Alternatywne obniżenie emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia bloku IGCC przez usuwanie dwutlenku węgla lub/i zagospodarowanie metanu w kopalni węgla kamiennego

Czaplicka-Kolarz, K.; Śliwińska, A.; Świądrowski, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Alternatywne obniżenie emisji gazów cieplarnianych w cyklu życia bloku IGCC przez usuwanie dwutlenku węgla lub/i zagospodarowanie metanu w kopalni węgla kamiennego

Autorzy

Czaplicka-Kolarz K. , Śliwińska A. , Świądrowski J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Alternative decrease of greenhouse gas emissions in the life cycle of the IGCC through carbon dioxide removal or/and methane management in hard coal mines

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule przedstawiono analizę potencjalnych korzyści dla środowiska, jakie płyną z wykorzystania CH4 w kopalniach węgla kamiennego, w cyklu życia systemu: kopalnia - blok gazowo-parowy zintegrowany ze zgazowaniem węgla (ang. Integrated Gasification Combined Cycle - IGCC). Następnie wyniki porównano z możliwymi korzyściami osiągalnymi wskutek wychwytywania CO2. W perspektywie całego cyklu istnienia bloku gazowo-parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla najważniejsze są następujące czynniki: emisja CO2, sprawność wytwarzania energii elektrycznej i wielkość zużycia węgla. Zastosowanie układu wychwytywania CO2 przyczynia się do zmniejszenia potencjału cieplarnianego w cyklu życia, a w konsekwencji do obniżenia jego sprawności. W rezultacie następuje wzrost oddziaływania na środowisko we wszystkich pozostałych kategoriach wpływu, szczególnie związanych z wyczerpywaniem się paliw kopalnych. Zagospodarowanie CH4 w kopalni, szczególnie z układów wentylacyjnych, może przyczynić się do poprawy oddziaływania systemów energetycznych na środowisko, chociaż w porównaniu do sekwestracji w znacznie mniejszym stopniu. W przeciwieństwie do sekwestracji, zagospodarowanie CH4 nie wpływa na zwiększenie oddziaływania w innych kategoriach. Mimo to może wiązać się z dodatkowymi korzyściami w postaci zysków ze sprzedaży produktów ubocznych omawianego procesu - energii elektrycznej i ciepła.

The article presents the analysis of potential advantages for the environment related to the use of CH4 in hard coal mines in the life cycle system: mine - Integrated Gasification Combined Cycle Plant - IGCC. Next the results were compared with the possible benefits accessible due to CO2 capture. In the perspective of the whole cycle of existence of the integrated gasification combined cycle block most important are the following factors: CO2 emissions, efficiency of electric energy generation and coal consumption quantity. The application of the CO2 capture system contributes to the decrease of the greenhouse potential in the life cycle and in consequence to the reduction of its efficiency. As a result follows the growth of impact on the environment in all remaining impact categories, particularly connected with fossil fuels exhaustion. CH4 management in the mine, especially from ventilation systems, can contribute to the improvement of impact of energy systems on the environment, though in comparison with sequestration to a considerably smaller extent. In contradiction to sequestration, CH4 management does not influence the increase of impact in other categories. In spite of this it can be connected with additional advantages in the form of profits from the sale of by-products of the discussed process - electric energy and heat.

Słowa kluczowe

kopalnia węgla kamiennego IGCC gazy cieplarniane wychwyt CO2 zagospodarowanie metanu ochrona środowiska w górnictwie

hard coal mine IGCC greenhouse gases CO2 capture methane management environmental protection in mining

Wydawca

Główny Instytut Górnictwa

Czasopismo

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

Rocznik

2012

Tom

nr 1

Strony

17--34

Opis fizyczny

Bibliogr. 46 poz.

Twórcy

autor

Czaplicka-Kolarz K.

autor

Śliwińska A.

autor

Świądrowski J.

Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, k.czaplicka-kolarz@gig.eu

Bibliografia

1. Australian CMM Activities, Ad Hoc Group of Experts on Coal Mine Methane, Australian Government, 12-13 October 2009, Geneva, Switzerland.
2. Azapagic A., Clift R. (1999): Allocation of Environmental Burdens in Co-product Systems: Product-related Burdens (Part 1). International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 4(6), s. 357-369, DOI: 10.1007/BF02978528.
3. Curran M.A., Mann M., Norris G. (2001): Report on the International Workshop on Electricity Data for Life Cycle Inventories. Cincinnati, Ohio. NREL and EPA 2002, EPA/600/R-02/041.
4. Curran M.A., Mann M., Norris G. (2005): The international workshop on electricity data for life cycle inventories. Journal of Cleaner Production Vol. 13(8), s. 853-862, DOI: 10.1016/j.jclepro.2002.03.001.
5. Czaplicka-Kolarz K. red. (2002): Zastosowanie oceny cyklu życia (LCA) w ekobilansie kopalni. Praca zbiorowa. Katowice, Główny Instytut Górnictwa.
6. Czaplicka-Kolarz K., Ściążko M. red. (2004): Model ekologicznego i ekonomicznego prognozowania wydobycia i użytkowania czystego węgla, tom 2: Ekoefektywność technologii czystego spalania węgla. Praca zbiorowa. Katowice, Główny Instytut Górnictwa.
7. DiMaria F., Fantozzi F. (2004): Life cycle assessment of waste to energy micro-pyrollysis system: Case study for an Italian town. International Journal of Energy Research Vol. 28, s. 449-461, DOI:10.1002/er.977.
8. DiMaria F., Saetta S., Leonardi D. (2003): Life cycle assessment of a PPV plant applied to an existing SUW management system. International Journal of Energy Research Vol. 27, s. 481-494, DOI:10.1002/er.890.
9. Energy From Ventilation Air Methane (VAM) Using Oxidation Technologies, EPA Coalbed Methane Outreach Program Technical Options Series, US EPA, 2004, http://www.epa.gov/cmop/docs/thermal_oxidizer.pdf - dostęp: październik 2011.
10. Goedkoop M., Spriensma R. (2000): The eco-indicator 99 a damage oriented method for life cycle impact assessment. Methodology Report. Pre Consultants.
11. Goedkoop M., Heijungs R. i inni (2009): ReCiPe 2008. A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level. Ruimte en Milieu.
12. Grammelis P., Skodras G., Kakaras E. (2006): An economic and environmental assessment of biomass utilization in lignite-fired power plants of Greece. International Journal of Energy Research Vol. 30, s. 763-775, DOI:10.1002/er.1182.
13. Hertwich E.G., Aaberg M., Singh B., Stromman A.H. (2008): Life-cycle Assessment of Carbon Dioxide Capture for Enhanced Oil Recovery. Chinese Journal of Chemical Engineering Vol. 16(3), s. 343-353, DOI: 10.1016/S1004-9541(08)60085-3.
14. Hondo H. (2005): Life cycle GHG emission analysis of power generation systems: Japanese case. Energy Vol. 30, s. 2042-2056, DOI: 10.1016/j.energy.2004.07.020.
15. ISO 14040:2009 Environmental management. Life cycle assessment. Principles and framework.
16. ISO 14044:2009 Environmental management. Life cycle assessment. Requirements and guidelines.
17. Kleiber M., red. (2011): Ekoefektywność technologii. Praca zbiorowa. Radom, Wydaw. Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji PIB.
18. Kohl A., Nielsen R. (1997): Gas Purification (Fifth edition ed.). Houston, Texas, Gulf Publishing Company.
19. Korre A., Nie Z., Durucan S. (2009): Life cycle modelling of fossil fuel power generation with post combustion CO2 capture. Energy Procedia Vol. 1, s. 3771-3778, DOI:10.1016/j.egypro.2009.02.177.
20. Korre A., Nie Z., Durucan S. (2010): Life cycle modelling of fossil fuel power generation with post-combustion CO2 capture. International Journal of Greenhouse Gas Control Vol. 4, s. 289-300, DOI:10.1016/j.ijggs.2009.08.005
21. Marx J., Schreiber A., Zapp P., Haines M., Hake J.Fr., Gale J. (2011): Environmental evaluation of CCS using Life Cycle Assessment - a synthesis report. Energy Procedia Vol. 4, s. 2448-2456, DOI:10.1016/j.egypro.2011.02.139.
22. Meier P.J. (2002): Life-Cycle Assessment of Electricity Generation Systems and Applications for Climate Change Policy Analysis Fusion. Madison, Wisconsin, Technology Institute University of Wisconsin.
23. Modahl I.S., Nyland C.A., Raadal H.L., Karstad O., Torp T.A., Hagemann R. (2009): LCA as an ecodesign tool for production of electricity, including carbon capture and storage - a study of a gas power plant case with post-combustion CO2 capture at Tjeldbergodden, Norway. Joint Action on Climate Change, Aalborg, Denmark.
