תפקיד של לכידת פחמן ואחסון במבצעי תחנת הכוח של הפחם

תפקיד של לכידת פחמן ואחסון במבצעי תחנת הכוח של הפחם

תחנות כוח קואל-אש סיפקו חלק משמעותי של חשמל גלובלי במשך יותר ממאה שנים.למרות האמינות והדחיסות האנרגיה שלהם, מתקני אלה הם בין המקורות העמידים הגדולים ביותר של פחמן דו-חמצני (CO2), נהג עיקרי של שינויי אקלים אנתרוגניים.כאשר מדינות שואפות לעמוד בפליטת אפס פחם, השאלה אינה האם להמשיך להשתמש בפחם, אלא כיצד להפחית את ההשפעה הסביבתית שלה תוך הבטחת אנרגיה במהלך המעבר של פחמן ו-CC (כ- 90%) כאמצעי אחסון יעיל יותר ממערכות פחמן, כך שברשותוכותל-CO2, כך שתאפשר להפחתה משמעותית של כוח-CO2.

הבנת לכידת פחמן ואחסון (CCS)

CCS היא חבילה של טכנולוגיות שנועדו ללכוד CO2 ממקורות תעשייתיים לפני שהיא נכנסת לאטמוספירה, דחיסה ותחבורה אותו, ולאחר מכן להזריק אותו לתוך היווצרות גיאולוגי עמוק לאחסון קבוע.המושג אינו חדש: תעשיית הנפט והגז הזריקה CO2 למאגרים עבור התאוששות נפט מוגברת (EOR) מאז שנות ה-70, היישום לייצור כוח בקנה מידה מסחרי הוא יותר לאחרונה CCS יכול להשתלב לתוך עיצובים חדשים, או כלי ליבה.

ללכוד טכנולוגיות

שלב הלכידת הוא השלב העוצמתי והיקר ביותר של CCS. שלוש השיטות העיקריות של CCS מופצות או תחת התפתחות:

• (FLT:0) שלאחר ההשתלטות על גז השפעת מטופל עם מפלט כימי – אמנסים אמפטיים – שמקליטים CO2.המסומים מחוממים לשחרר זרם CO2 מרוכז.
• (FLT:0) לכידת קדם-בעירהבאה 1: הפחם מוגז לייצר גז סינתזה (סינגז), תערובת של מימן ופחמן פחמן חד-חמצני מגיבה עם קיטור לייצר CO2 ויותר מימן.ה- CO2 מופרד לאחר מכן לפני הבעירה של מימן.
• (FLT:0) אוקסי דלק הכפלת:1: הפחם נשרף בתערובת של חמצן טהור וגז פלואו ממוחזר, ומייצר גז פלואום שהוא בעיקר CO2 ו- Vapor מים.המים מזוהים, ומשאיר זרם CO2 מרוכז מאוד מוכן לדחיסה.

לכל טכניקה יש סחר-offs בעונש אנרגיה, עלות הון ובגרות. Post-combustion הוא הדגימה ביותר בקנה מידה, עם יחידות הפועלות בתחנות כוח בקנדה ובארה"ב.

תחבורה ואחסון

לאחר שנתפס, CO2 חייב להיות דחוס לשלב צפופה (בדרך כלל מעל 1,100 psi) ו מועבר באמצעות צינורות, ספינה או משאית לאתר אחסון מתאים.Pilines הם הכלכלי ביותר עבור כרכים גדולים מעל הקרקע. CO2 מוזרק לתוך היווצרות גיאולוגי עמוק - בדרך כלל בעומק של יותר מ-800 מטרים - שבו הוא לכוד על ידי שילוב של מבנים, מבני, כהולים, ומלכודת מינרלים.

• (FLT:0) ממאגרי הנפט והגז המבוטלים: אלה הוכיחו שלמות החותם והתשתית הקיימת, והזרקות יכולות להיות משולבות עם התאוששות שמן מוגברת (EOR) כדי להוריד עלויות.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ : ⁇ סלעי פורוס רוויה בקרן, המציעה את יכולת האחסון הגדולה ביותר בעולם.
• (ב) ניתן ליישב את ה[[1790]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]

בחירת האתר נשלטת על ידי אופי גיאולוגי קפדני, ניטור, פיקוח רגולטורי פיקוח על מנת להבטיח את ההחזקה הקבועה.הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC) סיכם כי מאוחסן בבטחה CO2 באתרים נבחרים היטב יש שיעור שימור של 99% מעל 1,000 שנים.

יתרונות CCS ב Coal Power Plant

ניכויים עמוקים

היתרון הישיר ביותר של CCS הוא ההפחתה דרסטית של פליטות CO2. צמח פחם טיפוסי על-טבעי פולט בערך 0.9-1.0 טון של CO2 ל-MWh. עם CCS, זה יכול לרדת ל-0.2 טון לכל MWh, בהתאם ליעילות לכידת.זה מאפשר למפעלי פחם לציית לתקנות פליטה מחמירות יותר ויותר ומנגנוני פחמן.

