phiếu trên thế giới Quốc gia/đang xây dựng MW/cổ phiếu

Trung Quốc 935.472 47% Trung Quốc 210.903 32%

Mỹ 278.823 14% Ấn Độ 131.359 20%

Ấn Độ 214.910 11% Việt Nam 46.425 7%

Đức 50.400 3% Türkiye 42.890 7%

Nga 48.690 2% Indonesia 34.405 5%

Nhật Bản 44.578 2% Bangladesh 21.998 3%

Nam Phi 41.307 2% Nhật Bản 18.575 3%

Hàn Quốc 37.973 2% Ai Cập 14.640 2%

Ba Lan 29.401 1% Pakistan 12.385 2%

Indonesia 28.584 1% Philippines 12.141 2%

Trung Quốc có đội máy phát điện đốt than lớn nhất đang hoạt động và là nơi có đường ống lớn nhất với công suất 97 GW đang được xây dựng trong bán kính 250 km dọc theo Đồng bằng sông Dương Tử quanh Thượng Hải. Điều này còn hơn cả những gì đã tồn tại ở bất kỳ quốc gia nào ngoại trừ Ấn Độ và Mỹ. Nga có đội tàu sản xuất than lớn thứ năm trên thế giới, chỉ chiếm 2% công suất phát điện toàn cầu.

Trung Quốc

Trong 20 năm qua, những thay đổi đáng kể nhất đã diễn ra ở Trung Quốc. Đội tàu sản xuất than của họ đã tăng gấp 5 lần từ năm 2000 đến năm 2017. và đạt 935 GW hoặc gần một nửa công suất của thế giới.

Trung Quốc cũng là quốc gia phát thải CO2 lớn nhất thế giới và sử dụng một nửa lượng than của thế giới, khiến con đường tương lai của nước này trở nên vô cùng quan trọng đối với những nỗ lực toàn cầu nhằm chống lại biến đổi khí hậu.

Hoạt động công nghiệp và sử dụng than được đẩy mạnh trước khi Chủ tịch Tập Cận Bình được bổ nhiệm làm “lãnh đạo trọn đời”. Những chính sách năng lượng như vậy có thể đẩy mức tăng phát thải CO2 lên mức nhanh nhất trong nhiều năm.

Tuy nhiên, một số nhà phân tích cho rằng việc sử dụng than của Trung Quốc có thể giảm một nửa vào năm 2030. Chính phủ đang đưa ra kế hoạch kinh doanh khí thải quốc gia, đồng thời đóng cửa và hạn chế năng lượng than mới để đối phó với các lo ngại về ô nhiễm không khí và khí hậu. Điều này có nghĩa là đường ống của các nhà máy nhiệt điện than đang được xây dựng hoặc lên kế hoạch trong năm 2017 đã giảm 70% so với năm 2016, theo báo cáo của CoalSwarm.

Lauri Myllyvirta, nhà phân tích năng lượng của Greenpeace Đông Á, cho biết điều đó cũng có nghĩa là các dự án đã lên kế hoạch khó có thể nhận được giấy phép cần thiết để xây dựng chúng. “Nhiều dự án được quy hoạch ở Trung Quốc và Ấn Độ trên thực tế đã chết. Ở Ấn Độ, chúng kém thanh khoản về mặt thương mại, không ai có ý định xây dựng chúng... ở Trung Quốc, điều đó thật vô nghĩa vì họ đã có quá nhiều năng lực, dư thừa.” Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA), Công suất và sản lượng than của Trung Quốc ít nhiều đã đạt đỉnh.

Ấn Độ

Sự gia tăng công suất lớn thứ hai kể từ năm 2000 xảy ra ở Ấn Độ, nơi đội điện đốt than tăng hơn gấp ba lần lên 215 GW. Gần đây, tình trạng sản xuất than của Ấn Độ sa sút nghiêm trọng. IEA cắt giảm dự báo nhu cầu than Ấn Độ bởi vì nhu cầu điện tăng chậm hơn và các nguồn năng lượng tái tạo rẻ hơn. Theo Bộ trưởng năng lượng Ấn Độ trong một cuộc phỏng vấn với Bloomberg vào tháng 5 năm 2018, khoảng 10 nhà máy GW được coi là "không khả thi", 30 GW khác đang bị "căng thẳng". Đó là bởi vì "Cuộc cách mạng năng lượng tái tạo của Ấn Độ đang đẩy than ra khỏi bờ vực nợ nần, " viết Matthew Gray, Nhà phân tích theo dõi carbon.

Kế hoạch năng lượng quốc gia mới nhất của Ấn Độ nhằm mục đích ngừng hoạt động các nhà máy điện đốt than có công suất 48 GW, một phần bởi vì tiêu chuẩn môi trường mới. Nó cũng quy định việc vận hành 94 GW công suất mới, nhưng các nhà phân tích chủ chốt toàn cầu cho rằng con số này là không thực tế. Nước này đã lên kế hoạch đưa vào vận hành 44 GW dự án, trong đó 17 GW đã bị đình chỉ trong nhiều năm. " Ở Ấn Độ, năng lượng tái tạo đã có thể cung cấp năng lượng với chi phí thấp hơn so với hầu hết các nhà máy nhiệt điện than mới và hiện có. “Lauri Myllyvirta, nhà phân tích năng lượng của Greenpeace Đông Á cho biết.

Hoa Kỳ

Coal Swarm lưu ý rằng làn sóng ngừng hoạt động công suất cũ đã làm giảm 61 GW sản lượng than của Hoa Kỳ trong vòng 6 năm, cùng với 58 GW khác dự kiến sẽ đóng cửa. Điều này sẽ làm giảm 2/5 đội tàu than của Hoa Kỳ, từ 327 GW năm 2000 xuống còn 220 GW trong tương lai hoặc thấp hơn.

