"RISIKO AIR DAN IKLIM UNTUK
PEMBANGKIT LISTRIK DENGAN PENANGKAPAN DAN PENYIMPANAN KARBON"
Tahun : 2016
Penulis : E A Byers, J W Hall, J M Amezaga,G M O’Donnell and A Leathard
Publikasi : 12 February 2016
Reviewer : Dina
Aulia (170204001)
Abstrak Artikel :
Penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS) memberikan kesempatan
untuk meminimalkan emisi karbon atmosfer dari pembangkit listrik tenaga bahan
bakar fosil. Namun, CCS meningkatkan penggunaan air pendingin dan beberapa
studi telah mensimulasikan dampak potensial aliran rendah pada keandalan
pembangkit listrik CCS. Kami menyajikan kerangka kerja untuk mensimulasikan
dampak variabilitas hidrologi alami dan perubahan iklim pada ketersediaan air
untuk portofolio kapasitas CCS dan teknologi pendinginan. Metode ini diterapkan
ke Sungai Trent, pedalaman terbesar di Inggris sumber air pendingin untuk
kapasitas pembangkit listrik. Di bawah skenario perubahan iklim emisi sedang,
pengurangan median yang diproyeksikan dalam aliran sungai oleh 2040s adalah 43%
untuk q 99.9 aliran sangat rendah dan 31% dalam abstraksi tidak dapat
disublisensikan antara q 99.9 dan Q91.
Dengan perkembangan CCS, abstraksi air
pendingin diproyeksikan untuk meningkatkan, kemungkinan melebihi air yang
tersedia untuk semua pengguna oleh 2030s-2040s. Defisit berkurang ketika
basah/kering menara hibrida pendinginan yang digunakan, yang dapat meningkatkan
kehandalan pada aliran rendah. Kami juga menjelajahi alternatif rezim perizinan
air, saat ini dianggap oleh pemerintah Inggris. Perubahan iklim dan
meningkatnya kebutuhan pendinginan, secara individu dan risiko bersama hadir
yang akan menonjol pada 2030s, jika tidak terjawab. Risiko ini dapat dikelola
jika abstraksi air efisien diprioritaskan ketika persediaan terbatas
Hasil Penelitian Artikel :
Penangkapan dan penyimpanan karbon
teknologi (CCS) menawarkan potensi yang signifikan untuk mengurangi emis gas
rumah kaca dari batubara, gas-fired atau biomassa pembangkit listrik, meskipun
belum belum commercia-termobilisasi pada skala yang lebih besar dari 120 Mwe.
Coal con-upeti 44% dari emisi yang berhubungan dengan energi global, dengan
konsumsi diharapkan meningkat 50% oleh 2040. Satu penghalang untuk pengembangan
CCS adalah keyakinan bahwa peningkatan tuntutan air pendingin dapat dipenuhi,
terutama pada saat aliran rendah. Perubahan iklim diperkirakan akan berdampak
pada pola masa depan curah hujan dan penguapan, dengan model iklim yang
menunjukkan kemungkinan perubahan pada mean, varians dan musiman hujan-jatuh
dan evapotranspiration.
Mengurangi ketergantungan pada air
tawar untuk Cool-ing merupakan langkah penting untuk meningkatkan ketahanan
kapasitas generasi ke dampak yang diharapkan dari perubahan iklim, seperti
aliran rendah, kekeringan dan aliran arus yang lebih tinggi. Di Inggris, saat
ini 63% dari kapasitas generasi thermoelectric terletak di sungai, dua-pertiga
dari yang berada di non-pasang air tawar mencapai. Dari 2007 – 2011, sekitar 200 000 ml yr − 1
air tawar diabstraksikan oleh pembangkit listrik thermoelectric, dimana sekitar
60% dikonsumsi
Hal ini mungkin menurun dalam
beberapa tahun terakhir, karena decom-perutusan dari 11 Gwe dari tanaman kurang
efisien di bawah Uni Eropa besar pabrik pembakaran Directive (lcpd, 2001/80/EC). Namun, konsumsi air tawar dari daya termal
bisa meningkat jauh dengan widescale adopsi dari CCS, dengan berpotensi
penggandaan konsumsi air tawar dari 2010. Trent telah menjadi penting sumber
air dingin-ing di Inggris sejak tahun 1940-an, dengan sepuluh secara bersamaan
tanaman operasional pada 1970-an. CUR-menurun Trent mendukung kapasitas paling
generasi dari setiap sungai di Inggris, dengan 4,65 Gwe di hamparan air tawar,
dan 8 Gwe di membentang dengan pengaruh pasang surut.