שמירה על קיימות תשתיות ומשרות

במדינות רבות יש צי גדול של צמחי פחם שנבנו במשך עשרות שנים, המייצגים מיליארדי דולרים בהשקעות ואלפי משרות.Refitting CCS מאפשר לנכסים אלה להמשיך לפעול תוך הימנעות מהלם הכלכלי של פרישה מוקדמת.זה רלוונטי במיוחד באזורים כמו סין, הודו וארצות הברית, שם פחם עדיין מספק נתח משמעותי של חשמל.

תמיכה ב-Gird Reliability

צמחי קואל מספקים כוח עומס בסיס ויכולים להצטבר ולרדמת מקורות מתחדשים משתנים כמו רוח ושמש. CCS-e מאובזר יכולים לפעול בגמישות, כפי שהוכח על ידי סכר ברודרי בקנדה, אשר הותאם מותאם למתן מענה לצרכים ברשת בעת לכידת CO2.סינרגיה זו עם מתחדשים הופכת את CCS לטכנולוגיה של גשר לדהמה עמוקה של מגזר החשמל.

מוצרים נמוכים-Carbon

ניתן להשתמש ב- CO2 למטרות מסחריות, כולל התאוששות שמן מוגברת, ייצור דלקים סינתטיים, משקאות מפחמניים, ובניינים חומרים כמו קונקרטית. בעוד ניצול כרכים קטן בהשוואה לפליטה הכוללת, הוא מספק זרם הכנסות שמשפר את הכלכלה של CCS.

אתגרים העומדים בפני CCS Deployment

אנרגיה ענישה ואובדן יעילות

רכישת CO2 דורשת אנרגיה משמעותית עבור חידושים, דחיסה וציוד עזר.עונש אנרגיה זה בדרך כלל נע בין 20% ל-30% מהתפוקה של הצמח, כלומר יותר פחם חייב להיות נשרף לייצר את אותו חשמל נטו. מראש בכימיה פותרת, אינטגרציה חום ועיצוב תהליכים הם בהדרגה צמצום עונש זה אבל נשאר חידה טכנית הליבה.

עלויות הון והפעלה

העלות של CCS משתנה באופן נרחב על ידי סוג הצמח, שיטת לכידת, ומרחק תחבורה. עבור צמחי פחם, עלויות הכוללות עבור לכידת, תחבורה, אחסון מוערכים ב $ 40- $80 לטון של CO2 להימנע.התחלת צמח קיים יכול לעלות מאות מיליוני דולרים, ואת עלויות התפעול של איפור, תחזוקה, ניטור הוצאות מתמשך. ללא תמחור פחמן חזק או תמריצים ממשלתיים, לעשות עלויות אלה עבור מפעילי CCS רבים.

אחסון אתר זמינות ו קבלה ציבורית

לא לכל האזורים יש גיאולוגיה מתאימה לאחסון CO2. בעוד יכולת גלובלית היא עצומה, מיקום מקומי ואישור יכול לקחת שנים. התנגדות ציבורית צינורות CO2 ובארות הזריקה - מונעים על ידי פחדים של דליפות או סיסמיות מושרה - הוסעו פרויקטים באזורים מסוימים. Robust ניטור ותקשורת שקופה הם חיוניים לבניית אמון.

תגמול ומדיניות

פרויקטים CCS דורשים מסגרות משפטיות ברורות עבור אחריות ארוכת טווח, בעלות על חלל, ומחויבויות ניטור.מדינות רבות חסרות תקנות CCS מקיףות, יצירת אי ודאות למשקיעים.בנוסף, תמחור פחמן לא עקבי מפחית את המקרה העסקי ללכידת.

פרויקטים אמיתיים של CCS במפעלי כוח קודל

סכר כבד 3 (SaskPower, קנדה)

בשנת 2014, Boundary Dam Unit 3 היה פרויקט הדואר הגדול הראשון בעולם לאחר הבעירה CCS על מפעל פחם.It לוכד כמיליון טון של CO2 בשנה (90% מפליטת היחידה) ה- CO2 הנתפס נמכר עבור EOR בשדה הנפט Weyburn.הפרויקט הראה את הכדאיות הטכנית של CCS אך נתקל בעלויות תפעוליות וספק אתגרים עתידיים לתכניות.

פטרה נובה (NRG Energy, USA)

פטרה נובה הייתה תוכנית של CCS רטרופיטה על יחידת פחם ליד יוסטון, טקסס, שתפסה כ-1.6 מיליון טון CO2 מדי שנה עבור EOR.זה היה הפרויקט הגדול ביותר בארה"ב ופעל בהצלחה מ-2017 עד שהוטבע בשנת 2020 בשל מחירי הנפט הנמוכים במהלך מגפת COVID-19.

מתקנים נוספים

פרויקטים רבים בסין, אירופה והמזרח התיכון נמצאים בשלבים שונים של פיתוח.הצמח התרמי של הואנג בייג'ינג הדגים יחידת לכידת בקנה מידה קטן, בעוד תחנת הכוח של ניוטר בבריטניה ביצעה את אנרגיית הביוב בקנה מידה פיילוט עם CCS (BECCS) המכון הגלובלי CCS עוקב מעל 30 מתקנים מסחריים ברחבי העולם, עם רבים ממוקדים על מגזרים תעשייתיים אחרים.