Một cách để cứu ngành là kế hoạch đã nêu của chính quyền Trump nhằm bảo lãnh cho các nhà máy than không sinh lãi vì lý do an ninh quốc gia để duy trì độ tin cậy của hệ thống thông qua phụ phí công suất, Bloomberg mô tả chúng là “sự can thiệp chưa từng có vào thị trường năng lượng của Hoa Kỳ”.

Mặt khác, điều kiện thị trường hiện đang ủng hộ các nhà máy điện chạy bằng khí đốt và các nguồn năng lượng tái tạo. Không có công suất than mới ở Hoa Kỳ. Dự kiến, việc rút công suất than vào năm 2018 sẽ lên tới 18 GW. Năm ngoái, mức tiêu thụ than trong ngành điện của Mỹ ở mức thấp nhất kể từ năm 1982.

Liên minh Châu Âu

Với kế hoạch loại bỏ than của EU, đội sản xuất than của liên minh sẽ giảm xuống 100 GW vào năm 2030, tức là một nửa tổng công suất vào năm 2000. Cùng với Canada, các nước EU đang dẫn đầu Liên minh loại bỏ than. Anh, Pháp, Ý, Hà Lan, Bồ Đào Nha, Áo, Ireland, Đan Mạch, Thụy Điển và Phần Lan đã tuyên bố loại bỏ dần các nhà máy nhiệt điện than vào năm 2030. Công suất của các nhà máy này là 42 GW, bao gồm cả các nhà máy nhiệt điện mới xây dựng.

Đồng thời, đội tàu sản xuất than quốc gia lớn thứ tư và thứ chín trên thế giới được đặt tại ở các nước thành viên EU, cụ thể là 50 GW ở Đức và 29 GW ở Ba Lan. Một ủy ban của EU nhằm ấn định ngày ngừng cung cấp năng lượng than cho Đức đã bắt đầu hoạt động, mặc dù nhà điều hành lưới điện của nước này cho biết chỉ một nửa đội tàu than có thể ngừng hoạt động vào năm 2030 mà không ảnh hưởng đến an ninh năng lượng. Ba Lan chỉ hứa rằng họ sẽ không xây dựng các nhà máy điện đốt than mới ngoài những gì đang được xây dựng.

Nghiên cứu của IEA đã chỉ ra rằng tất cả các nhà máy nhiệt điện than của EU phải đóng cửa vào năm 2030 để đạt được các mục tiêu của Thỏa thuận Paris. Giá CO2 tăng dự kiến sẽ dẫn đến sự chuyển đổi từ than sang khí đốt ngay trong năm nay, miễn là giá cả và lượng khí sẵn có ở mức phù hợp.

Các quốc gia quan trọng khác

Các quốc gia châu Á khác, bao gồm Hàn Quốc, Nhật Bản, Việt Nam, Indonesia, Bangladesh, Pakistan và Philippines, đã tăng gấp đôi đội tàu phát điện đốt than kể từ năm 2000, đạt 185 GW vào năm 2017. Tổng cộng, các quốc gia này sẽ xây dựng 50 GW mới các nhà máy nhiệt điện và 128 GW khác được lên kế hoạch thông qua nguồn tài chính và sự tham gia xây dựng từ Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc.

Nhiều quốc gia trong số này có dấu hiệu lẫn lộn về việc sử dụng than. Ví dụ, dự thảo Kế hoạch Năng lượng Quốc gia mới nhất của Nhật Bản xem xét vai trò quan trọng của than vào năm 2030, trong khi Thỏa thuận Paris có nghĩa là Tokyo phải loại bỏ dần than vào thời điểm đó, Climate Analytics lưu ý.

Việt Nam là quốc gia thứ ba về sản lượng than theo kế hoạch - 46 GW, trong đó 11 GW đang được xây dựng. Alex Perera, phó giám đốc năng lượng tại Viện Tài nguyên Thế giới, viết: “Tuy nhiên, chính phủ đang ngày càng đầu tư nhiều hơn vào việc thay đổi quỹ đạo này. “Việt Nam cung cấp một sự kết hợp thú vị và quan trọng của các điều kiện sẽ cho phép chuyển đổi sang năng lượng sạch: cam kết của chính phủ. sang năng lượng tái tạo và khu vực tư nhân đang tìm cách đạt được các mục tiêu năng lượng sạch ngày càng nghiêm ngặt."

Chính phủ Indonesia đã cấm xây dựng các nhà máy than mới trên hòn đảo đông dân nhất Java. Công ty tiện ích nhà nước này đã bị chỉ trích vì "dự báo quá mức tăng trưởng nhu cầu điện" để biện minh cho kế hoạch giới thiệu các nhà máy nhiệt điện than mới.

Türkiye có kế hoạch quan trọng để mở rộng đội tàu chở than của mình. Tuy nhiên, chỉ có 1 GW trong số 43 GW đường ống theo kế hoạch hiện đang được xây dựng.

Một quốc gia khác có kế hoạch lớn là Ai Cập, nơi không có trạm than cũng như mỏ than riêng. Lưu ý rằng không có công suất mới nào trong số 15 GW công suất mới theo kế hoạch đã vượt quá giai đoạn phê duyệt sớm nhất, nhận được bất kỳ giấy phép nào hoặc đang được xây dựng.