24. Nawrat S., Kuczera Z. (2011): Stan i perspektywy gospodarczego wykorzystania metanu z pokładów węgla polskich kopalń węgla kamiennego. Kraków, AGH, Małopolsko-Podkarpacki Klaster Czystej Energii, klaster.agh.edu.pl/ - dostęp: maj 2011.
25. Odeh N.A., Cockerill T.T. (2007): Life cycle analysis of UK coal-fired power plants. Energy Conversion and Management Vol. 49, s. 212-220, DOI: 10.1016/j.enconman.2007.06.014.
26. Odeh N.A., Cockerill T.T. (2008): Life cycle GHG assessment of fossil fuel power plants with carbon capture and storage. Energy Policy Vol. 36, s. 367-380, DOI: 10.1016/j.enpol.2007.09.026.
27. Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Warszawa, Ministerstwo Gospodarki 2009.
28. Ruether J.A. (2004): Greenhouse gas emissions from coal gasification power generation systems. Journal of Infrastructure Systems Vol. 10(3), s. 111-119, DOI: 10.1061/(ASCE) 1076-0342(2004)10:3(111).
29. Schreiber A., Zapp P., Kuckshinrichs W. (2009): Environmental assessment of German electricity generation from coal-fired power plants with amine-based carbon capture. International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 14, s. 547-559, DOI: 10.1007/s11367-009-0102-8.
30. SimaPro Analyst version 7.3 LCA software and database, PRé Consultants, The Netherlands, www.pre.nl.
31. Skorek J., Kalina J., Backhaus C., Mroz A. (2004): Możliwość wykorzystania metanu z pokładów węgla w niemieckich i polskich kopalniach. W: Energia Odnawialna w Niemczech i Polsce w świetle przystąpienia do Unii Europejskiej. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej. Seria Cieplne Maszyny Przepływowe, z. 125. INCREASE (International Cooperation on Research in Environmental Protection, Process Safety and Energy Technology).
32. Somers J.M., Schultz H.L. (2008): Thermal oxidation of coal mine ventilation air methane. 12th U.S./North American Mine Ventilation Symposium, epa.gov/cmop/docs/2008_mine_vent_symp.pdf - dostęp: październik 2011.
33. Stańczyk K., Bieniecki M., Ćwięczek M., Świądrowski J. (2009): Zagospodarowanie metanu z kopalń węgla kamiennego. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów T. 43(1), s. 23-32.
34. Suebsiri J., Manuilova A., Wilson M. (2009): Carbon Footprint of an 882 MW Coal-fired Power Plant with CCS: CO2-EOR and Storage Option. Life Cycle Assessment IX, Boston.
35. Śliwińska A., Czaplicka-Kolarz K. (2012): Reducing life-cycle environmental impacts of coal-power by using coal-mine methane. International Journal of Energy Research (w druku).
36. U.S. DOE (2007): Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants, Volume 1: Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity. Final Report, DOE/NETL 2007, www.netl.doe.gov - dostęp: listopad 2009.
37. Ustawa z dnia 22 grudnia 2004 r. o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych i innych substancji, art. 3 ust. 3.
38. VAMCAT (Ventilation Air Methane Catalytic Turbine) csiro.au/news/ps1k0.html - dostęp: październik 2011.
39. Waku H., Tamura I., Inoue M., Akai M. (1995): Life cycle analysis of fossil power plants with CO2 recovery and sequestration systems. Energy Conversion and Management Vol. 36(6-9), s. 877-880, DOI: 10.1016/0196-8904(95)00143-2
40. Weidema B.P. (1993): Market aspects in product life cycle inventory methodology. Journal of Cleaner Production Vol. 1(3-4), s. 161-166, DOI: 10.1016/0959-6526(93)90007-X.
41. Weidema B.P. (2003): Market information in life cycle assessment. Copenhagen, Danish Environmental Protection Agency (Environmental Project no. 863).
42. Weidema B.P., Frees N., Nielsen A.M. (1999): Marginal Production Technologies for Life Cycle Inventiories. International Journal of Life Cycle Assessment Vol. 4(1), s. 48-56, DOI: 10.1007/BF02979395.
43. Weisser D. (2007): A guide to life-cycle greenhouse gas (GHG) emissions from electric supply technologies. Energy Vol. 32, s.1543-1559, DOI: 10.1016/j.energy.2007.01.008.
44. Wu J., Wang J., Cheng Q., DeVallance D. (2011): Assessment of coal and biomass to liquid fuels in central Appalachia, USA. International Journal of Energy Research, published online DOI:10.1002/er.1838.
45. elbelchatow.pgegiek.pl/ - dostęp: maj 2011.
46. megtec.com

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSL2-0026-0057