Przyszłość energetyki węglowej w oczach naukowców z MIT

Przyszłość energetyki węglowej w oczach naukowców z MIT

Zdaniem naukowców z Massachusetts Institute of Technology nie opracowano do tej pory jednej uniwersalnej metody ograniczania emisji dwutlenku węgla pochodzącej ze spalania węgla. Z raportu sporządzonego przez MIT wynika, że najskuteczniejszym sposobem na czystą produkcję energii z wykorzystaniem węgla jest dobór właściwej technologii, która będzie uwzględniała lokalne uwarunkowania. Zdaniem naukowców decydującym czynnikiem przy wyborze odpowiedniej technologii powinien być rodzaj spalanego węgla.

Twórcy raportu zauważają, że skuteczność redukcji emisji CO2 np. za pomocą technologii IGCC, może być osiągnięta przy spełnieniu określonych warunków dotyczących jakości paliwa. Ich zdaniem elektrownie IGCC mogą być rzeczywiście najskuteczniejszą i najbardziej opłacalną metodą produkcji energii z węgla z niewielką emisją CO2, ale tylko pod warunkiem, że będą opalane węglem wysokokalorycznym. Tymczasem na całym świecie występują różne rodzaje węgla i to właśnie w zależności od rodzaju spalanego węgla powinno się zdaniem naukowców dobierać odpowiedni proces przechwytywania i sekwestracji CO2.

CO2 emitowany przez elektrownie z technologią IGCC jest bardziej stężony niż w przypadku klasycznych elektrowni opalanych węglem, przez co proces przechwytywania gazu powinien być w takiej elektrowni tańszy. Większe stężenie CO2 spowodowane jest zastosowaniem gazyfikacji węgla. Dodatkową zaletą technologii IGCC jest skuteczniejsze przechwytywanie zanieczyszczeń, takich jak np. siarczany. Jednak opłacalność tego rozwiązania jest zależna od kaloryczności węgla.

Jako przykład badacze z MIT podają elektrownię IGCC opalaną niskokalorycznym węglem brunatnym pochodzącym z Teksasu. Koszt wybudowania takiej elektrowni jest o 37% większy w porównaniu z kosztem budowy elektrowni opalanej węglem wysokokalorycznym (Pittsburgh #8), a jej sprawność jest mniejsza o 24%. Dla porównania koszt budowy zwykłej elektrowni opalanej węglem niskokalorycznym byłby także większy niż w przypadku elektrowni opalanej węglem wysokokalorycznym, ale już tylko o 24%. Spadek sprawności takiej elektrowni byłby również mniejszy niż w przypadku elektrowni IGCC i wyniósłby 10%. Natomiast większe koszty przechwytywania CO2 w klasycznej elektrowni można zrekompensować projektując daną elektrownię z myślą o spalaniu węgla o niskiej jakości.

Dlatego też zdaniem autorów raportu na obszarach, gdzie występuje węgiel niskokaloryczny, bardziej będą sprawdzać się elektrownie na pył węglowy, zwłaszcza nowe ultra nadkrytyczne elektrownie, w których turbiny napędzane są parą o bardzo wysokiej temperaturze. Takie elektrownie charakteryzują się o ok. 13% większą sprawnością od elektrowni IGCC, co przekłada się na mniejsze zużycie węgla do produkcji określonej ilości energii, a co za tym idzie na mniejszą emisję CO2.

W raporcie naukowcy zwracają również uwagę na zupełnie nową technologię konwersji energetycznej węgla, tzw. chemical looping. Jest ona postrzegana jako możliwość efektywnego wykorzystania światowych zasobów węgla do produkcji energii z jednoczesnym ograniczeniem emisji szkodliwych gazów. Istota przedstawionej technologii polega na reakcji pyłu węglowego z cząsteczkami tlenków metalu, takimi jak np. rdza. W wyniku reakcji tlenek podlega przemianie w metal (np. żelazo) oraz powstaje dwutlenek węgla. Tak otrzymany CO2, może zostać sprężony, a następnie poddany procesowi sekwestracji. Żelazo natomiast zostaje poddane działaniu pary, czego efektem jest wytworzenie ciepła i ponowne utlenienie, a także uwolnienie wodoru, który może zostać wykorzystany np. w ogniwach paliwowych do produkcji energii elektrycznej.

Pełna treść raportu dostępna na stronie: web.mit.edu/coal/

(au)