Исследование целесообразности сочетания солнечной электростанции с реактором малой мощности для опреснения морской воды

В статье рассматривается технико-экономический анализ установки по опреснению морской воды. Источником энергии на предлагаемой станции является сочетание солнечной и атомной видов энергии, поскольку они являются одними из наиболее экологически чистых источников энергии по сравнению с электростанциями, работающими на ископаемом топливе. Источником ядерной энергии в данном исследовании является модульный реактор малой мощности (ММР). В состав комбинированной установки входит гибридная система опреснения морской воды: либо сочетание установки обратного осмоса с установкой многоступенчатой дистилляции (RO+MED), либо установка обратного осмоса с установкой дистилляции мгновенным вскипанием (RO+MSF). Реакторы малой мощности можно использовать не только для производства электроэнергии, но и для других, неэлектрических применений, поскольку они производят высокотемпературный пар для промышленных процессов (например, для производства водорода и опреснения морской воды). Реакторы малой мощности также считаются экономически более эффективными, безопасными, более гибкими и имеют большее количество применений по сравнению с реакторами большой мощности. Проводимый в работе анализ основан на расчете экономической стоимости одного кубометра пресной воды при использовании гибридной опреснительной установки и сравнении результатов с результатами, полученными в результате использования опреснительной установки, интегрированной с электростанцией, использующей исключительно ядерную энергию в качестве энергоисточника на базе реактора ВВЭР-1200. Также в данном исследовании рассматривается влияние степени гибридизации, то есть отношения мощности, используемой от солнечной энергии, к мощности, используемой от ядерной энергии, на стоимость опреснения одного кубометра воды, а также на качество опресненной воды.

1. Naterer G.F., DIncer I., Zamfirescu C. Worldwide Nuclear Energy Research Programs. Hydrogen Production from Nuclear Energy. Springer-Verlag London Ltd, 2013. Р. 65–97. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-4938-5

2. Lindroos T.J., Pursiheimo E., Sahlberg V., Tulkki V. A techno-economic assessment of NuScale and DHR-400 reactors in a district heating and cooling grid. Energy Sources. Part B: Economics, Planning, and Policy. 2019;14(1):13–24. https://doi.org/10.1080/15567249.2019.159

3.

4. Vujić J., Bergmann R.M., Škoda R., Miletić M. Small modular reactors: Simpler, safer, cheaper? Energy. 2012;45(1):288–295. https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.01.078

5. Devanand A., Kraft M., Karimi I.A. Optimal site selection for modular nuclear power plants. Computers and Chemical Engineering. 2019;125:339–350. https://doi.org/10.1016/j.comp

6. chemeng.2019.03.024

7. Nian V. The prospects of small modular reactors in Southeast Asia. Progress in Nuclear Energy. 2017;98:131–142. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2017.03.010

8. Hossam-Eldin A., El-Nashar A., Ismaiel A. Investigation into Economical Desalination Using Optimized Hybrid Renewable Energy System. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2012;43(1):1393–1400. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2012.05.019

9. Helal A., Al-Malek S., E. Al-Katheeri Economic feasibility of alternative designs of a PV-RO desalination unit for remote areas in the United Arab Emirates. Desalination. 2008;221(1-3):1–16. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.01.064

10. Ahmed A. Hossam-Eldin, Kamal A. Abed, Karim H. Youssef, Hossam Kotb. Techno-economic optimization and new modeling technique of PV-Wind-Reverse osmosis desalination plant at variable load conditions, International Journal of Environmental Science and Development. 2019;10(8):223–230. https://doi.org/10.18178/ijesd.2019.10.8.1177

11. Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б. Выбор электрооборудования автономной фотоэлектрической системы с использованием программного обеспечения PVsyst. Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2020;20(2):77–88. https://doi.org/10.14529/power200207

12. Saleh M.M., Abdelrazek A.A., Mohammed A.F., Sokolova E.A. A Solution to the problem of fresh water shortage in Egypt using nuclear desalination. Proceedings of the 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics. Electrical and Power Engineering. REEPE 2024. https://doi.org/10.1109/REEPE60449.2024.10479700

13. Steigerwald B., Weibezahn J., Slowik M., von Hirschhausen C. uncertainties in estimating production costs of future nuclear technologies: A model-based analysis of small modular reactors. Energy. 2023;281:128204. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128204