Czyste technologie węglowe: przegląd | Ekorestoration
Czyste technologie węglowe: przegląd!
Węgiel jest najobficiej dostępnym na świecie źródłem paliw kopalnych. Węgiel jest niezwykle ważnym paliwem na świecie i tak pozostanie. Około 23% zapotrzebowania na energię pierwotną pokrywa węgiel, a 39% energii elektrycznej pochodzi z węgla. Około 70% światowej produkcji stali zależy od surowca węglowego. Międzynarodowa Agencja Energetyki oczekuje, że jej wykorzystanie wzrośnie o 43% w latach 2000-2020.
Spalanie węgla produkuje rocznie około 9 miliardów ton dwutlenku węgla, który jest uwalniany do atmosfery; około 70% tej energii pochodzi z wytwarzania energii. Spalanie węgla, na przykład w celu wytwarzania energii, powoduje powstawanie różnych odpadów. Inne szacunki mówią o emisji dwutlenku węgla z produkcji energii na jedną trzecią łącznej wartości ponad 25 miliardów ton emisji dwutlenku węgla.
Spalanie węgla bez zwiększania globalnego poziomu dwutlenku węgla jest poważnym wyzwaniem technologicznym. W konwencjonalnych instalacjach węgiel jest spalany z nadmiarem powietrza, aby doprowadzić do całkowitego spalenia, powodując bardzo rozcieńczony dwutlenek węgla.
Pojawia się nowa koncepcja technologii "czystego węgla", której celem jest sprostanie temu wyzwaniu, a także pozostawienie ogromnego zasobu węgla do wykorzystania przez przyszłe pokolenia bez przyczyniania się do globalnego ocieplenia. Czyste technologie węglowe są różnorodnymi ewolucyjnymi reakcjami na problemy środowiskowe z końca XX wieku.
Wiele elementów było stosowanych od wielu lat w celu kontroli emisji. Czyszczenie węgla przez pranie jest standardową praktyką w krajach rozwiniętych od jakiegoś czasu w celu zmniejszenia emisji popiołu i dwutlenku siarki, gdy węgiel jest spalany. Filtry elektrostatyczne i filtry tkaninowe usuwają 99% popiołu lotnego ze spalin, a technologie te są szeroko stosowane.
Odsiarczanie spalin redukuje emisję dwutlenku siarki do atmosfery nawet o 97%, zadanie to zależy od poziomu siarki w węglu i stopnia redukcji. Jest szeroko stosowany w krajach rozwiniętych. Niskie NO x palniki pozwalają elektrowniom węglowym zmniejszyć emisję tlenków azotu nawet o 40%. W połączeniu z technikami ponownego wypalania, poziom NO x można zmniejszyć o 70%, a selektywna redukcja katalityczna może zredukować 90% emisji NO x .
Zaawansowane technologie, takie jak zintegrowany cykl zgazowania zgazowującego i spalanie w sprężonym materiale fluidyzacyjnym, zapewniają wyższą sprawność cieplną w stosunku do 45%. Zgazowanie przekształca węgiel w palny gaz z maksymalną ilością energii potencjalnej z węgla znajdującego się w gazie.
Etapem zgazowania jest piroliza od temperatury 400 ° C, gdzie węgiel, w nieobecności tlenu, szybko daje bogate w węgiel zwęglone i bogate w wodór składniki lotne. W drugim etapie węgiel jest zgazowywany z temperatury 700 ° C aż do uzyskania gazu, pozostawiając popiół. Przy podawaniu tlenu gaz nie jest rozcieńczany azotem. Kluczowymi reakcjami są C + O2 do CO i reakcja gazu wodnego C + H 2 O do CO i H2; druga reakcja jest endotermiczna.
Przy zgazowaniu, w tym przy użyciu tlenu, zasilanie O2 jest znacznie mniejsze niż wymagane dla pełnego spalania, aby uzyskać CO i H2. Reakcja przesyłu wody CO + H 2 O dająca CO 2 + H2 jest kluczową częścią procesu zgazowania w celu wychwytywania dwutlenku węgla i wykorzystania wodoru jako paliwa finalnego dla turbiny gazowej do produkcji energii elektrycznej.
Największym wyzwaniem jest obniżenie kosztów tego spadku w stopniu dostatecznym, aby "czysty węgiel" mógł konkurować z energią jądrową na podstawie prawie zerowej emisji mocy bazowej. Technologie te poruszają się bardzo szybko, ponieważ są w stanie zapewnić niemal zerową emisję. Wstrzykiwanie ciekłego dwutlenku węgla do głębokich warstw geologicznych, takich jak niemożliwe do wydobycia pokłady węgla, gdzie adsorbowane jest przemieszczenie metanu, jest kolejną potencjalną strategią usuwania.
Badania nad geo-sekwestracją dwutlenku węgla trwają w kilku częściach świata. Głównym potencjałem wydają się być głębinowe poziomy wodonośne i zubożone złoża ropy i gazu, w których dwutlenek węgla ma pozostać gazem nadkrytycznym przez tysiące lat z pewnymi rozpuszczalnikami. Przechowywanie dwutlenku węgla na dużą skalę z wytwarzania energii wymaga rozległej sieci rurociągów na gęsto zaludnionych obszarach, ale ma wpływ na bezpieczeństwo.
Wiele elektrowni opalanych węglem zbliża się do przejścia na emeryturę, a ich wymiana daje dużo miejsca na czystszą energię elektryczną. Oprócz energetyki jądrowej i wykorzystania odnawialnych źródeł energii, jedną z nadziei na to są technologie "czystego węgla", które uzyskały najwyższy priorytet w finansowaniu badań i rozwoju.