Dua rezim baru yang dipertimbangkan,
Current System Plus (CSP) dan air saham, dimaksudkan untuk lebih dinamis dan
responsif: untuk memfasilitasi perdagangan air; untuk beradaptasi dengan
tekanan seperti perubahan iklim dan pertumbuhan popula-tion; dan untuk
melembutkan ambang mendadak yang membatasi arus (HOF) pembatasan pada abstrac
yang dikenakan. Tingkat HOF umumnya digunakan oleh regulator air dan lingkungan
di seluruh dunia (sering disebut sebagai aliran lingkungan, arus instream,
aliran minimum [46]) untuk membatasi abstraksi ketika debit Sungai jatuh di
bawah tingkat ambang batas. Hal ini memastikan bahwa sumber daya yang cukup tersedia di hilir
untuk tujuan ekonomi dan lingkungan. Di Inggris dan Wales, aturan untuk
menetapkan ambang batas ini umumnya sama, dengan nilai yang dihasilkan bersifat
kal-culated.
Menurut catatan aliran sejarah. Proporsi
aliran Natur-alized yang tersedia untuk abstraksi ditentukan terutama oleh band
sensitivitas abstraksi dan indikator aliran lingkungan [48, 49]. Setelah volume
ini telah dilisensikan kepada abstraksi, volume lebih lanjut dapat dilisensikan
tetapi abstraksi hanya dapat terjadi ketika arus yang lebih tinggi tersedia.
Misalnya, HOF1 sering ditetapkan pada tingkat aliran antara Q90 dan Q95,
masing-masing tingkat aliran yang telah melebihi 90% dan 95% dari waktu. Sebuah
lisensi dengan kondisi HOF kemudian memiliki kurang keamanan pasokan yang
mungkin tidak dapat diterima untuk beberapa industri. model hidrologi yang
terkelupas digunakan untuk menyimulasikan pelepasan biaya harian untuk
tangkapan Trent, yang didorong oleh curah hujan dan potensi penguapan. Model
ini menggunakan karakterisasi dua-lapis dari Catch-ment, yang terdiri dari
lapisan tanah atas merespon cepat dan toko air tanah lambat.
Kinerja struktural model ini
eval-uated dengan mensimulasikan 10 000 parameter set, menggunakan Latin
Hypercube sampling dari rentang yang telah ditetapkan ditetapkan untuk
parameter delapan model (tabel data tambahan S2). Kebaikan-of-fit dari
parameterisasi dievaluasi dengan menggabungkan 5 metrik dalam prosedur
peringkat [53]: The Nash-sutcliffe efisiensi [54], per-terbentuk pada log
berubah mengalir (nselog), keseimbangan massa arus dan perbedaan mutlak antara
simulasi dan aliran diamati untuk Q99, Q95 dan Q90 aliran persentil. Proyeksi
iklim Inggris 2009 (UKCP09) adalah seperangkat prinsip proyeksi perubahan iklim
untuk digunakan dalam penilaian dampak di Inggris [9]. UKCP09 menggunakan
Ensemble fisika terganggu dari General sirkulasi model (GCM) proyeksi yang
account untuk ketidakpastian-ikatan yang timbul dari representasi fisik
Pro-form dan efek dari Variabilitas iklim alami.
Proyeksi probabilitas ini disertai oleh
pembangkit cuaca Stochastic (WG), dilatih pada Klimatologi diamati dan
terganggu oleh faktor perubahan yang berasal dari proyeksi turun-skala [55]. WG
digunakan untuk membuat seri waktu input
harian untuk model hidrologi untuk lima irisan waktu (2020s, 2030s, 2040s,
2050s dan 2080s) di bawah tiga skenario emisi laporan khusus (A1B (rendah),
A1B1 (Medium), A1F (tinggi)). Pada non-pasang air tawar Trent ada
saat ini 3 GWe basah menara didinginkan batubara kekuasaan (Ratcliffe pada Soar
dan Rugeley), dan 1,65 GWe hibrida didinginkan Staythorpe C gabungan siklus gas
turbine (CCGT) pembangkit listrik. Pembangkit listrik pembangunan di Trent
dikembangkan untuk mengeksplorasi kemungkinan berbagai tuntutan air tawar masa
depan dari sektor di sungai dari 2020 untuk 2050 pada langkah waktu 5 tahun.
