На протяжении десятилетий «чистый уголь» являлся несбыточной политической мечтой. Идея заключается в том, чтобы уголь – наш старейший и самый грязный источник энергии – трансформировать таким образом, чтобы мы могли продолжать его использовать, не причиняя большого вреда окружающей среде. О проекте Petra Nova расскажем далее.
Что такое «чистый уголь»
Термин «чистый уголь» ранее применялся ко многим технологиям, начиная от мокрых скрубберов, удаляющих диоксид серы из угольного газа, до промывки угля, с помощью чего горная порода очищалась от почвы и камней перед отправкой на завод. Гипотетически это понятие может быть задействовано в отношении всего, что делает угольные электростанции более эффективными, например, цифровизации. Однако когда в наши дни люди говорят о чистом угле, они обычно имеют в виду то, что называется улавливанием и хранением углерода (CCS).
Призвание CCS
Технология CCS существует с 1980-х годов. В то время как другие методики, упомянутые выше, сокращают выбросы диоксида серы и угольной золы (что важно), CCS призвана справляться с большим экологическим кошмаром: улавливающим тепло углекислым газом (CO2), в значительной степени ответственным за глобальное потепление.
Как работают угольные заводы в настоящее время
Сегодня угольные заводы обычно используют так называемый пылевидный уголь. Это означает, что горная порода измельчается, сжигается, а пар от этого горения приводит в движение турбины. Также существует более новая технология интегрированного комбинированного цикла газификации (IGCC), которая направляет газ через турбину внутреннего сгорания для выработки электроэнергии, а затем проводит избыточное тепло из этого процесса для производства еще большего количества электроэнергии через традиционную паровую турбину.
Как работает CCS
В любом процессе есть несколько точек, в которых может вмешаться технология CCS. Одна из таких точек называется предварительным сжиганием. На этом этапе установка разделения воздуха производит поток почти чистого кислорода, который поступает в газификатор угля. Газификаторы — это по сути резервуары, которые производят смеси синтетического газа, известные как синтез-газ.
Кислород в этом газификаторе угля вступает в реакцию с топливом, образуя синтез-газ, состоящий из водорода, окиси углерода, воды и CO2. В этой форме синтез-газа нет ничего нового: изобретенный в 1790-х годах Уильямом Мердоком, в 19-м веке он использовался для питания газовых фонарей во многих городах и получил прозвище «городской газ». Технология CCS отправляет синтез-газ в реактор смены, где он встречает пар. Этот пар преобразует окись углерода в водород и CO2. Затем CO2 улавливается из газового потока, сжимается и обезвоживается. В итоге углекислый газ становится готовым к транспортировке и хранению.
«Транспортировка и хранение» в применении к технологии CCS в основном означает отправку CO2 по трубопроводу на несколько километров ниже земли и в скалы. После этот вредный для окружающей среды газ хранится там, а не выбрасывается в атмосферу, где способствует изменению климата.
Идеальные места для этого — старые нефтяные и газовые месторождения, которые находятся глубоко в земных недрах. Но для сберегания СО2 подходит и любое подземное образование, заполненное пористой породой и соленой водой. Суда также могут отправлять CO2 на нефтеперерабатывающие заводы в океане. Идея состоит в том, что CO2 остается там миллионы лет и в конечном итоге химически связывается с окружающей породой.
Эта технология также может использоваться в дожигании и работе кислородного топлива. Первая методика применяет растворитель для связывания CO2, который затем отправляется на хранение. CCS на основе кислорода сжигает CO2 в котле. Все способы использования CCS получили высокую оценку всех консультативных организаций — от Межправительственной группы экспертов по изменению климата до Международного энергетического агентства.
Инвестиции в технологию CCS
Администрация Обамы инвестировала 84 млн долларов в разработку технологии CCS, и, что является редким актом двухпартийности, об одной из этих инвестиций раструбил бывший министр энергетики Рик Перри. Petra Nova является первым в мире заводом по дожиганию топлива и находится примерно в 48 км к юго-западу от Хьюстона, где ежегодно улавливает 1,6 млн тонн двуокиси углерода.
Вопрос заключается в основном в стоимости и эффективности проекта. Установки CCS дороги в строительстве и обслуживании, а модернизация технологии на более старых установках требует увеличения мощности и затрат. По данным Глобального института по улавливанию и хранению углерода из-за этого в мире всего 51 завод работает на технологии CCS (в настоящее время открыты только 19).
Согласно отчету Global CSS Institute за 2019 год, разработка CCS может стоить 100 млрд долларов в год. Единственный способ снизить затраты – это задействовать большое количество проектов CCS по всему миру. Однако высокая стоимость технологии затрудняет реализацию таких планов.
Мнение критиков
У самой технологии есть свои критики. Хотя CCS может эффективно улавливать около 90 % CO2, производимого на электростанциях, некоторые люди обращают внимание на тот факт, что уголь содержит столько загрязняющих веществ, что никакая отдельная технология не может нейтрализовать их все. Они указывают на ртуть, оксид азота и другие ядовитые загрязнители, которые угольные электростанции могут производить, даже если они не выбрасывают CO2.
По оценкам IEA, глобальный объем отправки углекислого газа на хранение может превысить 7 гигатонн в год, на что должны быть потрачены ошеломляющие 15 трлн долларов.
Жизнеспособная альтернатива
CCS предлагает жизнеспособную альтернативу современным угольным электростанциям, потому что даже несмотря на то, что глобальные потребности в ископаемом топливе неуклонно снижаются, каждый день отрасль может меньше загрязнять окружающую среду.
«Мы подсчитали, что миру необходимо улавливать и хранить почти 4000 млн тонн СО2 в год, чтобы к 2040 году температура Земли повысилась всего на 2 °С, — написано в докладе Международного энергетического агентства IEA «Глобальный статус CCS» за 2016 год. — Текущая мощность улавливания углерода для действующих или строящихся проектов составляет примерно 40 млн тонн в год. Это ничтожная цифра для сравнения. Данные говорят сами за себя. Это означает, что есть много оснований для компенсации».
Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание