Rozwiązywanie problemu węgla w Chinach

Kiedy William Latta po raz pierwszy przyjechał do Chin w 2005 roku, zamierzał szukać firm do przejęcia dla francuskiego giganta energetycznego Alstom. Skończył tworząc własną.

Wiedziałem, że rynek ekologiczny będzie się rozwijał – mówi Latta. Wierzyłem, że możemy coś zrobić z problemem zanieczyszczenia w Chinach i stworzyć przy tym dochodowy biznes.

Firma założona przez Lattę, LP Amina, wykorzystuje pochodne amoniaku zwane aminami, aby zmniejszyć zanieczyszczenia z kominów elektrowni węglowych, zwłaszcza tlenki siarki i tlenki azotu. LP Amina dołączyła do szeregu firm, które w pierwszej dekadzie tego stulecia podjęły się programu krytycznego dla przyszłości świata: oczyszczenia rozległego i brudnego przemysłu węglowego w Chinach.

To monumentalne i pilne zadanie. Chiny są największym na świecie producentem i konsumentem węgla, spalając co roku mniej więcej tyle samo, co reszta świata razem wzięta. Według badanie pierwszy raz opublikowany w czasopiśmie medycznym Nazwa naukowego czasopisma medycznego 1,2 miliona ludzi umiera co roku przedwcześnie z powodu zanieczyszczenia powietrza w Chinach. To o populacji Dallas umierającej każdego roku, głównie z powodu węgla. Zanieczyszczenie powietrza może sprawić, że duże miasta, takie jak Pekin i Szanghaj, będą prawie nie do zamieszkania, a gigantyczne kopalnie węgla w głębi kraju spustoszyły tysiące mil kwadratowych.

Ciężarówka wyładowana węglem w Pekinie zeszłego lata.

To nie jest nowość. Mniej rozumiane, przynajmniej na Zachodzie, jest to, że firmy takie jak LP Amina w dużej mierze odniosły sukces, a dążenie rządu do ograniczenia zanieczyszczenia powietrza przez elektrownie węglowe postępuje. Według Greenpeace, poziom zanieczyszczenia w wielu głównych chińskich miastach spadł w latach 2013-2014, a w pierwszym kwartale 2015 r. spadł o prawie jedną trzecią. spadła o 31 procent w prowincji Hebei, która obejmuje obszar metropolitalny Pekinu, według danych rządowych zebranych przez grupę ds. ochrony środowiska. Niebo nad Pekinem, Szanghajem i Shenzhen – nadmorskimi megamiastami najbardziej dotkniętymi smogiem węglowym – nie jest dokładnie niebieskie, ale robi się mniej szare. LP Amina i jej konkurenci w rzeczywistości stają się ofiarami własnego sukcesu. Nasza działalność jest zdecydowanie wolniejsza – w tym roku będziemy o połowę mniejsze niż ostatnio, mówi Latta.

W dużej mierze poprawa jest wynikiem działań rządu dotyczących spalania węgla do ogrzewania domów i zamknięcia małych, brudnych elektrowni węglowych w pobliżu dużych miast. Wynikają one również z powszechnego wdrażania skruberów i innych technologii przeciwdziałających zanieczyszczeniom, które od dawna są standardem na Zachodzie. Według niektórych szacunków blisko 90 procent elektrowni węglowych w Chinach ma obecnie podstawową kontrolę zanieczyszczeń. Jeśli chodzi o konwencjonalne zanieczyszczenia w gazach spalinowych, do 2020 r. poziom zgodności w Chinach będzie równy USA lub Europie, mówi Latta.