Nam Phi có trữ lượng than lớn và đội tàu điện than lớn thứ bảy trên thế giới. Nam Phi đang xây dựng 6 GW nhà máy nhiệt điện mới và có kế hoạch vận hành thêm 6 GW nữa. Tuy nhiên, sau cuộc bầu cử của Cyril Ramaphosa vào đầu năm nay, tâm trạng chính trị trong nước đang thay đổi và các thỏa thuận năng lượng tái tạo dài hạn trị giá 4,7 tỷ USD đã được ký kết vào tháng 4. Một điều không điển hình là ngành công nghiệp nặng Nam Phi đang ưu tiên các nguồn năng lượng tái tạo mặc dù tình trạng này đang diễn ra. phát triển sản xuất than. Các chuyên gia tin rằng nguyên nhân là do các trạm than mới sẽ đắt hơn các nguồn năng lượng tái tạo. Các cuộc thảo luận pháp lý xung quanh vai trò của than trong kế hoạch đầu tư năng lượng mới của Nam Phi sẽ diễn ra vào cuối mùa hè này.

Năm 1879, khi Thomas Alva Edison phát minh ra đèn sợi đốt, thời đại điện khí hóa bắt đầu. Sản xuất số lượng lớn điện đòi hỏi nhiên liệu rẻ và sẵn có. Than đã đáp ứng được những yêu cầu này và những nhà máy điện đầu tiên (do chính Edison xây dựng vào cuối thế kỷ 19) đều chạy bằng than.

Khi đất nước xây dựng ngày càng nhiều nhà máy điện, sự phụ thuộc vào than đá ngày càng tăng. Kể từ Thế chiến thứ nhất, khoảng một nửa sản lượng điện hàng năm ở Hoa Kỳ đến từ các nhà máy nhiệt điện đốt than. Năm 1986, tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện này là 289.000 MW và chúng tiêu thụ 75% tổng lượng (900 triệu tấn) than sản xuất trong nước. Với những bất ổn hiện có liên quan đến triển vọng phát triển năng lượng hạt nhân và tăng trưởng sản xuất dầu và khí đốt tự nhiên, có thể giả định rằng vào cuối thế kỷ này, các nhà máy nhiệt điện đốt than sẽ sản xuất tới 70% tổng lượng điện được tạo ra. trong nước.

Tuy nhiên, mặc dù than đã và sẽ còn là nguồn điện chính trong nhiều năm nữa (ở Mỹ than chiếm khoảng 80% trữ lượng của tất cả các loại nhiên liệu tự nhiên) nhưng nó chưa bao giờ là nguồn năng lượng chính. nhiên liệu tối ưu cho nhà máy điện. Hàm lượng năng lượng riêng trên một đơn vị trọng lượng (tức là nhiệt trị) của than thấp hơn so với dầu hoặc khí tự nhiên. Việc vận chuyển khó khăn hơn, ngoài ra, việc đốt than còn gây ra một số hậu quả không mong muốn về môi trường, đặc biệt là mưa axit. Kể từ cuối những năm 60, sức hấp dẫn của các nhà máy nhiệt điện than giảm mạnh do yêu cầu khắt khe hơn về ô nhiễm môi trường với khí thải và khí thải rắn dưới dạng tro, xỉ. Chi phí để giải quyết những vấn đề môi trường này, cùng với chi phí xây dựng các cơ sở phức hợp như nhà máy nhiệt điện ngày càng tăng, đã khiến triển vọng phát triển của các khu vực này trở nên kém thuận lợi hơn từ quan điểm kinh tế thuần túy.

Tuy nhiên, nếu nền tảng công nghệ của các nhà máy nhiệt điện than được thay đổi, sức hấp dẫn trước đây của chúng có thể được hồi sinh. Một số thay đổi này có tính chất tiến hóa và chủ yếu nhằm mục đích tăng công suất của các cơ sở lắp đặt hiện có. Đồng thời, các quy trình đốt than hoàn toàn mới không có chất thải đang được phát triển, tức là ít gây thiệt hại cho môi trường. Việc đưa ra các quy trình công nghệ mới nhằm đảm bảo các nhà máy nhiệt điện than trong tương lai có thể kiểm soát hiệu quả mức độ ô nhiễm môi trường, linh hoạt về khả năng sử dụng các loại than khác nhau và không yêu cầu thời gian xây dựng dài.

Để đánh giá được tầm quan trọng của những tiến bộ trong công nghệ đốt than, chúng ta hãy xem xét ngắn gọn hoạt động của một nhà máy nhiệt điện đốt than truyền thống. Than được đốt trong lò của nồi hơi, đây là một buồng lớn có các đường ống bên trong để chuyển nước thành hơi. Trước khi đưa vào lò, than được nghiền thành bụi, nhờ đó đạt được quá trình đốt cháy gần như hoàn toàn giống như khi đốt khí dễ cháy. Một lò hơi lớn tiêu thụ trung bình 500 tấn than nghiền mỗi giờ và tạo ra 2,9 triệu kg hơi, đủ để sản xuất 1 triệu kWh năng lượng. Đồng thời, lò hơi thải ra khoảng 100.000 m3 khí vào khí quyển.
Hơi nước được tạo ra đi qua bộ quá nhiệt, nơi nhiệt độ và áp suất của nó tăng lên, sau đó đi vào tuabin cao áp. Năng lượng cơ học của vòng quay tuabin được máy phát điện chuyển đổi thành năng lượng điện. Để đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn, hơi nước từ tuabin thường được đưa trở lại lò hơi để làm quá nhiệt thứ cấp và sau đó dẫn động một hoặc hai tuabin áp suất thấp trước khi được ngưng tụ bằng cách làm mát; nước ngưng được đưa trở lại chu trình lò hơi.

