Vlastník/provozovatel: Prairie State Generating Co., LLC
Energetický areál Prairie State Energy Campus o výkonu 1 600 MW využívá nejnovější uhelnou technologii ke spalování illinoiského uhlí z dolu Lively Grove, který se nachází v sousedství elektrárny. Druhý blok této dvoudílné elektrárny v hodnotě 4,93 miliardy dolarů, jejíž výstavba se plánuje od roku 2001, byl uveden do komerčního provozu v listopadu 2012, čímž byla dokončena největší uhelná elektrárna postavená v USA za posledních 30 let.
Prairie State Energy Campus (PSEC) je pravděpodobně poslední z více bloků uhelných elektráren, které budou v dohledné době v USA postaveny. Poslední nedávno uvedené uhelné elektrárny (600MW elektrárna John W. Turk, Jr. společnosti SWEPCO a 825MW elektrárna Cliffside Unit 6 společnosti Duke Energy) jsou elektrárny s jedním blokem bez pevných plánů na budoucí rozšíření. Posledními uhelnými elektrárnami se dvěma bloky dokončenými jako jeden projekt byly elektrárna Oak Grove společnosti Luminant (2 x 800 MW) a elektrárna Elm Road společnosti We Energies (2 x 615), obě dokončené v roce 2010, ale tím podobnost končí.
Peabody Energy Corp., největší uhelná společnost soukromého sektoru na světě, původně koncipovala plán rozvoje PSEC na počátku roku 2000. Plán počítal se strategickým umístěním elektrárny v sousedství jejích uhelných zásob v Illinoiské pánvi jako prostředku k zajištění budoucích dodávek paliva a k minimalizaci dopadu na sazby způsobené kolísáním tržních cen dodávaného uhlí, včetně dopravy. Odběratelé elektřiny mají prospěch ze stabilních a cenově dostupných sazeb na další desetiletí, protože projekt rovněž zajistil více než třicetileté zásoby uhlí, které se nacházejí v sousedství společnosti PSEC.
Devadesát pět procent vlastnické skupiny společnosti PSEC tvoří veřejné energetické agentury a komunální elektrické podniky, které jsou rozmístěny v osmi státech. Vlastníky Prairie State Energy Campus jsou neziskové veřejné energetické subjekty, mezi něž patří American Municipal Power (23,36 %), Illinois Municipal Electric Agency (15,17 %), Indiana Municipal Power Agency (12,64 %), Kentucky Municipal Power Agency (7,82 %), Missouri Joint Municipal Electric Utility Commission (12,33 %), Northern Illinois Municipal Power Agency (7,60 %), Prairie State Power Inc. (8,22 %), Southern Illinois Power Cooperative (7,90 %) a Peabody Energy (5,06 %) prostřednictvím své dceřiné společnosti Lively Grove Energy. Každý člen vlastnické skupiny odebírá z elektrárny elektřinu úměrně svému vlastnickému podílu a platí stejný podíl na vlastnických a provozních nákladech elektrárny.
Centrální poloha
PSEC se nachází na pozemku o rozloze 1 200 akrů, který zahrnuje jak podzemní důl Lively Grove společnosti Prairie State, tak elektrárnu. Důlní elektrárna, která se nachází asi 50 mil jihovýchodně od St. Louis, spotřebuje ročně ~7 milionů tun uhlí z Illinoiské pánve.
Stavba elektrárny v hodnotě 4,93 miliardy dolarů byla zahájena v květnu 2007 přípravou staveniště po několika letech soudních sporů a právních námitek souvisejících s povolením elektrárny k ochraně ovzduší, které byly nakonec vyřešeny ve prospěch společnosti PSEC. Kupní smlouvy na parogenerátory, parní turbíny a zařízení pro kontrolu kvality ovzduší byly uzavřeny v červnu a červenci 2007. Podzemní uhelný důl byl uveden do provozu v roce 2010. První blok byl uveden do provozu 6. června 2012, druhý blok pak 3. listopadu 2012.
PSEC se skládá ze dvou nadkritických uhelných parogenerátorů vyrobených společností The Babcock & Wilcox Co. Každý parogenerátor dodává hlavní páru o tlaku ~3 800 psia a teplotě 1 055 F na výstupu z přehříváku a dohříváku. Parogenerátory jsou posuvné tlakové jednotky s vyváženým tahem a spirálovou konstrukcí stěn topeniště. Materiály trubek byly vybrány tak, aby vyhovovaly použití uhlí s vysokým obsahem síry z Illinoiské pánve. Nejmodernější zařízení pro regulaci emisí byla navržena a dodána společností Siemens Power Generation Inc. tak, aby odstraňovala 98 % SO2, 90 % NOx a více než 99 % pevných částic, což jsou nejběžnější emise. Systém PSEC využívá původní illinoiské uhlí, které obsahuje více než 9 liber SO2 na milion Btu, a snižuje emise na pouhých 0,182 liber SO2 na milion Btu. Výsledkem jsou emise, které jsou nižší než jedna pětina celostátního průměru stávajících uhelných elektráren.
Uspořádání zařízení pro kontrolu kvality ovzduší začíná hořáky s nízkým obsahem NOx, následuje systém selektivní katalytické redukce pro kontrolu NOx, systém vstřikování aktivního uhlí pro kontrolu rtuti, systém vstřikování hydratovaného vápna pro odstranění kyseliny fluorovodíkové, suchý elektrostatický odlučovač (ESP) pro kontrolu částic, mokré odsíření spalin pro kontrolu SO2 a mokrý ESP pro kontrolu aerosolů. Společnost PSEC údajně vynaložila ~1 miliardu dolarů jen na systémy kontroly kvality ovzduší.