Pembangkitan listrik dihitung dengan menggunakan 70% faktor beban
tahunan dan 100% faktor beban puncak, konsisten dengan skenario dengan
penetrasi tinggi CCS. Faktor konsumsi adalah sekitar 75% dari nilai abstraksi.
Untuk basah/ pendinginan hibrida kering, tiga mode operasional diasumsikan
untuk menguji sensitivitas operasional saat com-bining aspek kering dan basah
dari sistem pendinginan, corresp-onding ke nilai untuk pendinginan menara
basah. Kisaran ini antara normal (100% penggunaan air dingin basah), dikurangi
(85%) dan rendah (65%-High Mechanical air draft), masing-masing. waktu MRF pelanggaran ' adalah total
jumlah hari yang mengalir harian jatuh di bawah MRF sebagai proporsi dari jumlah
total hari dalam setiap 28 tahun realisasi (dikurangi dari 30 tahun untuk 2
tahun hydro-Logical model spin up periode). Dalam gambar 6 indivi-kotak
ganda-Whisker plot hadir distribusi hasil di seluruh simulasi 100 28 tahun
untuk setiap kombinasi emisi timeslice, 2040s dan 2080s skenario emisi sedang,
respec-tively. Outlier mewakili kasus ekstrim yang timbul dari sampel alam dan
perubahan iklim Varia-bility dalam UKCP09, jadi sementara outliers ini
diharapkan mereka harus digunakan dengan hati-hati.
Salah satu asumsi utama adalah bahwa
ketika menghadapi kekurangan air, operasi pembangkit listrik CCS diprioritaskan
sesuai dengan efisiensi air dalam rangka memaksimalkan output generasi. Tindakan regulasi baik untuk memaksimalkan manfaat
ekonomi ketika air langka, atau untuk meminimalkan risiko keamanan energi,
dapat menetapkan prioritas penggunaan air di dalam sektor. Mekanisme
perdagangan air mendorong efisiensi pasar dengan memungkinkan operator yang
lebih efisien air untuk membeli hak air dari operator yang kurang efisien,
mengingat peningkatan profitabilitas per unit air.
Untuk mempertahankan prinsip yang
sama dari aliran Envir-onmental (dalam hal ini dilindungi oleh EU Water
Framework Directive) dalam perubahan iklim dengan arus rendah, kita memiliki tradeoff
antara ketersediaan volume dan kehandalan volume. Baik volume yang tersedia
untuk abstraksi menurun untuk tingkat keandalan yang sama, atau volume yang
tersedia dipertahankan tetapi dengan keandalan yang berkurang. Pada tahun
1830-an, durasi median aliran di bawah MRF di bulan musim panas diperkirakan
berada di sekitar 5 hari, namun dalam kasus yang lebih ekstrem ini mungkin
lebih dari 15 hari. Salah satu pilihan selama arus rendah yang berkepanjangan,
untuk pengetahuan penulis belum disarankan dalam literatur, akan menjadi
operasi berlanjut sementara dari pembangkit listrik CCS sehingga untuk
mengurangi penggunaan air. Model hidrologi, secara khusus dikembangkan untuk
Ana-Lisis arus rendah, telah menjelajahi berbagai aliran masa depan yang
mungkin dialami di Trent dalam kedua median dan keadaan ekstrim dan di bawah
ketidakpastian emisi. Bahkan proyeksi iklim emisi rendah dalam waktu dekat
(2020s dan 2030s) menunjukkan penurunan substansial dalam q 99,9 aliran dan
volume berikutnya abstraksi tidak dapat disublisensikan, yang mungkin akan
menempatkan bahkan saat ini 4,65 Gwe kapasitas generasi pada risiko yang lebih
besar.