Thiết bị của nhà máy nhiệt điện bao gồm các cơ chế cung cấp nhiên liệu, nồi hơi, tua bin, máy phát điện, cũng như hệ thống làm mát phức tạp, lọc khí thải và loại bỏ tro. Tất cả các hệ thống sơ cấp và phụ trợ này đều được thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao từ 40 năm trở lên ở mức tải từ 20% công suất lắp đặt của nhà máy đến mức tối đa. Chi phí thiết bị vốn cho một nhà máy nhiệt điện 1000 MW thông thường thường vượt quá 1 tỷ USD.

Hiệu suất mà nhiệt tỏa ra từ việc đốt than có thể chuyển hóa thành điện năng trước năm 1900 chỉ là 5%, nhưng đến năm 1967, con số này đã đạt tới 40%. Nói cách khác, trong khoảng thời gian khoảng 70 năm, mức tiêu thụ than cụ thể trên một đơn vị năng lượng điện được sản xuất đã giảm 8 lần. Theo đó, chi phí cho 1 kW công suất lắp đặt của các nhà máy nhiệt điện đã giảm: nếu năm 1920 là 350 USD (giá năm 1967) thì đến năm 1967 giá điện cung cấp cũng giảm xuống tương ứng. trong khoảng thời gian từ 25 xu đến 2 xu cho mỗi 1 kWh.

Tuy nhiên, bắt đầu từ những năm 60, tốc độ tiến bộ bắt đầu giảm xuống. Xu hướng này dường như được giải thích là do các nhà máy nhiệt điện truyền thống đã đạt đến giới hạn hoàn thiện, được xác định bởi các định luật nhiệt động lực học và tính chất của vật liệu chế tạo nồi hơi và tua bin. Kể từ đầu những năm 70, những yếu tố kỹ thuật này đã trở nên trầm trọng hơn do những lý do kinh tế và tổ chức mới. Đặc biệt, chi phí vốn tăng mạnh, tốc độ tăng trưởng nhu cầu điện chậm lại, yêu cầu bảo vệ môi trường khỏi khí thải độc hại ngày càng khắt khe, thời gian thực hiện các dự án xây dựng nhà máy điện kéo dài. Hệ quả là giá thành sản xuất điện từ than vốn có xu hướng giảm nhiều năm nay nay lại tăng mạnh. Thật vậy, 1 kW điện do các nhà máy nhiệt điện mới sản xuất hiện nay có giá cao hơn năm 1920 (theo mức giá tương đương).

Trong 20 năm qua, chi phí của các nhà máy nhiệt điện đốt than bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi các yêu cầu khắt khe hơn về loại bỏ khí,
chất thải rắn và lỏng. Hệ thống làm sạch khí và loại bỏ tro trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại hiện chiếm 40% chi phí vốn và 35% chi phí vận hành. Từ quan điểm kinh tế và kỹ thuật, yếu tố quan trọng nhất của hệ thống kiểm soát khí thải là bộ phận khử lưu huỳnh khí thải, thường được gọi là hệ thống ướt (máy lọc). Máy hút bụi ướt (máy lọc) giữ lại các oxit lưu huỳnh, là chất ô nhiễm chính được hình thành trong quá trình đốt than.

Ý tưởng thu gom bụi ướt rất đơn giản nhưng trên thực tế lại khó khăn và tốn kém. Một chất kiềm, thường là vôi hoặc đá vôi, được trộn với nước và dung dịch này được phun vào dòng khí thải. Ôxit lưu huỳnh có trong khí thải được các hạt kiềm hấp thụ và thoát ra khỏi dung dịch dưới dạng trơ sulfite hoặc canxi sunfat (thạch cao). Thạch cao có thể dễ dàng loại bỏ hoặc nếu đủ sạch, có thể được bán trên thị trường làm vật liệu xây dựng. Trong các hệ thống lọc phức tạp và đắt tiền hơn, cặn thạch cao có thể được chuyển đổi thành axit sulfuric hoặc lưu huỳnh nguyên tố, những sản phẩm hóa học có giá trị hơn. Từ năm 1978, việc lắp đặt thiết bị lọc khí là bắt buộc tại tất cả các nhà máy nhiệt điện đang xây dựng sử dụng nhiên liệu than nghiền. Kết quả là ngành năng lượng Hoa Kỳ hiện có nhiều cơ sở lắp đặt máy lọc hơn so với phần còn lại của thế giới.
Chi phí của hệ thống lọc khí tại các trạm mới thường là 150-200 USD cho mỗi 1 kW công suất lắp đặt. Việc lắp đặt thiết bị lọc tại các trạm hiện có, ban đầu được thiết kế không có thiết bị lọc khí ướt, tốn kém hơn 10-40% so với tại các trạm mới. Chi phí vận hành của máy lọc khí khá cao, bất kể chúng được lắp đặt ở nhà máy cũ hay mới. Máy lọc tạo ra một lượng lớn bùn thạch cao phải được giữ lại trong các ao lắng hoặc xử lý tại các bãi chứa, tạo ra một vấn đề môi trường mới. Ví dụ, một nhà máy nhiệt điện có công suất 1000 MW, hoạt động bằng than cứng chứa 3% lưu huỳnh, thải ra nhiều bùn mỗi năm đến mức có thể bao phủ một diện tích 1 km2 với lớp dày khoảng 1 m.
Ngoài ra, hệ thống làm sạch bằng khí ướt tiêu tốn nhiều nước (ở nhà máy 1000 MW, lưu lượng nước khoảng 3800 l/phút), thiết bị và đường ống thường bị tắc nghẽn, ăn mòn. Những yếu tố này làm tăng chi phí vận hành và giảm độ tin cậy của hệ thống tổng thể. Cuối cùng, trong các hệ thống lọc khí, từ 3 đến 8% năng lượng do trạm tạo ra được dùng để điều khiển máy bơm và máy hút khói cũng như đốt nóng khí thải sau khi làm sạch khí, điều này cần thiết để ngăn chặn sự ngưng tụ và ăn mòn trong ống khói.
Việc áp dụng rộng rãi máy lọc khí trong ngành năng lượng của Mỹ không hề dễ dàng và cũng không hề rẻ. Việc lắp đặt máy chà sàn đầu tiên có độ tin cậy kém hơn đáng kể so với các thiết bị khác của nhà máy, vì vậy các bộ phận của hệ thống máy chà sàn được thiết kế với mức độ an toàn và độ tin cậy cao. Một số khó khăn liên quan đến việc lắp đặt và vận hành máy chà sàn có thể là do việc áp dụng công nghệ chà sàn công nghiệp đã được bắt đầu quá sớm. Đến nay, sau 25 năm kinh nghiệm, độ tin cậy của hệ thống máy chà sàn mới đạt mức chấp nhận được.
Giá thành của các nhà máy nhiệt điện than tăng không chỉ vì cần có hệ thống kiểm soát khí thải mà còn vì bản thân chi phí xây dựng cũng tăng vọt. Ngay cả khi tính đến lạm phát, đơn giá công suất lắp đặt của các nhà máy nhiệt điện đốt than hiện nay đã cao gấp ba lần so với năm 1970. Trong 15 năm qua, “kinh tế nhờ quy mô”, tức là lợi ích của việc xây dựng các nhà máy điện lớn, đã bị phủ nhận bởi sự gia tăng đáng kể trong chi phí xây dựng. Một phần của sự gia tăng này phản ánh chi phí tài trợ cao cho các dự án vốn dài hạn.