To duże osiągnięcie w dziedzinie ochrony środowiska, któremu zachodnia prasa nie poświęciła wystarczającej uwagi. Pozostawia jednak za sobą głębsze wyzwanie: gazy cieplarniane, na które nie mają wpływu płuczki i inne szeroko dostępne technologie kontroli zanieczyszczeń. Jeśli pomyślisz o wszystkim, co wydarzyło się do około 2013 r., jako o pierwszej fazie wielkiego oczyszczania węgla w Chinach, to teraz znajdujemy się w drugiej fazie konwersji węgla na syntetyczny gaz ziemny, czyli gaz syntezowy. Dalsze ograniczanie zanieczyszczenia będzie wymagało od kraju podjęcia trudnych kroków, takich jak wdrożenie wychwytywania dwutlenku węgla i znaczne ograniczenie zużycia węgla.

Najważniejsze pytanie brzmi: co się dzieje z CO2? pyta Latta.

Boom węglowy na gaz

Znaczenie tego pytania staje się oczywiste, kiedy zwiedzisz przemysł węglowy w prowincji Shanxi, w północnych Chinach, w pobliżu granicy z Mongolią Wewnętrzną, tak jak zrobiłem to w 2014 r., badając moją książkę Wojny o węgiel . Tam, poniżej grzbietów wytyczonych przez pozostałości Wielkiego Muru, setki małych, brudnych kopalni węgla wciąż dostarczają gigantyczne elektrownie węglowe, które każdego roku wyrzucają do atmosfery miliony ton dwutlenku węgla. Program rządu centralnego mający na celu zamknięcie elektrowni węglowych na wschodzie, w pobliżu wybrzeża, niewiele zrobił w sprawie tych we wnętrzu. W rzeczywistości przemysł węglowy na zachodzie i północy jest nastawiony na dramatyczny rozwój w ciągu następnej dekady, zgodnie z najnowszym planem pięcioletnim.

Zdjęcie satelitarne smogu węglowego w północnych Chinach w grudniu 2013 r.

W chińskim oczyszczaniu węgla lata od początku XXI wieku do około 2012 roku były okresem odsiarczania – ograniczania uwalniania konwencjonalnych zanieczyszczeń i PM 2,5, substancji, która bezpośrednio zabija ludzi. Jesteśmy teraz w epoce zgazowania.

Odnosi się to do procesu przekształcania stałego węgla w gaz syntezowy, który składa się z wodoru, tlenku węgla i dwutlenku węgla. Gaz syntezowy można spalać w celu produkcji energii elektrycznej lub przetwarzać na produkty petrochemiczne. Obiecujące z punktu widzenia ochrony środowiska jest to, że węgiel można wychwytywać i usuwać przed przetworzeniem gazu, chociaż zakłady gazu syntezowego generalnie nie robią tego teraz.

Nie jest to nowa technologia – odcięci od dostaw ropy w czasie II wojny światowej, naziści wytwarzali paliwo płynne z węgla za pomocą gazu syntezowego, aby utrzymać jeepy i czołgi w ruchu – ale zgazowanie jest teraz postrzegane jako bezpośrednia droga naprzód dla nękanego Chin przemysłu węglowego. Rząd ogłosił plany budowy kilkudziesięciu zakładów zgazowania węgla w Mongolii Wewnętrznej oraz w prowincjach Shanxi i Xinjiang; oczekuje się, że będą dostarczać paliwo płynne do pojazdów, etylen dla zakładów petrochemicznych i inne produkty. Według Krajowej Administracji Energii do 2020 roku produkcja osiągnie 50 miliardów metrów sześciennych gazu syntezowego rocznie. To 25 razy więcej niż produkcja w 2014 roku.

Wsparcie rządu, wraz z rosnącym popytem na pochodne gazu syntezowego, doprowadziło do gorączki o ziemię, która rozpoczęła się w 2005 roku, gdy duże przedsiębiorstwa państwowe rozpoczęły budowę ekspansywnych i pospiesznie pomyślanych elektrowni węglowych na gaz. Według Bobby'ego Wanga, lidera marketingu produktów do gazyfikacji w GE Power & Water w Chinach, ten początkowy boom był epicką porażką. Wczesne zakłady nie były w stanie konkurować z produktami wytwarzanymi z taniego gazu ziemnego na Bliskim Wschodzie.

