Karbon Yakası'ndaki Enerji Cezası Mücadelesi

Karbon yakalama, kullanım ve depolama (CCUS) yaygın olarak, endüstriyel ve güçlendirici CO)2) emisyonlar ile azaltılır, ancak teknoloji daha geniş bir teknik bariyer tarafından engellenir: enerji cezası.Bu ceza ek enerjiye atıfta bulunur -tipik olarak, elektrik veya her iki kat daha yüksek bir enerji tasarrufuna ihtiyaç duyar - CO).

Bu enerji yükü sadece artımlı bir gelişme meselesi değildir; karbon fiyatlarının düşük veya mevcut olmayan bölgelerden elde edilmesi için bir ön şarttır. Bu nedenle, yeni malzemeler içeren çok yüksek olan CO) ve gelişmekte olan teknolojiler.Bu makale, özellikle de karbon fiyatlamalarının düşük veya mevcut olmayan bölgelerde, mühendisler ve süreç tasarımcılarının, yenilenen projelerde, gelişmiş süreç yapılandırmaları kapsayan çok yüksek oranda yüksek kalmaktadır.

Enerji Cezalarını Yeniden Üretmek için Yenilikçi Yaklaşımlar

Tüm yakalama senaryolarında enerji cezalarını ortadan kaldırmak için tek bir çözüm yoktur. En uygun yaklaşım CO)2) (örneğin, doğal gaza karşı kombine-dönüşümlü bir bitkiden gaz, istenen yakalama oranına ve atık ısı veya düşük karbonlu elektriklere bağlıdır.

Gelişmiş büyücüler

Geleneksel amine tabanlı çözücüler, monotanolamin (MEA) gibi, on yıllardır iş akışının ele alındığı bir işlemdir. Ancak, gelecek nesil büyücülerin yüksek ısısını dramatik bir şekilde azaltabilir.

Metal-organik çerçeveler (MOF) en aktif araştırma sınırlarından birini temsil eder.Bu kristal, göz ardı edilebilir malzemeler yüksek CO))[D)[Dönetici ve orta ölçekli elektrikler, oksidasyonlar düşük sıcaklıklarda yayınlanan 2023 çalışmalarından kaçınılabilir.

Başka bir umut verici sınıf faz-değişim absorbe edilir. Bu malzemeler sıvıdan sağlamlığa geçiş yapar (veya homojen bir heterojen karışıma) COD:0) COD:0) Geleneksel amine kıyasla% 30-40'ın potansiyel enerji azaltımı gösterir.

Bütünleşme ve Atık Heat Recovery

En iyi büyücülerle bile, yenilenme için bazı enerji girişi kaçınılmazdır. Süreç entegrasyon, bu düşük ısıyı kullanarak ısıyı kullanmak ve onu kataraktlı bir enerji santralinde, flore gazının hala 150-20 °C'de kalmasına odaklanır; bir gaz türbininden kaynaklanan egzoz 500 °C'yi aşabilir.

Hızlı işlem yapılandırmaları, yalın buhar sıkıştırması, matrix şeritleme ve çok baskılı striptizciler reboiler görevini azaltmak için kullanılmıştır. ABD Enerji Ulusal Enerji Teknolojisi Laboratuvarı (NETL), bir çözücü geliştirme ve ısı entegrasyonunun bir kombinasyonunun, bazı senaryolarda% 15'den düşük bir kısmını azaltabileceğini göstermiştir. Bu yöntemler ayrıca başka bir operasyonel maliyet maliyeti olan soğutma suyu talebini azaltır.

Membran-Based Ayrılma

Membran teknolojisi, kısmi bir basınç gradiente göre bir alternatif sunar.[D:0]2)[Döneticileri dahil etmek için karmaşık-matrix membranları oluşturmakta, teorik enerji gereksinimi, MOF'ler veya grafiklere dayalı olarak daha düşük olabilir; ancak, gerçek dünya performansı membranı seçmen ve permeability trade-offs.[Dönetici:2).[Dönetici)[Döneticileri / yüksek çözünürlükte 50 $)

Membran tabanlı yakalama özellikle doğal gaz işleme ve hidrojen üretimi için cazip, CO[DÜ:0)2) yüksek basınçtadır.In post-combustion flue gazı ile atmosfer basıncı, permeate tarafında, bir vakum veya süpürücü enerji tüketimi ekliyor. Bununla birlikte, 2030 yılına kadar, yüksek basınçlı buhar veya yenilenebilir elektrik ile entegre edilmiş membran sistemleri.

Ağojenik ve Low-Temperature yakalama

Ağojenik karbon yakalama CO[D:0)'ın farklı dondurma noktalarının kullanımını desteklemektedir.[ °C, CO).

Görüntü krigen konfigürasyonları, gelen flugen gazı yakalama (CCC) süreci Sürdürülebilir Enerji Çözümleri (anurFLT:0) Gösterme altında (Dönüşükümlü gazdan gelen hava kirliliğine kadar soğuk alaşımları geri alır, net elektrik tüketimi azaltır. Lab-ölçekli testler, sıvı gazın mevcut olduğu 10 ila 15%'lik bir yangının (örneğin, aşırı soğuk sıcaklıklar için) tekrarlanması için gerekli olan ısıtılır.