Tác động của việc chậm trễ dự án có thể thấy rõ ở các công ty năng lượng Nhật Bản. Các công ty Nhật Bản thường hoạt động hiệu quả hơn so với các đối tác Mỹ trong việc giải quyết các vấn đề về tổ chức, kỹ thuật và tài chính thường làm trì hoãn việc đưa vào vận hành các dự án xây dựng lớn. Tại Nhật Bản, một nhà máy điện có thể được xây dựng và vận hành trong 30-40 tháng, trong khi ở Mỹ, một nhà máy có cùng công suất thường cần 50-60 tháng. Với thời gian thực hiện dự án dài như vậy, chi phí của một nhà máy mới đang được xây dựng (và do đó, chi phí vốn cố định) hóa ra có thể so sánh với vốn cố định của nhiều công ty năng lượng Hoa Kỳ.

Vì vậy, các công ty điện lực đang tìm cách giảm chi phí xây dựng các nhà máy phát điện mới, đặc biệt bằng cách sử dụng các nhà máy mô-đun công suất nhỏ hơn có thể nhanh chóng vận chuyển và lắp đặt trên nhà máy hiện có để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Những nhà máy như vậy có thể được đưa vào hoạt động trong thời gian ngắn hơn và do đó thu hồi vốn nhanh hơn, ngay cả khi lợi tức đầu tư không đổi. Chỉ lắp đặt các mô-đun mới khi cần tăng công suất hệ thống có thể giúp tiết kiệm ròng lên tới 200 USD mỗi kW, mặc dù tính kinh tế nhờ quy mô bị mất khi sử dụng lắp đặt công suất thấp.
Để thay thế cho việc xây dựng các cơ sở phát điện mới, các công ty điện lực cũng đã tân trang lại các nhà máy điện hiện có để cải thiện hiệu suất và kéo dài thời gian sử dụng. Chiến lược này đương nhiên đòi hỏi chi phí vốn thấp hơn so với việc xây dựng các trạm mới. Xu hướng này cũng hợp lý vì các nhà máy điện được xây dựng cách đây khoảng 30 năm vẫn chưa lỗi thời về mặt đạo đức. Trong một số trường hợp, chúng thậm chí còn hoạt động với hiệu suất cao hơn vì không được trang bị máy lọc. Các nhà máy điện cũ ngày càng trở nên quan trọng trong lĩnh vực năng lượng của đất nước. Năm 1970, chỉ có 20 cơ sở sản xuất điện ở Mỹ có tuổi đời trên 30 năm. Đến cuối thế kỷ này, 30 năm sẽ là tuổi trung bình của các nhà máy nhiệt điện than.

Các công ty năng lượng cũng đang tìm cách giảm chi phí vận hành nhà máy. Để ngăn ngừa thất thoát năng lượng, cần đưa ra cảnh báo kịp thời về tình trạng suy giảm hiệu suất của các khu vực quan trọng nhất của cơ sở. Do đó, việc giám sát liên tục tình trạng của các bộ phận và hệ thống trở thành một phần quan trọng của dịch vụ vận hành. Việc giám sát liên tục các quá trình mài mòn, ăn mòn và xói mòn tự nhiên như vậy cho phép người vận hành nhà máy thực hiện các biện pháp kịp thời và ngăn ngừa sự cố khẩn cấp của nhà máy điện. Tầm quan trọng của các biện pháp này có thể được đánh giá đúng đắn khi xem xét, ví dụ, việc buộc phải ngừng hoạt động một nhà máy đốt than 1.000 MW có thể gây ra tổn thất 1 triệu USD mỗi ngày cho công ty điện lực, chủ yếu là do năng lượng không được tạo ra phải được cắt giảm. được bù đắp bằng cách cung cấp điện từ các nguồn đắt tiền hơn.

