Potencjalny przełom w wychwytywaniu dwutlenku węgla zbliża się do końca

Moc netto

Na niewielkiej działce między Houston a Gulf Coast, w strefie przemysłowej pełnej fabryk petrochemicznych i gazociągów, mało znana firma finalizuje budowę demonstracyjnej elektrowni, która może stanowić prawdziwy przełom energetyczny.

Jeśli działa zgodnie z oczekiwaniami, warta 140 milionów dolarów, 50-megawatowa elektrownia na gaz ziemny Net Power skutecznie wychwytuje cały wytwarzany przez siebie dwutlenek węgla, bez znacznie wyższych kosztów, częściowo dzięki temu, że sam gaz cieplarniany napędza turbinę wytwarzającą energię elektryczną. Technologia może umożliwić nową generację elektrowni, które zapewniają czystą energię, bez ryzyka związanego z rozwojem energii jądrowej (patrz Meltdown of Toshiba Nuclear Business Dooms New Construction w USA), ograniczeń geograficznych hydroelektrowni lub problemów z nieciągłością energii słonecznej i wiatrowej. Co ważne, przyszłe elektrownie tego typu mogą również polegać na obfitych dostawach taniego gazu ziemnego w kraju.

Jesse Jenkins, badacz z Inicjatywy Energetycznej MIT, mówi, że jeśli gra będzie działać zgodnie z reklamą, może to naprawdę zmienić grę.

Oczywiście droga do wychwytywania dwutlenku węgla jest zaśmiecona znacznie większą liczbą niepowodzeń niż sukcesy , w tym niedawno porzucony przez firmę Southern Company, wart miliardy dolarów, czysty węgiel w stanie Mississippi. Tak więc, dopóki Net Power nie zacznie działać, nie będzie można powiedzieć, czy naprawdę może działać tak wydajnie, tanio i niezawodnie, jak oczekiwano. Jednak wczesny główny test zbliża się wielkimi krokami, a pierwszy pożar zaplanowano na koniec listopada lub początek grudnia. (Obszar wokół zakładu uległ zalaniu w wyniku huraganu Harvey, ale od wtorku sam obiekt został osuszony zgodnie z projektem i pozostaje nieuszkodzony).

Większość elektrowni węglowych lub gazowych działa na zasadzie spalania paliw kopalnych w celu przekształcenia wody w parę, która obraca turbinę wytwarzającą energię elektryczną. Nadmiar ciepła i gazów cieplarnianych odpływają jako produkty uboczne procesu. Większość dotychczasowych prób wychwytywania dwutlenku węgla spowodowała, że ​​etap szorowania został umieszczony na zapleczu systemu, co z definicji zwiększa koszty.

Labirynt rur, zbiorników, sprężarek i pomp firmy Net Power na terenie o powierzchni 1,5 akrów w La Porte w Teksasie wykorzystuje tak zwany cykl Allama. Między innymi eliminuje cykl parowy, zastępując wodę dwutlenkiem węgla w stanie nadkrytycznym. W tym stanie, osiąganym pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, dwutlenek węgla nabiera właściwości zarówno cieczy, jak i gazu. Proces został opracowany głównie przez brytyjskiego inżyniera chemika i wynalazcę Rodneya Allama, obecnie partnera i głównego technologa w 8 Rivers Capital. Moc netto to współpraca pomiędzy firmą inwestycyjną i deweloperską z siedzibą w Durham w Północnej Karolinie, operatorem zakładu Exelon Generation i firmą CB&I zajmującą się budownictwem energetycznym.

Cykl działa w następujący sposób: operatorzy instalacji początkowo dostarczają czysty tlen, dwutlenek węgla i gaz ziemny do komory spalania, która zapala gaz. Głównymi produktami ubocznymi tego procesu są gorąca woda i dużo CO₂ w stanie nadkrytycznym, który działa jak wydajny płyn roboczy napędzający sąsiednią turbinę. Z kolei dwutlenek węgla przechodzi przez szereg sprężarek, pomp i wymienników ciepła, z których wszystkie pomagają odzyskać jak najwięcej ciepła i zawrócić dwutlenek węgla na początek cyklu.

Gorący dwutlenek węgla znacznie zmniejsza ilość paliwa potrzebnego na tym początkowym etapie spalania, dodatkowo poprawiając ogólną wydajność. Poleganie na CO₂ w stanie nadkrytycznym pozwala również uniknąć strat energii, które występują, gdy woda przechodzi między stanami gazowym i ciekłym, i eliminuje kilka innych niezbędnych elementów elektrowni parowej.

Jeśli utrzymasz cały cykl powyżej fazy nadkrytycznej, wydajności są niesamowite, mówi Julio Friedmann, główny technolog energii w Lawrence Livermore National Laboratory, który przeprowadził szeroko zakrojone badania nad wychwytywaniem dwutlenku węgla.