Yenilik ve Elektrokimyasal Yöntemler

Yeni büyücülerin ötesinde, mevcut çözücülere artan gelişmeler enerji tasarrufu sağlamaya devam ediyor. Su-lean çözücüler - Amine ve minimum su konsantrasyonu ile formüle edildi - enerji yükünü ortaya çıkardı, çünkü daha az su buharı da daha düşük ısı kapasitesi ve gelişmiş reaksiyon kinetiği sergiliyor. pilot ölçekde test edildi, 20-30% yeni enerji azaltımı gösteriyor.

Elektrokimyasal karbon yakalama daha radikal bir harekettir. Örneğin, bir quinone tabanlı molekülü salıverme/Dönlendirme, CO) ile etkili bir şekilde şarj edilebilir.[Dönetici:2[Dönetici: 1) Enerji girişinin doğrudan yenilenebilir elektrik ile dağıtılması ve GDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDöneticileri ile birlikte yüksek çözünürlükte bir şekilde bir şekilde sabitlenmemektedir.

Hybrid ve Kombinasyon Yaklaşımları

İki veya daha fazla yakalama teknolojisini birleştiren Hibrit sistemler, her teknolojiden daha düşük enerji cezalarını potansiyel olarak elde edebilir.Ortak bir hibrit konsept çiftleri hem sermaye maliyeti hem de kataldasyon için gerekli olan ısı tasarrufuna sahip.Genel olarak% 15 ila 40-25 CO)) ile kıyaslarulmuş bir enerji tasarrufuna ihtiyaç duyan ısıtılmış.

Bir diğer hibrit strateji, enerji santralinin ısı döngüsü ile daha derin bir şekilde ele geçirilmesini sağlar. Örneğin, doğal gazla birlikte birleştirilmiş döngüsü (NGCC) bitki, yakalama ünitesi, süper kritik bir buhar jeneratörü ile entegre edilebilir (HRSG) en iyi basınç ve sıcaklık için buharı çıkarmak için, örneğin yakalanan CO:5'yı kullanmayı önerir)[D)[DD)[Döneticisel bir optimizasyon için bir sıvı olarak kullanılabilir.[D)[Dönetici).

Yenilenebilir Enerjinin Rolü Off Cezaları

Enerji cezası genellikle ev sahibi bitkiye dokunmadan gereken bir parasitik yük olarak tanımlanır, ancak bu yaklaşım özellikle çimento veya çelik bitkiler gibi yenilenebilir enerji tesisatları ile ilgilidir.

Güneş destekli çözücü rejenerasyonu, yoğun güneş enerjisinin şeritli karbon yakalama sistemi için ısıyı sağladığı yerde, ev sahibi çimento kiln'da% 28'den %10'a kadar, daha yüksek sermaye yatırımıyla elvezemli bir şekilde ele alınabilir.

Ekonomik Viability ve Politika Destek

Yalnızca düşük karbon yakalamasını ticarileştirmeyecektir; ekonomik teşvikler ve politika çerçeveleri uyum sağlamalı - karbon fiyatları, vergi kredileri ve emisyon performans standartları gibi dolarlarda en ucuz hale gelir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, Bölüm 45Q vergi kredisi, yakalanan CO)2) geosequestasyon için ve $ 35 $ ton için geliştirilmiş petrol kurtarma için teklif ediyor. Bu değerler, verimlilik artışının her bir noktasında doğrudan artan kârlılığa dönüştüğünü tahmin ediyor. Avrupa'da, AB Emisyon Ticaret Sistemi (ETS) karbon fiyatı dalgalanması ve yaklaşık 60 $ değerindeki artışlar için önümüzdeki €60 pernna kadar kalıyor.

Future Research Path and Sonuç

İleriye bakıldığında, ultra düşük enerji cezalarına en umut verici yol, malzemeler tarafından tasarlanır ve bir birimdeki tepki ve ayrılık, milyonlarca potansiyel büyücünün veya mikro kanal absorbeatörü aracılığıyla, malzemelerin en uygun enerji ve termal özellikleri ile keşfini hızlandırabilir.

Başka bir sınır, belirli porselen boyutları ve düşük sıcaklık yenileme ile karşı karşıya olan MOF'lerin % 5 ila 15'inin yerine, DAC'nin elde edilmesi için geçerli olup olmadığının tespit edilmesidir.

Sonuç olarak, enerji cezaları karbon yakalamanın merkezi mühendisliği meydan okumasıdır. Burada yapılan yaklaşımlar - şüpheli büyücüler, süreç entegrasyonu, membranlar, krigenler, çözücüler, elektrokimyasal yöntemler, hibritler ve yenilenebilir entegrasyonlar - her zaman tek bir çözüm tüm bağlamlara uygun değildir, ancak kolektif ilerleme araştırma, performansa devam ederse, enerji cezaları, maliyetle düşük olabilir.