Việc tăng đơn giá vận chuyển, chế biến than và loại bỏ xỉ đã khiến chất lượng than (được xác định bởi hàm lượng ẩm, lưu huỳnh và các khoáng chất khác) trở thành yếu tố quan trọng, quyết định đặc tính vận hành và tính kinh tế của nhà máy nhiệt điện. Mặc dù than chất lượng thấp có thể có giá thấp hơn than chất lượng cao nhưng để sản xuất ra cùng một lượng năng lượng điện thì chi phí sẽ cao hơn đáng kể. Chi phí vận chuyển khối lượng than chất lượng thấp lớn hơn có thể bù đắp lợi ích do giá than thấp hơn. Ngoài ra, than cấp thấp thường tạo ra nhiều chất thải hơn than cấp cao nên chi phí loại bỏ xỉ cao hơn. Cuối cùng, thành phần than cấp thấp có sự biến động lớn, gây khó khăn cho việc “điều chỉnh” hệ thống nhiên liệu của trạm để hoạt động với hiệu suất cao nhất có thể; trong trường hợp này, hệ thống phải được điều chỉnh để có thể hoạt động bằng than có chất lượng kém nhất như mong đợi.
Trong các nhà máy điện đang vận hành, chất lượng than có thể được cải thiện hoặc ít nhất là ổn định bằng cách loại bỏ một số tạp chất, chẳng hạn như khoáng chất có chứa lưu huỳnh, trước khi đốt. Trong các nhà máy xử lý, than “bẩn” đã nghiền được tách khỏi tạp chất bằng nhiều phương pháp khai thác sự khác biệt về trọng lượng riêng hoặc các đặc tính vật lý khác của than và tạp chất.

Bất chấp những nỗ lực này nhằm cải thiện hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện đốt than hiện có, Hoa Kỳ sẽ cần bổ sung thêm 150.000 MW công suất phát điện vào cuối thế kỷ nếu nhu cầu điện tăng với tốc độ dự kiến là 2,3% mỗi năm. . Để duy trì tính cạnh tranh của than trong thị trường năng lượng ngày càng mở rộng, các công ty điện lực sẽ phải áp dụng các phương pháp đốt than tiên tiến, mới, hiệu quả hơn các phương pháp đốt than truyền thống theo ba cách chính: ít ô nhiễm hơn, thời gian xây dựng nhà máy ngắn hơn và cải thiện hiệu suất nhà máy và hiệu suất. .

ĐỐT THAN TRÊN LỚP CHẤT LỎNG làm giảm nhu cầu sử dụng các nhà máy phụ trợ để làm sạch khí thải của nhà máy điện.
Một lớp sôi của hỗn hợp than và đá vôi được tạo ra trong lò hơi nhờ luồng không khí trong đó các hạt rắn được trộn và lơ lửng, tức là chúng hoạt động giống như trong chất lỏng sôi.
Trộn hỗn loạn đảm bảo đốt cháy hoàn toàn than; trong trường hợp này, các hạt đá vôi phản ứng với oxit lưu huỳnh và giữ lại khoảng 90% lượng oxit này. Do các cuộn dây đốt nóng của nồi hơi tiếp xúc trực tiếp với tầng sôi của nhiên liệu nên quá trình tạo hơi diễn ra với hiệu suất cao hơn so với các nồi hơi thông thường hoạt động bằng than nghiền.
Ngoài ra, nhiệt độ đốt than trong tầng sôi thấp hơn, giúp ngăn chặn sự tan chảy của xỉ lò hơi và giảm sự hình thành oxit nitơ.

KHÍ HÓA THAN có thể được thực hiện bằng cách đun nóng hỗn hợp than và nước trong môi trường có oxy. Sản phẩm của quá trình này là một loại khí bao gồm chủ yếu là carbon monoxide và hydro. Khi khí đã được làm mát, loại bỏ các hạt vật chất và khử lưu huỳnh, nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho tua bin khí và sau đó tạo ra hơi cho tua bin hơi nước (chu trình hỗn hợp).
Nhà máy chu trình hỗn hợp thải ra ít chất ô nhiễm vào khí quyển hơn so với nhà máy nhiệt điện đốt than thông thường.

Hiện nay, hơn chục phương pháp đốt than với hiệu suất cao hơn và ít gây hại cho môi trường đang được phát triển. Triển vọng nhất trong số đó là đốt tầng sôi và khí hóa than. Quá trình đốt theo phương pháp đầu tiên được thực hiện trong lò của nồi hơi, được thiết kế sao cho than nghiền trộn với các hạt đá vôi được duy trì phía trên ghi lò ở trạng thái lơ lửng (“giả hóa lỏng”) bằng không khí hướng lên mạnh mẽ. chảy. Các hạt lơ lửng hoạt động về cơ bản giống như trong chất lỏng sôi, nghĩa là chúng chuyển động hỗn loạn, đảm bảo hiệu quả cao của quá trình đốt cháy. Các đường ống nước của nồi hơi như vậy tiếp xúc trực tiếp với “tầng sôi” của nhiên liệu đốt, do đó một phần lớn nhiệt được truyền bằng dẫn nhiệt, hiệu quả hơn nhiều so với truyền nhiệt bức xạ và đối lưu trong lò hơi. nồi hơi thông thường.

