גישות חדשניות למיניזציה של ענישה אנרגיה בפחמן

אתגר הענישה באנרגיה בלכידת פחמן

(הופנה מהדף לכידת פחמן, ניצול ואחסון (CC) מוכר באופן נרחב ככלי קריטי לצמצום יעילות תעשייתית וכוחית של COFLT:0203FLT:1 פליטות, אך הפריסה הרחבה של הטכנולוגיה הושבתה על ידי מחסום טכני מתמשך: עונש האנרגיה מתייחס לאנרגיה הנוספת - חום, חשמל תרמי, או - נדרש ללכידת נטו, CO2F2, להפחתה של צריכת הדלק הניתנת להפחתה של 24%, להפחתה של 24%, להפחתה של צריכת הדלק.

מינוף נטל האנרגיה הזה אינו רק עניין של שיפור מצטבר; הוא תנאי מוקדם לקביעת פחמן לכידת בעל יכולת כלכלית בקנה מידה.ללא פחתות משמעותיות בעונשי אנרגיה, עלות של הימנעות COIRFLT:0 (2FLT:1) נותר גבוה מדי עבור תעשיות רבות כדי להצדיק אימוץ, במיוחד באזורים שבהם תמחור פחמן הוא נמוך או נעדר.

גישות חדשניות להפחתה של ענישה אנרגיה

אין פתרון אחד לחיסול עונשי אנרגיה על פני כל תרחישי הלכידת.הגישה האופטימלית תלויה במקור של COFigLT:0 [2FLT:1] (למשל, גז פלואו מצמח גז טבעי בשילוב מחזור מול מיכל מלט ק"מ), שיעור הלכידת הרצוי, וזמינות של חום או חשמל פחמן נמוך.

חומרים מתקדמים

משככי עיניים מסורתיים המבוססים על amine, כגון monoethanolamine (MEA), היו הכפייה של לכידת לאחר-הבעירה במשך עשרות שנים, חוםם הגבוה של התחדשות - באופן חד-משמעי בטווח של 3.0-4.0 GJ לטון של COFLT:02FLT:1 נתפס - הם מהווים דרישה אנרגיה תלולה או להגדיל את אלה עם התחדשות יכול להפחית אנרגיה באופן דרמטי.

[המסגרות] של מתכת-אורגניות (MOFs) מייצגות את אחד מגבולות המחקר הפעילים ביותר.חומרים אלה, ⁇ ניתן לתקן היטב ברמה המולקולרית כדי להציג קופה גבוהה:02FLT:1 ואנרגיות מכוונות מתון, המאפשרות מחיקה בטמפרטורות נמוכות יותר.

מעמד מבטיח נוסף הוא קליטורים של שלב (שינויים אלה מעבר מנוזל ל מוצק (או מ הומוגני לתערובת heterogeneous) על COIRFLT:02uaFLT:1 למעלהtake, המאפשר הפרדה יעילה באנרגיה.שלב מוצק מועשר ניתן לשחזר בטמפרטורות נמוכות יותר, ואת השלב המפלט עדיין בשלב מעבדה-to-טייס, הוכחומוכיחו את רמות האנרגיה הקונבנציונאליות של 300%.

אינטגרציה ופסולת התאוששות

גם עם ה sorbents הטוב ביותר, כמה אנרגיה קלט עבור התחדשות הוא בלתי נמנע שילוב תהליכים מתמקד בפגישה כי הביקוש באמצעות חום כי אחרת יהיה בזבז ולא ציור מחזור הקיטור הראשי של הצמח.ב תחנת כוח טיפוסית, גז פלואי עוזב את economizer הוא עדיין 150-200 מעלות צלזיוס; ממצה של טורבינות גז יכול לעלות על 500 מעלות צלזיוס.

תצורה מתקדמת של תהליכים כגון דחיסה של צמיגים רזה, ממטריקס פסים, ופסים רב-לחץ כבר מועסקים כדי להפחית את חובת ה- reboiler. מחלקת האנרגיה הלאומית של האנרגיה הלאומית של האנרגיה המעבדה (NETL) הוכיח כי שילוב של שיפור פתרון ושילוב חום יכול להפחית את עונש האנרגיה מ 30% עד נמוך כמו 15% בתרחישים.

הפרדה מבוססת-על

(הטכנולוגיה של מנברן מציעה אלטרנטיבה להתחדשות תרמית על ידי הסתמכות על לחץ חלקי ⁇ כדי להפריד COIRFLT:02FLT:1 כי אין שינוי שלב מעורב, הדרישה לאנרגיה תיאורטית יכולה להיות נמוכה יותר מאשר עבור מערכות מבוססות COFIRD2, אך ביצועים אמיתיים בעולם האמיתי מוגבל על ידי בחירת יתרות וסחר בהסתברותיות.