Kesimpulan Artikel :
Penelitian ini telah disimulasikan secara mendalam interaksi antara
penggunaan air sektor listrik dan variabilitas hidrologi, dengan masuknya
ketidakpastian yang cocok atau melebihi sejumlah studi terkemuka [23, 26, 28 – 31,
66 – 70]. Pekerjaan ini telah menggunakan model hidrologi pada cap waktu
harian, dipaksa oleh 100 realisasi dari tiga iklim skenario emisi di timestepmu
setiap hari untuk iris-potong sampai dengan 2080s. Terhadap ini, kinerja yang
dinamis dari lima portofolio kapasitas CCS dengan sistem pendinginan yang
berbeda telah disimulasikan terhadap dua rezim abstraksi yang berbeda, saat ini
sedang dipertimbangkan oleh pemerintah Inggris. Ini khususnya membuat sebuah
novel dan tepat waktu kontribusi untuk ilmu dari perspektif energi air, dan berfungsi
untuk menggambarkan pentingnya mempertimbangkan kebijakan alternatif dan
peraturan dalam mengatasi tantangan energi air global. Dengan pengembangan CCS
sangat banyak di cakrawala, pendekatan proaktif untuk mengelola potensi
peningkatan intensitas air produksi listrik yang diperlukan.
Dengan dampak perubahan iklim yang diharapkan Hidrologi Trent, proyeksi pertumbuhan abstraksi air pendingin
karena pengembangan CCS adalah antici-gundul untuk mencapai batas abstraksi
tidak dapat disublisensikan untuk semua SEC-Tors oleh 2040s. Jika tuntutan air
oleh sektor tidak dibahas, di bawah proyeksi pertumbuhan kami dan iklim
Chan-Ging defisit air pada aliran rendah Q95 di Trent di 2050s adalah dalam
kisaran 42% – 46% untuk bisnis seperti biasa portofolio. Kami menyimpulkan
bahwa pengembangan kapasitas listrik intensif air lebih lanjut di Sungai Trent
air tawar dapat menyajikan risiko pada arus rendah untuk kedua sektor energi
serta pengguna air lainnya, secara signifikan diperparah oleh dampak perubahan
iklim pada hidrologi Sungai Trent. Analy-SIS kami telah menunjukkan bahwa
risiko ini dapat dikurangi, jika:
• Alokasi air diprioritaskan atas dasar efisiensi ketika jumlah
terbatas tersedia (baik melalui mekanisme pasar, koperasi atau regulasi),
sehingga pengguna air yang kurang efisien akan diminta untuk mengurangi
abstraksi sebelum pengguna yang lebih efisien, misalnya dengan memilih CCGT +
CCS di atas batu bara + CCS, atau tanaman berpendingin hibrida di atas
menara yang setara dengan basah.
• Proporsi yang lebih tinggi basah/kering menara hibrida dingin-ing
digunakan pada pembangkit listrik baru, terutama batu bara dan batubara +
CCS, dalam rangka untuk memaksimalkan operasi air-efisien dan meningkatkan
fleksibilitas di bawah arus rendah dan kondisi kekeringan.
• Pengembangan pembangkit listrik CCGT dan CCGT + CCS
diprioritaskan dibandingkan batubara yang setara di bidang potensi tekanan air,
seperti yang ditunjukkan oleh portofolio masa depan gas yang paling efisien
air.
Simulasi dari rezim abstraksi yang berbeda telah menemukan
perbedaan yang sangat kecil antara dua pengaturan alokasi Pro-pose ketika
kapasitas memanfaatkan kemampuan yang disimpulkan di seluruh FDC, tetapi
penilaian pada interval aliran yang berbeda memiliki dampak. Dalam rezim yang
diusulkan, sedikit air dan karenanya kapasitas tersedia di aliran sangat rendah
sementara lebih tersedia di aliran rendah. Perbedaan dalam ketersediaan
kapasitas ini sekarang dapat diteliti oleh regulator dan pengguna air. Operator
dapat mengidentifikasi preferensi antara keduanya tergantung pada operasi yang
diharapkan pada interval aliran yang berbeda dan dalam beberapa bulan.
Keuntungan dari salah satu rezim dalam hal ini mungkin belum diidentifikasi
melalui analisis nilai ekstrem setiap waktu seri. Pekerjaan ini juga membangun sebuah kasus untuk mempertimbangkan
kebutuhan air pendingin dari perkembangan klaster CCS dalam mode yang lebih
terintegrasi. Mengingat bahwa kasus ekonomi untuk CCS didasarkan pada
infrastruktur fasilitas berbagi pipa, kami merekomendasikan bahwa penggunaan
air pendingin dievaluasi dengan cara yang sama sehingga untuk memastikan
mempertahankan-kemampuan dan keandalan sumber daya air dan Elec-Tricity
pasokan.