Lò hơi có lò đốt than ở tầng sôi có diện tích bề mặt truyền nhiệt của ống lớn hơn so với lò hơi thông thường chạy bằng than nghiền, cho phép giảm nhiệt độ trong lò và do đó làm giảm nhiệt độ trong lò. sự hình thành các oxit nitơ. (Trong khi nhiệt độ trong nồi hơi thông thường có thể trên 1650 °C, thì trong nồi hơi đốt tầng sôi, nhiệt độ nằm trong khoảng 780-870 °C.) Hơn nữa, đá vôi trộn với than liên kết 90% hoặc hơn lượng lưu huỳnh được giải phóng. từ than trong quá trình đốt cháy, vì nhiệt độ vận hành thấp hơn sẽ thúc đẩy phản ứng giữa lưu huỳnh và đá vôi tạo thành sulfite hoặc canxi sunfat. Bằng cách này, các chất có hại cho môi trường hình thành khi đốt than sẽ được trung hòa tại thời điểm hình thành, tức là trong lò.
Ngoài ra, nồi hơi đốt tầng sôi, theo thiết kế và nguyên lý vận hành, ít nhạy cảm hơn với những biến động về chất lượng than. Lò đốt của lò hơi đốt than nghiền thông thường tạo ra một lượng xỉ nóng chảy rất lớn, thường làm tắc nghẽn các bề mặt truyền nhiệt và do đó làm giảm hiệu suất và độ tin cậy của lò hơi. Trong nồi hơi đốt tầng sôi, than đốt ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của xỉ và do đó vấn đề xỉ làm tắc nghẽn các bề mặt gia nhiệt thậm chí không phát sinh. Những nồi hơi như vậy có thể hoạt động bằng than chất lượng thấp hơn, trong một số trường hợp có thể giảm đáng kể chi phí vận hành.
Phương pháp đốt tầng sôi được thực hiện dễ dàng trong các nồi hơi mô-đun có sản lượng hơi thấp. Theo một số ước tính, mức đầu tư cho một nhà máy nhiệt điện có nồi hơi nhỏ gọn hoạt động theo nguyên lý tầng sôi có thể thấp hơn 10-20% so với mức đầu tư cho một nhà máy nhiệt điện truyền thống có cùng công suất. Tiết kiệm đạt được bằng cách giảm thời gian xây dựng. Ngoài ra, công suất của một trạm như vậy có thể dễ dàng tăng lên khi tải điện tăng lên, điều này rất quan trọng đối với những trường hợp chưa xác định trước được mức độ phát triển của nó trong tương lai. Vấn đề quy hoạch cũng được đơn giản hóa vì các hệ thống lắp đặt nhỏ gọn như vậy có thể được lắp đặt nhanh chóng ngay khi có nhu cầu tăng sản lượng điện.
Nồi hơi đốt tầng sôi cũng có thể được tích hợp vào các nhà máy điện hiện có khi cần tăng công suất phát điện nhanh chóng. Ví dụ, công ty năng lượng Northern States Power đã chuyển đổi một trong những nồi hơi đốt than nghiền thành bột tại nhà máy thành những chiếc. Minnesota trong nồi hơi tầng sôi. Việc tân trang lại được thực hiện với mục đích tăng công suất của nhà máy điện lên 40%, giảm yêu cầu về chất lượng nhiên liệu (lò hơi thậm chí có thể hoạt động bằng rác thải địa phương), làm sạch khí thải triệt để hơn và kéo dài tuổi thọ của nhà máy lên 40 năm.
Trong 15 năm qua, công nghệ sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện được trang bị riêng nồi hơi đốt tầng sôi đã mở rộng từ các nhà máy thí điểm và thí điểm nhỏ sang các nhà máy “trình diễn” lớn. Nhà máy này có tổng công suất 160 MW, do Chính quyền Thung lũng Tennessee, Duke Power và Khối thịnh vượng chung Kentucky hợp tác xây dựng; Hiệp hội Điện Colorado-Ute, Inc. đưa vào vận hành một nhà máy phát điện công suất 110 MW với nồi hơi đốt tầng sôi. Nếu hai dự án này, cũng như dự án của Northern States Power, một liên doanh thuộc khu vực tư nhân với tổng vốn khoảng 400 triệu USD, thành công thì rủi ro kinh tế liên quan đến việc sử dụng nồi hơi tầng sôi trong ngành điện sẽ giảm đáng kể. .
Tuy nhiên, một phương pháp khác đã tồn tại ở dạng đơn giản hơn vào giữa thế kỷ 19, đó là khí hóa than để tạo ra khí “cháy sạch”. Loại khí này thích hợp để thắp sáng và sưởi ấm và được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ trước Thế chiến thứ hai, cho đến khi nó được thay thế bằng khí tự nhiên.
Ban đầu, quá trình khí hóa than đã thu hút sự chú ý của các công ty năng lượng, họ hy vọng sử dụng phương pháp này để tạo ra loại nhiên liệu đốt cháy mà không gây lãng phí và do đó không bị cọ rửa. Hiện nay rõ ràng là quá trình khí hóa than có một lợi thế quan trọng hơn: các sản phẩm đốt nóng của khí máy phát điện có thể được sử dụng trực tiếp để chạy các tua bin khí. Đổi lại, nhiệt thải của các sản phẩm cháy sau tua bin khí có thể được tận dụng để tạo ra hơi làm chạy tua bin hơi. Sự kết hợp giữa tua bin khí và hơi nước này, được gọi là chu trình hỗn hợp, hiện là một trong những cách hiệu quả nhất để sản xuất năng lượng điện.
Khí thu được từ quá trình khí hóa than và không chứa lưu huỳnh và các hạt vật chất là nhiên liệu tuyệt vời cho tua bin khí và giống như khí tự nhiên, đốt cháy hầu như không có chất thải. Hiệu suất cao của chu trình hỗn hợp bù đắp cho những tổn thất không thể tránh khỏi liên quan đến việc chuyển đổi than thành khí đốt. Hơn nữa, nhà máy chu trình hỗn hợp tiêu thụ ít nước hơn đáng kể vì 2/3 năng lượng được tạo ra bởi tua bin khí, không cần nước, không giống như tua bin hơi nước.