Toshiba International Corp. dodala parní turbogenerátory o nominálním výkonu 877 MW při tlaku spalin 3,0 palce rtuti. Každá parní turbína je odtahová kondenzační jednotka s 3 600 otáčkami za minutu, ohřívacího typu s osmi stupni odběru páry pro ohřev napájecí vody a napájení čerpadel napájecí vody. Elektrické generátory mají jmenovitý výkon 1 020 kVA a jsou to přímo poháněné, dvoupólové, vodíkem chlazené stroje se sekundárním vodním chlazením.
1. Pohodlné uhlí. Uhlí dopravované z dolu se ukládá na uhelnou hromadu rychlostí 2 600 tun za hodinu. S laskavým svolením: Prairie State Generating Co., Ltd.
Výstupní pára z parní turbíny se kondenzuje ve dvouplášťovém, jednotlakém, vodou chlazeném povrchovém kondenzátoru s trubkami z nerezové oceli. Chladicí voda cirkuluje přes kondenzátory a je chlazena chladicími věžemi s mechanickým tahem. Systém oběhové vody pro každou jednotku využívá tři oběhová čerpadla o kapacitě 33 % a jedno pomocné čerpadlo chladicí vody o kapacitě 100 %. Doplňovací voda je dodávána z řeky Kaskaskia, která se nachází asi 15 mil západně od elektrárny. Zásobní rybník má na místě 30denní záložní zásobu vody.
Expresní dodávka
Uhlí z dolu je dopravováno do PSEC a ukládáno na uhelnou hromadu rychlostí 2 600 tun za hodinu pomocí dopravníkového systému. Při běžném provozu je do elektrárny dodáno za 10 hodin dostatečné množství uhlí pro provoz elektrárny po dobu 24 hodin. Uhlí se z hromady uhlí odebírá rychlostí 2 600 tun za hodinu do nárazových zásobníků umístěných v blízkosti každého parního generátoru. Hromada aktivního uhlí pojme za běžných provozních podmínek přibližně 10 dní paliva. V areálu elektrárny byl také vyčleněn prostor pro neaktivní hromadu uhlí, která může skladovat palivo až 60 dní při plném zatížení. Železniční doprava do elektrárny byla nastavena tak, aby v případě delšího přerušení dodávek uhlí z dolu bylo možné zajistit externí dodávky uhlí v kvalitě stanovené v povolení elektrárny k ochraně ovzduší.
Popílek a popílek z kotlů a systémů řízení kvality ovzduší se shromažďují a kombinují s odpady produkovanými systémy odsíření spalin a dopravují se do skladu zbytků po spalování uhlí (CCR). Odpadní vody produkované elektrárnou, jako je odfuk kotle a chladicí věže, se znovu používají v systémech manipulace s popelem a odsíření spalin. Železniční doprava se využívá také pro dodávku vápence a likvidaci CCRs. Společnost PSEC ukládá své CCR do nově vybudovaného monofillu Near Field, který byl vybudován podle norem Illinoiské agentury pro ochranu životního prostředí a který se nachází v přímém sousedství elektrárny. CCR jsou do Near Field přepravovány pomocí dopravníku, což dále snižuje potřebu železniční přepravy. Společnost PSGC také udržuje Jordan Grove, plně obloženou a spravovanou monofilní skládku 12 mil jižně od areálu.
Revidovaná a pozměněná verze
PSEC, stejně jako každý kontroverzní projekt výroby energie, zaznamenala zpoždění způsobená právními problémy při povolování a zpožděním výstavby. Společnosti Bechtel Power Corp. a Prairie State Generating Co. s.r.o. původně uzavřely smlouvu o inženýrských pracích a dodávkách materiálu (EPC) s cílovým datem dokončení, cenou a dalšími požadavky na plnění. V červenci 2010 byla uzavřena revidovaná a pozměněná dohoda EPC se zaručeným harmonogramem dokončení, která stanovila celkové náklady projektu pro společnost PSEC na 3,999 miliardy dolarů bez započtení nákladů na rozvoj dolu. Podle agentury Fitch, ratingové agentury pro většinu vlastnické skupiny, byly dodatečné náklady na projekt zmírněny dodatečnou ochranou, kterou poskytla pozměněná smlouva o výstavbě.
Náklady na projekt jsou jistě vyšší, než se původně předpokládalo na počátku roku 2000 pro uhelnou elektrárnu tohoto rozsahu, ale stále jsou mnohem levnější než v případě integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu – jediné další možnosti spalování dostupného uhlí z Illinoiské pánve -, jejíž U.
V současné době, kdy je elektrárna v provozu, se však majitelé elektrárny mohou těšit na spolehlivou elektřinu s malým rizikem zdražení paliva po dobu příštích 30 let. Kromě toho vlastnictví aktiva snižuje expozici každého vlastníka vůči nepředvídatelnému spotovému trhu s elektřinou a rostoucím cenám za dlouhodobé nákupy elektřiny ve velkém.
Skupina vlastníků bere svou investici z dlouhodobého hlediska – cena zemního plynu, uhlí a náklady na jeho přepravu budou do budoucna neustále růst, zatímco náklady PSEC jsou na rozdíl od většiny elektráren pod kontrolou vlastníka. Očekávám, že investice vlastníků do PSEC se jim vyplatí po mnoho let.
Oba bloky byly testovány na výkon a každý z nich je nyní nasazován na vyšší výkon, než je jeho jmenovitá kapacita: Výkon prvního bloku je 812 MW a výkon druhého bloku přesahuje 809 MW. Testovaný čistý tepelný výkon elektrárny byl společností PSEC oznámen jako ~1 % lepší, než je záruka. ■
– Dr. Robert Peltier, PE, je poradenským redaktorem časopisu POWER.