לכידת מבוססת-על של מנברן אטרקטיבית במיוחד לעיבוד גז טבעי וייצור מימן, שם נדרש COFreaLT:0.2FLT:1 בלחץ גבוה.עבור גז לאחר הפסקת דלק בלחץ אטמוספירי, ואקום או גז גורף על צד ההקדמה, אשר מוסיף צריכת אנרגיה מתחדשת, עם זאת, הסוכנות לאנרגיה הבינלאומית (I) 3DIm) יכול לשלב עם עלויות אדים או לחץ דם נמוך על ידי מערכת חיסונית נמוכה של 2030.

Cryogenic and Low-Temperature Capture

[קרא] לכידת פחמן מנצלת את נקודות הקפאה השונות של COFLT:0ear2FLT:1 ורכיבי גז אחרים פלואום אחרים על ידי קירור זרם הגז ל- -100 מעלות צלזיוס, COFLT:2033FLT:2FLT 3 ניתן לספוג דחיסה מוצקה או מדבקת לנוזל.

תצורה זו של תצורת כישוף, כגון תהליך לכידת פחמן מבועת (CCC) שפותח על ידי פתרונות אנרגיה בר קיימא (אנ':0 American Process underהדגמהFLT:1), לשחזר את הקר מהגז המנוח כדי למנוע את גז השטף הנכנס, צמצום צריכת חשמל נטו.

שיטות לחדשנות ואלקטרוכימיות

מעבר למכשולים חדשים, שיפורים מצטברים לפתרונות הקיימים ממשיכים להניב חיסכון באנרגיה. פותרים נקיים מים - אלה שנוסחו עם ריכוז גבוה של amine ומים מינימליים - מחנכים את נטל האנרגיה מכיוון שפחות מים פנויים צריכים להיווצר במהלך התחדשות.המסומים הללו גם מציגים יכולת חום נמוכה יותר ושיפור של קינטיקה במים.

(הופנה מהדף אלקטרו-כימיקלי לכידת אלקטרו-כימיקלים (אלקטרו-כימיקלי) היא עזיבה רדיקלית יותר, במקום להתפנות לחום כדי לשחרר את ה-COR:0203FLT 1 מ-Kan-upt) מגורם חשמל חשמלי, אשר משחרר את הגז שנתפס (DVallow) ל-GLTF2, לדוגמה, לא יכול לעבור pH על ידי oxidation / LT2, באופן יעיל, אם כי הוא יעיל, במיוחד, כלומר, כלומר, כלומר, הוא פתרון אנרגיה מ-D2F2, הוא יעיל, כולל של 2.

גישות היברידיות ומחזור משולב

מערכות היברידיות המשלבות שתי טכנולוגיות לכידת יכולות להשיג עונשים אנרגיה נמוכים יותר מכל טכנולוגיה לבדה. מושג היברידי משותף זוגות membrane preconcentrcentrator עם צעד מלוטש מעצורים.המגרן את גז השפעת ל 40-60% COFLT:02FLT:1, צמצום קצב זרימת הפחתת זרימת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת נפח הקטן יותר של אנרגיה עבור 1525% בלבד.

[האסטרטגיה ההיברידית נוספת משלבת את לכידת הפחמן עם מחזור החום של תחנת הכוח באופן מעמיק יותר.לדוגמה, במפעל גז טבעי משולב (NGCC) ניתן לשלב את יחידת הלכידת עם הגנרטור שיקום חום (HRSG) כדי לחלץ קיטור עבור מחזורי לחץ וטמפרטורה אופטימליים, תוך צמצום הרס exergy.

תפקיד האנרגיה המתחדשת ב- Off Penalties

עונש האנרגיה הוא לעתים קרובות מגובש כעומס טפילי על הצמח המארח, אבל זה יכול גם להיות נפגשו (או חלקית נפגשו) על ידי מתקני אנרגיה מתחדשת ייעודיים.לקבוע מתקן לכידת פחמן עם מערך תרמי סולארי או חווה רוח יכול לספק את החום או החשמל הנדרש ללכידת מבלי להיכנס אל העובר הראשי של הצמח. גישה זו רלוונטית במיוחד עבור מתקנים תעשייתיים שבהם פסולת היא בקושי, כמו מלט או צמחי פלדה.