מדיניות וכלכלה נהיגה CCS אימוץ

מחירי הפחמן ואשראי

בתחומי שיפוט עם תמחור פחמן חזק - כגון האיחוד האירופי Emissions Trading System (EU ETS) ותוכנית ה- cap-and-trade של קליפורניה - פרויקטים של בית הספר יכולים להרוויח קצבאות או זיכויים לשיפור יכולתם הפיננסית.מחיר פחמן של 50–100 דולר לטון משנה באופן משמעותי את ניתוח עלות-תועלת.

סעיף 45Q זיכוי מס (ארה"ב)

הקוד של ההכנסות הפנימיות של ארה"ב מספק זיכוי מס עבור כל טון של CO2 שנתפס ומאוחסן מבחינה גיאולוגית (85 לטון לאחסון, 60 דולר לטון עבור EOR תחת חוק ניכוי האינפלציה של 2022) זה הביא גל של הודעות פרויקט CCS על פני כוח ומגזרים תעשייתיים, מה שהופך את ארה"ב למנהיג עולמי בתמיכה מדיניות CCS.

הממשלה גרנטת והפגנות תוכניות

ממשלות לאומיות מממנות פרויקטים של הדגמה CCS באמצעות תוכניות כמו משרד האנרגיה של משרד האנרגיה של מחלקת האנרגיה של ארה"ב (DOE) של Fossil Energy וניהול פחמן, קרן לכידת הפחמן והאחסון של בריטניה, ויוזמות החדשנות הנמוכות פחמן בסין. קרנות אלה מכסות חלק מעלויות ההון וסיכון ראשון של פריסות חד-פעמיות.

עתיד Outlook ופיתוח

ניכוי עלויות באמצעות חדשנות

מחקרים מתקדמים נועדו להוריד את עונש האנרגיה ואת העלות של לכידת.טכנולוגיות מתפתחות כוללות פותרים מתקדמים (למשל, amines נקיים מים, מערכות מבוססות אנזים), הפרדה קרום, לכידת Cryogenic, ובעירה כימית.המטרה של DOE היא להפחית את עלויות לכידת לאחר הפסקת האש ל-30 דולר ל- CO2 עד 2035, ירידה ברמות הנוכחיות סביב $- 70.

שילוב עם Bio Energy (BECCS)

BECCS משלבת את הבעירה הביומסה עם CCS, וכתוצאה מכך פליטות CO2 נטו-שליליות - אפשרות קריטית לפירוק המגזרים הקשוחים-ל-בולטים. כמה צמחי פחם הם חוקרים ביומסה משותפת והתקנת CCS, כגון Drax בבריטניה, בעוד שיש חששות לגבי אספקת ביומסה קיימת, BECCS הוא כולל ברוב מסלולים של IPCC להתחממות הגלובלית ל-1.5 מעלות צלזיוס.

לכידת אוויר ישירה ואחסון (DACS)

בעוד שלא קשור ישירות למפעלי פחם, טכנולוגיית DACS מסירת CO2 מהאוויר ומאחסן אותו.כאשר מופעלת על ידי אנרגיה נקייה, היא יכולה להפחית את פליטות שאריות מתחנות פחם או ממקורות אחרים. חברות כמו Climeworks והנדסת פחמן בנו יחידות מסחריות, אם כי עלויות נשאר גבוה (200-600 דולר טון).

תפקיד ב-Decarbonized Grid

ככל שמתחדשים מתרחבים, צמחי פחם עם CCS עשויים לפעול בצורה גמישה יותר - כאשר השמש והרוח נמוכים, וצמצום התפוקה במהלך הדור המתחדש גבוה.מודל CCS גמיש זה נבדק ב-Boundary Dam ובפרויקטים של טייס.עם זאת, תחרותיות ארוכת טווח תלויה בירידה מתמשכת באחסון אנרגיה מתחדשת, כמו גם זמינות של כרטיסי פחמן.

מסקנה

פחמן ללכוד ואחסון הוא לא כדור כסף עבור פליטות כוח פחם, אבל זה מרכיב הכרחי של מסלולים ריאליים לפליטת אפס גלובלית של תעשיית ה- net-zero.הטכנולוגיה מוכחת בקנה מידה, המסוגלת ללכוד 90% או יותר מ- CO2 מבעירה פחם.זה מאפשר המשך השימוש בתשתיות קיימות במהלך המעבר באנרגיה, לתמוך באמינות רשת, ויכול לייצר פליטות שליליות בשילוב עם bios, פריסה נרחבת וכיסוי כלכלי מתמשך, כמו מרכזי של אנרגיה, ללא תשלום, ללא תשלום כלכלי חזק יותר, עם עלויות אבטחה גבוהות יותר, עם יציבות, עם לחץ דם גבוה, ועלויות אבטחה, עם יציבות, ואבטחה גבוהה יותר ויותר.

(ב) ויקרא: ויקרא:2 , ראה את ה-[[המאה ה-20]]: [[1924]], [[1924]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]