Khả năng tồn tại của các nhà máy điện chu trình hỗn hợp hoạt động theo nguyên lý khí hóa than đã được chứng minh bằng kinh nghiệm vận hành trạm “Nước mát” Nam California Edison. Nhà máy này có công suất khoảng 100 MW, được đưa vào vận hành từ tháng 5 năm 1984. Nhà máy có thể hoạt động bằng nhiều loại than khác nhau. Khí thải của trạm này có độ tinh khiết không khác gì so với khí thải của trạm xăng tự nhiên lân cận. Hàm lượng oxit lưu huỳnh trong khí thải được giữ ở mức thấp hơn mức yêu cầu nhờ hệ thống thu hồi lưu huỳnh phụ trợ, hệ thống này loại bỏ gần như toàn bộ lưu huỳnh có trong nhiên liệu cấp liệu và tạo ra lưu huỳnh sạch cho mục đích công nghiệp. Sự hình thành các oxit nitơ được ngăn chặn bằng cách thêm nước vào khí trước khi đốt, làm giảm nhiệt độ đốt của khí. Hơn nữa, than chưa cháy hết còn lại trong lò khí hóa sẽ được nung chảy thành vật liệu thủy tinh trơ, khi nguội sẽ đáp ứng các quy định về chất thải rắn của California.
Ngoài hiệu suất cao hơn và ít ô nhiễm môi trường hơn, các nhà máy chu trình hỗn hợp còn có một ưu điểm khác: chúng có thể được xây dựng theo nhiều giai đoạn, do đó công suất lắp đặt được tăng lên theo khối. Tính linh hoạt trong xây dựng này làm giảm nguy cơ đầu tư quá mức hoặc dưới mức liên quan đến tốc độ tăng trưởng nhu cầu điện không ổn định. Ví dụ, giai đoạn đầu tiên của công suất lắp đặt có thể chạy bằng tua-bin khí và sử dụng dầu hoặc khí tự nhiên thay vì than làm nhiên liệu nếu giá hiện tại của các sản phẩm này thấp. Sau đó, khi nhu cầu về điện tăng lên, nồi hơi nhiệt thải và tua bin hơi nước được đưa vào vận hành bổ sung, điều này sẽ không chỉ làm tăng công suất mà còn tăng hiệu suất của nhà máy. Sau đó, khi nhu cầu điện tăng trở lại, có thể xây dựng nhà máy khí hóa than tại nhà máy.
Vai trò của các nhà máy nhiệt điện đốt than là một chủ đề quan trọng khi đề cập đến việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và con đường phát triển kinh tế. Những khía cạnh này của vấn đề hiện tại không nhất thiết phải xung đột với nhau. Kinh nghiệm sử dụng quy trình công nghệ mới đốt than cho thấy có thể giải quyết thành công, đồng thời các vấn đề về bảo vệ môi trường, giảm giá thành điện năng. Nguyên tắc này đã được tính đến trong báo cáo chung giữa Mỹ và Canada về mưa axit công bố năm ngoái. Dựa trên các đề xuất của báo cáo, Quốc hội Hoa Kỳ hiện đang xem xét thành lập một sáng kiến quốc gia lớn nhằm chứng minh và thực hiện các quy trình đốt than sạch. Sáng kiến này sẽ kết hợp vốn tư nhân với đầu tư liên bang, nhằm mục đích đưa các quy trình đốt than mới, bao gồm nồi hơi tầng sôi và máy khí hóa, vào sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vào những năm 1990. Tuy nhiên, ngay cả với việc sử dụng rộng rãi các quy trình đốt than mới trong tương lai gần, nhu cầu điện ngày càng tăng cũng không thể được đáp ứng nếu không có một loạt các biện pháp phối hợp nhằm tiết kiệm điện, điều tiết mức tiêu thụ và tăng năng suất của các nhà máy nhiệt điện hiện có đang hoạt động trên nguyên tắc truyền thống. Các vấn đề kinh tế và môi trường tiếp tục có khả năng dẫn đến sự phát triển công nghệ hoàn toàn mới khác về cơ bản với những gì được mô tả ở đây. Trong tương lai, các nhà máy nhiệt điện than có thể trở thành doanh nghiệp tổng hợp xử lý tài nguyên thiên nhiên. Các doanh nghiệp như vậy sẽ xử lý nhiên liệu địa phương và các tài nguyên thiên nhiên khác, đồng thời sản xuất điện, nhiệt và các sản phẩm khác nhau dựa trên nhu cầu của nền kinh tế địa phương. Ngoài nồi hơi đốt tầng sôi và nhà máy khí hóa than, các doanh nghiệp này sẽ được trang bị hệ thống chẩn đoán kỹ thuật điện tử và hệ thống điều khiển tự động, ngoài ra, sẽ được hưởng lợi từ việc sử dụng hầu hết các sản phẩm phụ của quá trình đốt than.

Vì vậy, khả năng cải thiện các yếu tố kinh tế và môi trường của sản xuất điện dựa trên than là rất rộng. Tuy nhiên, việc khai thác kịp thời những cơ hội này còn phụ thuộc vào việc liệu chính phủ có thể theo đuổi một chính sách cân bằng về sản xuất năng lượng và bảo vệ môi trường để tạo ra những động lực cần thiết cho ngành điện hay không. Phải cẩn thận để đảm bảo rằng các quy trình đốt than mới được phát triển và thực hiện một cách hợp lý, với sự hợp tác của các công ty năng lượng chứ không phải theo cách tương tự như trường hợp áp dụng phương pháp làm sạch khí bằng máy lọc. Tất cả điều này có thể đạt được bằng cách giảm thiểu chi phí và rủi ro thông qua thiết kế, thử nghiệm và cải tiến các nhà máy thí điểm quy mô nhỏ, sau đó là thương mại hóa rộng rãi các hệ thống đã phát triển.