חידושים סולריים, שבו כוח סולארי מרוכז מספק את החום עבור פספינג, נחקר במספר פרויקטים אירופיים ואוסטרלים.ההיקף של אנרגיה סולארית ניתן לטפל על ידי שילוב של אחסון אנרגיה תרמית. מחקר סימולציה 2024 מאוניברסיטת מלבורן מצא כי מערכת סולדה סולרית-אווירה מלוכדת יכול להפחית את עונש האנרגיה הנקי על מ £ 10% עד 10%, אם כי עם אנרגיה חשמלית גבוהה יותר, כגון לכידת אנרגיה מוצקה או אנרגיה, באופן שונה, כמו גם לחץ אנרגיה מתחדשת, כגון אנרגיה מוצק, כגון אנרגיה לכידת אנרגיה מתחדשת, או לחץ אנרגיה, או לחץ אנרגיה, או מופעלת, או מופעלת, באופן שונה, או אנרגיה מוצק, כמו גם על ידי אנרגיה מתחדשת, כמו גם על ידי אנרגיה מתחדשת, כמו גם על ידי אנרגיה מתחדשת, 000 מוצק, 000 מוצק, 000, 000, 000, או מופעלת, או מופעלת, יכול להפחית את כוח פחמן לכידת אנרגיה מתחדשת, 000, 000, 000, 000, 000, כמו גם על ידי אנרגיה מתחדשת, 000 חזק, 000, 000, 000, 000 חזק, 000 חזק, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

תמיכה כלכלית ומדיניות

חדשנות לבדה לא תמסחר בלכידת פחמן דו-זמנית נמוכה; תמריצים כלכליים ומסגרות מדיניות חייבים להתאים את העלות של לכידת - באופן חד-משמעי בדולרים לטון של COIRFLT:02FLT:1 להימנע - נשלט על ידי עונש האנרגיה מוכפל על ידי מחיר הדלק או החשמל.

בארצות הברית, אשראי מס סעיף 45Q מציע עד 60 דולר לטון של פחמן שנתפס COIRLT:0 [2FLT 1] עבור ג'קווסטפיקציה ו-35 דולר טון עבור התאוששות שמן מוגברת.ערכים אלה מגבירים את מפעילי האנרגיה כדי להפחית את עונשי האנרגיה כי כל אחוז של יעילות מתורגם ישירות לרווחיות מוגברת.

כיוונים מחקר עתידיים ומסקנות

במבט קדימה, הדרך המבטיחה ביותר לעונשי אנרגיה אולטרה-נמוכים היא חומרים-על-ידי עיצוב וחיזוק תהליכים. Machine Learning and AI-oriented review of Millions of potential sorbentמולקולות יכול להאיץ את גילוי החומרים עם אנרגיות מחייבות אופטימליות ונכסים תרמיים.באותו זמן, תהליך העצמת- intensification - שילוב תגובה והפרדה יחידה אחת, למשל, באמצעות ע"י ערוגות ארוזות או מיקרו-ערוצים - יכולים להפחית באופן דרמטי את גודל האנרגיה.

גבול נוסף הוא לכידת אוויר ישירה (DAC), אשר עומד אפילו עונשי אנרגיה גבוהים יותר כי COIRFLT:0203IRFLT:1 הוא 400 חלקים למיליון במקום 5-15% בגז פלואי. חידושים שפותחו עבור קוד נקודה, כגון MOFs ללכוד גדלים מותאמים והתחדשות דלת-זמנית, הם יותר מותאמים ליישומים DAC.

לסיכום, צמצום עונשי אנרגיה הוא האתגר ההנדסי המרכזי של לכידת פחמן.הגישות שנסקרו כאן - הפיצויים, שילוב תהליכים, קרומונים, קליוגניות, מעצורים, שיטות אלקטרוכימיות, היברידיות ושילוב מתחדש - כל אחד מציע הפחתה מוחשית של חומר לא מתאים לכל ההקשרים, אבל ההתקדמות הקולקטיבית מעניקה החידושים זהירים של השקעה במחקר, פריסה, פריסה מהירה של אנרגיה לא יעילה כיום, לא פחות מ-4%, לא יכול להיות מעונשים של פחמן-4%, אלא אם לא יעיל של פחמן-4%, אלא אם זהה של ענישה לא יעילה, אלא אם זהה של פחמן-4%, אם זהה של פחמן-ה, אם זההההה, זההההההה, זההההההההההההההה של ענישה עלות של פחמן-4%, אם זהההההההההההה של ענישה עלה של פחמן-4%, לא יכול להיות יעיל של ענישה עלות, אם היום, אם לא יכול להיות יעיל של פחמן-4%, אם זההה, אם זהה, אם זהה, אם זה לא יכול להיות יעיל מספיק, אם