W trakcie cyklu różne części produktów ubocznych są usuwane z procesu, gotowe do sprzedaży i wysyłki rurociągiem, w tym przede wszystkim dwutlenek węgla.

Współzałożycielem Eight Rivers była para absolwentów MIT: Bill Brown, który wcześniej był dyrektorem zarządzającym w Morgan Stanley, i Miles Palmer, który pracował w technologii lotniczej w SAIC, ogromny wykonawca obrony . Kiedy w 2008 roku banki na Wall Street były na skraju upadku, Brown namówił Palmera na założenie 8 Rivers, mówiąc według jego wspomnień: „Dlaczego nie spotkamy się i nie zrobimy dobra dla odmiany?”.

Początkowo skupili się na rozwoju czystych technologii węglowych, mając nadzieję na skorzystanie z niektórych funduszy energetycznych zawartych w federalnym pakiecie stymulacyjnym z 2009 roku. Okazało się jednak, że firmy po prostu nie kupiłyby niczego, co zwiększałoby koszty procesu. Zostały one ostatecznie przedstawione Allamowi, który myślał o potencjale wykorzystania nadkrytycznego CO₂ do zintegrowania wychwytywania dwutlenku węgla w elektrowni. Ostatecznie został zatrudniony przez 8 Rivers i wraz z innymi członkami zespołu rozpoczął prace nad rozwojem technologii niezbędnej, aby proces ten konkurował ze standardowymi instalacjami gazu ziemnego w cyklu kombinowanym.

Aby to naprawdę zrobić, firma będzie musiała zbliżyć się do kosztów budowy takich elektrowni, które według Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej w 2014 r. wyniosły 1056 USD na kilowat mocy. Firma spodziewa się, że jej pierwsza komercyjna instalacja będzie kosztować około 1600 USD za kilowat, częściowo ze względu na wyższe wydatki kapitałowe, gwarancje i inne koszty związane z pierwszym tego rodzaju projektem. Uważają jednak, że mogą obniżyć koszty do około 1000 USD, zanim zbudują od pięciu do siedmiu zakładów na pełną skalę.

Ostatecznie Net Power spodziewa się produkować energię elektryczną za około 42 USD za megawatogodzinę, na równi z gazem ziemnym w cyklu łączonym bez wychwytywania dwutlenku węgla. Oprócz tego firma może również sprzedawać na rynku kilka produktów ubocznych, w tym dwutlenek węgla. Podsumowując, mogą one skutecznie obniżyć koszty produkcji energii do około 20 dolarów za megawatogodzinę (teoretycznie nawet do 9 dolarów za megawatogodzinę).

Lokalne, stanowe lub federalne polityki dotyczące czystej energii — takie jak podatki węglowe, systemy limitów i handlu oraz normy emisji — mogą jeszcze bardziej poprawić ekonomię.

Net Power początkowo zamierza działać jako firma licencyjna, a nie deweloper lub operator, sprzedając technologię przedsiębiorstwom użyteczności publicznej, przedsiębiorstwom naftowo-gazowym i innym. Firma rozpoczęła już rozmowy i zbadała potencjalne miejsca dla swojego pierwszego komercyjnego zakładu, który, jak ma nadzieję, pojawi się online już w 2021 roku.

Zawsze są gremliny i rozwiązujesz je, gdy idziesz dalej, mówi Brock Forrest, starszy inżynier ds. Badań i rozwoju w 8 Rivers. Ale z inżynieryjnego i technicznego punktu widzenia jesteśmy przekonani, że będziemy w stanie wykazać, że nadkrytyczny CO₂ będzie w stanie generować energię elektryczną.

Należy wziąć pod uwagę kilka dodatkowych zastrzeżeń: głównym rynkiem dla wychwyconego dwutlenku węgla byłoby wykorzystanie do ulepszonego wydobycia ropy, gdzie firmy energetyczne wstrzykują go do starzejących się szybów, aby pomóc uwolnić pozostałą ropę. Sugeruje to, że przechwycony gaz nadal przynajmniej pośrednio przyczyniałby się do gromadzenia i spalania paliw kopalnych. Co najważniejsze, samo wydobycie gazu ziemnego niesie ze sobą również konsekwencje środowiskowe, w tym wyciek gazów cieplarnianych, zanieczyszczenie zwierciadeł wód , a trzęsienia ziemi wywołane przez kolejne odprowadzanie ścieków .

Ale w stopniu, w jakim technologia Net Power może zmniejszyć zużycie węgla i zapobiec uwalnianiu niezliczonych ton dwutlenku węgla z gazu ziemnego, najprawdopodobniej przyczynia się to do korzyści netto dla środowiska — przynajmniej w porównaniu z innymi elektrowniami na paliwa kopalne .

Ta historia została zaktualizowana w celu skorygowania szacunkowych kosztów budowy.

ukryć