Technologiczne i ekonomiczne bariery usuwania ditlenku węgla w układach energetycznych

• Autorzy: Ściążko M.

Warianty tytułu

EN

Technological and economic barriers capture in energy systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spalanie węgla w procesach energetycznych ma przede wszystkim na celu wytworzenie wysokotemperaturowego ciepła, które stosowane może być efektywnie do produkcji energii elektrycznej poprzez wykorzystanie odpowiednich czynników roboczych, takich jak: para wodna w siłowniach kondensacyjnych czy bezpośrednio wysokociśnieniowe gazy spalinowe w układach gazowo-parowych. Podstawowym składnikiem paliw stałych jest pierwiastek węgiel, który posiada wysoką wartość energetyczną uwalniając prawie 32 MJ ciepła ze spalenia 1 kg pierwiastka, przy czym jego zawartość w węglu kopalnym mieści się w przedziale 30–70%. Każde z rozpatrywanych paliw zawiera także inny składnik palny – wodór, który po spaleniu pozostawia jedynie wodę i dlatego uważany jest on za bezpieczne ekologicznie paliwo przyszłości. Wartość opałowa wodoru wynosi 120 MJ/kg, ale niestety jego ilość w paliwach naturalnych jest ograniczona. Zatem biorąc pod uwagę dużą dostępność węgla w świecie i w związku z tym atrakcyjność tego paliwa dla energetyki, należy zmierzyć się z problemem fizycznej eliminacji powstającego w procesach spalania ditlenku węgla. Istnieją cztery główne możliwości technologiczne usuwania CO2 w procesach energetycznych, tzn.: usuwanie ze spalin po spaleniu paliwa w kotłach zasilanych powietrzem, usuwanie ze spalin po spaleniu paliwa w kotłach zasilanych mieszaniną tlenu i ditlenku węgla, tzw. oksy-spalanie, fizyczne usuwanie przed spalaniem gazu otrzymanego w procesie zgazowania węgla, sekwestracja w produktach chemicznych (mocznik, paliwa motorowe, metanol itd.). Realny postęp technologiczny wymaga znacznego rozwoju układów spalania jak i zgazowania oraz separacji ditlenku węgla. Rozwój nowych technologii ograniczony jest przede wszystkim skalą ich zastosowania. W konsekwencji pojawiają się bariery ryzyka i efektywności ekonomicznej. Ocena potencjału rozwojowego najatrakcyjniejszych kierunków rozwoju jest przedmiotem niniejszej pracy.

EN

Combustion of coal in energy systems has first of all in view production of high-temperature heat that can be effectively used for the generation of electric energy in condensing power-plants or directly high-pressure combustible gases used in combined cycles. Carbon is a basic component of solid fuels that gives a high energy value to coal releasing almost 32MJ of heat from the combustion of 1 kg of pure element, while its content in coal amounts to 30 – 70%. Every naturally derived fuel contain also other combustible component – hydrogen, which after combustion leaves only water and because of that is considered as an ecologically safe fuel of the future. The heating value of hydrogen is 120 MJ/ kg, but unfortunately its content in fossil fuels is limited. So in consideration of a large accessibility coal in the world and resulting large carbon footprint it is necessary to challenge its physical elimination from combustion processes. There are four main possibilities of technological solutions, i.e.: capture after the combustion of coal in boilers supplied with air; capture after the combustion of the fuel in boilers supplied with the mixture of oxygen and carbon dioxide, so-called oxy-combustion; physical removal before combustion of process gas generated by coal gasification; sequestration in chemicals products (urea, motor fuels, methanol etc.). The real technological progress demands a considerable development of combustion and gasification processes integrated with carbon dioxide capture. Development of new technologies is hindered by the scale expected for industrial application that results in risk and economy assessment. Analysis of development potential of the most attractive technologies is a subject of this work.

Słowa kluczowe

PL

czyste technologie węglowe; oksyspalanie; zgazowanie

EN

clean coal technologies; oxycombustion; gasification

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 12, z. 2/1
• Strony: 73--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il.

Twórcy

autor

Ściążko M.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla,

Bibliografia

• [1] Uwarunkowania wdrożenia zero-emisyjnych technologii węglowych w energetyce. Red. M. Ściążko. Zabrze, Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, 2007.
• [2] ŚCIĄŻKO M., CHMIELNIAK T. (jr), 2008 - Elektrownia poligeneracyjna drogą do technologii IGCC w PKE S.A. Silesia Power Meeting, Konferencja "Czyste Technologie Węglowe". Materiały konferencyjne, s. 32-38.
• [3] MARZEC A., 2007 - Zmiany klimatu - Nowy raport Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatycznych. Polityka Energetyczna t.10, z. 1, s. 97-103.
• [4] RANOSZ R., 2008 - Organizacja i handel uprawnieniami do emisji CO2. Polityka energetyczna t.11, z. 2, s. 85-95.
• [5] CO2 EOR Sequestration Experience: The Weyburn Story, Georg Pan, EnCana Corporation, Workshop on Gasification technologies, Bismarck ND, 2006.
• [6] Norwegian Carbon Capture and Storage Projects, Tor Fjearan, Statoil, 1st International Conference on Clean Development Mechanisms, Riyadh, Saudi Arabia, 2006.
• [7] Carbon Capture and Storage, Assessing the Economics, McKinsey Co., 2008.
• [8] Proposal for a REGULATION OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL establishing a programme to aid economic recovery by granting. Community financial assistance to projects in the field of energy, COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES, Brussels, COM(2009) 35.
• [9] EU Demonstration Programme for CO2 Capture and Storage (CCS) - ZEP's Proposal, Brussels, November 10, 2008.
• [10] Communication from the Commission of the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions, Second Strategic Energy Review - an EU Energy Security and Solidarity Action Plan. Energy Sources, Production Costs and Performance of Technologies for Power Generation, Heating and Transport {COM(2008) 744}.
• [11] CO2 Capture and Storage, a VGB Report on the State of the Art, 2004.
• [12] http://www.google.pl/search?hl=pl&lr=&ei=r7NSYWrF4b00AWO392cCw&sa=X&oi=spell& resn um=0&ct=result&cd=1&q=alstom+chilled+ammonia&spell=1
• [13] http://www.vattenfall.com/www/co2_en/co2_en/879177tbd/879211pilot/index.jsp
• [14] http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1910&Itemid=2
• [15] http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/04/carbon-seq/070.pdf