Tiszta széntechnológia
A széntartalékok óriásiak, az olaj és a gázoktól eltérően. A szén a következő évszázadok során képes energiát fogyasztani a bolygó számára. Azonban régóta bebizonyosodott, hogy a szén, mint üzemanyag, jelentős hiányosságokkal küzd, amelyek fő oka a környezet káros hatása.
Ha a szén a légkörbe égett, jelentős számú veszélyes vegyület (NOx, SO2, stb.) Jelentős koncentrációkba esik, amelyek között vannak üvegházhatású gázok. A szén, mint tüzelőanyag sajátossága, hogy a szénállomáson előállított egy kilowatt villamos energia esetében sokkal nagyobb az üvegházhatású gázok kibocsátása, mint egy benzinkútnál. A szén égése ez a globális felmelegedés fő antropogén tényezője. Sajnos ma nincsenek alternatívái a szén felhasználásához az energiaszektorban, különösen a fejlődő országokban. Ezért a tudósok küzdenek a környezeti károk csökkentéséből a használatából.
Egészen a közelmúltig a feladat tűnt lehetetlennek. A javasolt módszerek gyakorlatilag nem voltak megvalósíthatók és a szénüzletek negatív energiahatékonyságához vezettek. A Németországban épített kísérleti üzemnek bizonyítania kell a gyakorlatban, hogy hatékony "tiszta" szénerőmű létrehozása lehetséges.
A kísérleti állomást úgy határozták meg, hogy a kelet-németországi Schwarze Pumpe 1600 MW-os szénszállító állomás mellett épüljön fel. Egy ilyen döntés lehetővé tette a meglévő technológiai láncok részleges felhasználását.
A projekt megvalósításához a Vattenfall a szén-dioxid hasznosítására három széles körben ismert módszert választott. A választott módszer a legkedvezőbb, és a működő szénállomások széles körű elosztására alkalmas.
A módszer lényege, hogy oxigént szabadítanak fel a levegőből, amely szénporral elegyedik és égetődik. Ha a szén tiszta oxigénben (nem pedig levegőben) éget, a füstgázok nem tartalmaznak veszélyes nitrogénvegyületeket (NOx). A tisztítás több lépése után csak szén-dioxid marad a füstgázban. A gázt 500-szor összenyomják a kompresszorban, és 1000 méter mélységig pumpálják a szállítótartályba a temetkezési helyre. Így az injektált gáz megbízhatóan el lesz rejtve a légkörbe való belépéstől.
Az állomás Schwarze Pumpe modellje. Összehasonlítva az óriási üzemű szénállomással (a jobb oldali képen) a kísérleti beállítás (a bal oldalon) hasonlít egy lilliputra.
Felmerül a kérdés, vajon az energiacégek magas árat akarnak-e fizetni az újrahasznosító berendezések telepítéséhez az állomásokon és fizetni a földgáztárolók építéséért. Az egyik olyan környezetvédelmi csoport, amely kétségessé teszi az új technológiák elsajátításának tanácsát, a jól ismert Greenpeace szervezet. Szakemberei úgy vélik, hogy az új technológia csak ürügyként szolgál a szénállomások építésének folytatására. Véleményük szerint az új technológia túl drága, és túl késő ahhoz, hogy megváltoztassák a helyzetet az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásával. Ezenkívül a "tiszta szén" területén végzett kutatások az alternatív energiaforrásoktól, az energiatakarékosságtól és az energiahatékonyságtól elengedhetetlenül igénybe veszik az erőforrásokat - azoktól a területekről, amelyekben valóban megtalálható a megoldás.
A technológia bevezetésének egyik legfőbb tényezője az Európai Bizottság és a parlament közötti megállapodás hiánya a projektek finanszírozásáról. Tízmilliárd dollár szükséges a meglévő állomások felszereléséhez. Ugyanakkor senki sem akarja ezeket a beruházásokat az energiafogyasztók vállára állítani.
Jelenleg számos finanszírozási lehetőségről beszélünk:
• a források közvetlen elosztása az Európai Unió és a tagállamok költségvetéséből,
• Azok az energiaipari vállalatok, amelyek csökkentik a széndioxid-kibocsátást,
• Új alap létrehozása, amely az európai kibocsátáskereskedelmi rendszer (EUETS) keretében fog működni.
Az Alap energiagazdálkodási cégeknek nyújtja, de nem készpénzben, hanem az üvegházhatást okozó gázok kibocsátási kvótáival. A hitel kifizetésével a villamosenergia-vállalatnak fel kell töltenie egy bizonyos mennyiségű szén-dioxidot a földalatti tárolóba.
Mivel még nem létezik a szén-dioxid hasznosításával foglalkozó kereskedelmi állomások építésének technológiája, senki nem tudja, mi lesz az ilyen létesítmények végső költsége. A különböző becslések szerint egy szén-dioxid-kibocsátású szén-dioxid-kibocsátás kapacitásának egy kilowattnyi teljesítménye hasonló lehet a szélerőműhöz (azaz körülbelül 3000 dollár / kW-ig).
Az "oxyfuel capture" módszer
A Schwarze Pumpe kísérleti széntüzelésű erőműje tiszta oxigént (oxyfuel) használ fel oxidálószerként az üzemanyag számára. A szénpor nem levegõvel van keverve, mint a hagyományos állomásoknál, de gyakorlatilag tiszta oxigénnel.
Tapasztalt erőmű a Schwarze Pumpe-ban
A "széndioxid-elkülönítés" szén-dioxid hasznosítási módja
A szénégetés szakaszai és a füstgáz hasznosítása:
1. Levegőelválasztás
Egy speciális berendezésben a nitrogén eltávolításra kerül, amelynek hányada a levegőben eléri a 78% -ot. A technika jelentős hátránya az elválasztási folyamat nagy energiafogyasztása, ami jelentősen csökkenti az állomás hatékonyságát.
2. Üzemanyag-égetés
A kazán éget, és gőzt termel, ami a turbinát forgatja. Az oxigén-szén keverék magasabb hőmérsékleten éget, mint a szén-szén keverék. A hőmérséklet csökkentése érdekében a kipufogógáz-füstgázok egy része visszatér a kazánhoz.
3. A füstgázok hamu eltávolítása
A hamu eltávolítására elektromágneses szűrőket használnak.
4. Kén-oxidok eltávolítása
A füstgázokból kén-oxidot (SO2) távolítanak el, amely lenyelés esetén savas esést okozhat. A vegyület eltávolítása céljából víz és mészkeverék vízsugarat vezet be a füstgázáramba. Az SO2 reagál és gipsz alakul ki, amelyet később felhasználhat az építőiparban.
5. Hűtés és páralecsapódás
Ebben a szakaszban a füstgázokat lehűtik, aminek következtében a vízgőz kondenzálódik. Mivel a nitrogén eltávolítása a levegőből, mielőtt belépne a kazánba, nincsenek veszélyes nitrogénvegyületek (NOx) a füstgázban. Miután ezen szakaszon haladtunk keresztül, a füstgázok szinte tisztán a szén-dioxid áramlását jelentik.
6. A széndioxid kompressziója
A Vattenfall továbbra is vizsgálja a két másik technológia - szén-dioxid eltávolítását füstgázokban égés után (utánégetés) és égetés előtt (előzetes égésgátló módszer).
Előégetési módszer
A módszer különbsége az, hogy az első szakaszban a szén gázosításra (melegítés) van kitéve, szintetikus gáz és szilárd maradék keletkezik. Ezután a szintetikus gáz áthalad egy sor tisztítási lépésen és kémiai reakción megy keresztül, amely alatt a szintézisgázban levő szénmonoxid (CO) hidrogénnel (H2) és szén-dioxiddá (CO2) alakul át. A szén-dioxidot folyékony abszorbenssel távolítjuk el a szintézisgázból. A fennmaradó hidrogént gázturbina égeti. Egy külön üzemben a szén-dioxid csökkent, majd kompressziónak van kitéve.
Ebben a módszernél a szén a szokásos kazánban levegővel való keveréssel elégethető. Ezután eltávolítják a hamut és az SO2-t, majd a folyékony abszorbens segítségével eltávolítják a széndioxidot. Ennek a módszernek az a legfőbb hátránya, hogy a veszélyes nitrogén-oxid (NOx) belép a légkörbe.
A szén-dioxid hasznosítási folyamatának utolsó szakasza a földalatti raktárakban való temetés, ahol évezredekig kell maradnia.
A leghatékonyabb szállításhoz a széndioxidot körülbelül 70 atmoszférikus nyomáson kell cseppenteni. A szállítás lehetséges csővezetékekkel, tartályokkal, tartályokkal.
A 800 méteres vagy annál nagyobb mélységű mélygarázs garantálja a nyomás fenntartását, vagyis a gáz a folyadékfázisban marad. A porózus kőzetek elégséges közös területei alkalmasak tárolásra. Például mészkő használható, a térfogata egyharmada pórus. A porózusnak sűrű sziklák (pl. Agyag) kell, hogy legyen, és lezárt kupakot képeznek, amely megtartja a nyomást a tárolóban.
A következő tárolóként használható:
• gáz és olaj lerakódása (mindkettő kidolgozott és működőképes). Ezek a raktárak bizonyították integritásukat. Ha ezek a területek nem lettek lezárva, akkor nem lenne olaj- és gázmező.
• a sós víz alatti tartályai. A széndioxid biztonságosan tárolható az ilyen tartályokban, hasonlóan a széndioxid szénsavas ásványvízzel palackokban tárolható.
• fel nem használt szénbevezetések. A szén tartalmaz mikroporeket is, amelyek szén-dioxiddal tölthetők meg.
A legfrissebb tanulmányok szerint minden ismert olaj- és gázmezõ kapacitása elegendõ ahhoz, hogy 40 éven keresztül szivattyúzzák a bolygón a teljes CO2-kibocsátás mennyiségét. A sósvíztartályok kapacitása a tudósok szerint 100-szor nagyobb, mint az olaj- és gázmezők kapacitása. Így a földön elég sok tározó van a szén-dioxid elhelyezésére több évszázadon keresztül. Az egyetlen probléma az, hogy a tartályok rendkívül egyenetlenül helyezkednek el. Indiában és Japánban például gyakorlatilag nincs. Másrészt új üzleti lehetőségeket nyit meg a legszegényebb országokban, amelyek díjmentesen képviselhetik a tárolt létesítményeket a fejlett országoknak.