Szał ustąpił miejsca bardziej wyważonemu podejściu. Teraz chińskie firmy energetyczne, w tym główni dostawcy węgla, utworzyły joint venture z GE i mniejszymi amerykańskimi firmami, takimi jak LP Amina, Synthesis Energy Systems i Summit Power, aby zbudować opłacalne finansowo elektrownie przeznaczone do dostarczania gazu syntezowego do energetyki, petrochemii, ciepło do procesów przemysłowych i nie tylko. Ostatecznie kotły do ​​produkcji energii elektrycznej w tych zakładach będą wykorzystywały technologię zintegrowanego zgazowania w cyklu skojarzonym (IGCC), najbardziej wydajny sposób zgazowania i spalania węgla. Kiedy te najnowocześniejsze gazyfikatory uwolnią węglowodory z węgla mineralnego, mówi Jason Crew, dyrektor generalny Summit Power z siedzibą w Seattle, możesz robić różne rzeczy, w tym oczyszczać węgiel.

Jednak wiele elektrowni węglowych, które mają być rozciągnięte w suchych północnych i zachodnich prowincjach Chin, spalałoby węgiel brunatny, niskiej jakości węgiel brunatny, który występuje w dużych ilościach w Chinach i Azji Południowo-Wschodniej – który dla ekologów jest rodzajem brudnego, nisko paliwo energetyczne, które powinniśmy zostawić w ziemi. A korzyści środowiskowe płynące ze zgazowania węgla są sporne: według raportu Greenpeace, który analizował pełny cykl życia zgazowania, od wydobycia do końcowego wykorzystania, chiński program „węgiel w gaz” mógłby dodać miliony ton dwutlenku węgla do w ciągu najbliższej dekady, przez co cele w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla wyszczególnione w porozumieniu w sprawie zmian klimatu między Barackiem Obamą a prezydentem Chin Xi Jinpingiem z listopada 2014 r. są daleko poza zasięgiem.

Niemniej jednak szereg dobrze finansowanych, dwunarodowych projektów badawczo-rozwojowych i demonstracyjnych ma na celu zmniejszenie emisji dwutlenku węgla przez elektrownie węglowe do gazu.

Chiński rząd rozprawił się z wykorzystaniem węgla do ogrzewania domów.

Jeden z tych projektów planowany jest nie dla Mongolii Wewnętrznej, ale dla obszaru naftowego zachodniego Teksasu. Projekt Texas Clean Energy, wspierany dotacją w wysokości 450 milionów dolarów z inicjatywy Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych na rzecz czystej energii z węgla, połączy 400-megawatową fabrykę IGCC z zakładem produkującym mocznik do nawozu, a także system wychwytywania dwutlenku węgla, który usunie 90 proc. wyprodukowanego dwutlenku węgla (około dwóch milionów ton rocznie) i wykorzystać go do zwiększonego wydobycia ropy w szybach naftowych basenu permskiego. Wraz z Summit Power uczestniczą w nim firmy Siemens, CH2M Hill oraz jednostka inżynieryjno-konstrukcyjna państwowego giganta energetycznego China National Petroleum Corporation. Projekt w Teksasie, który ma kosztować ponad 1,7 miliarda dolarów, byłby najbardziej zaawansowaną elektrownią węglową, jaką kiedykolwiek zbudowano.

Nowością w tym, co robimy, jest to, że wychwytywanie CO2 jest produktem ubocznym procesu — zasadniczo robi się to za darmo, mówi Latta.

To optymistyczny scenariusz i prawdopodobnie jeszcze dziesięciolecia. Faktem jest, że większość projektów wychwytywania dwutlenku węgla w elektrowniach węglowych została wstrzymana lub porzucona. GreenGen, osławiony prototyp IGCC w Tianjin, który był wyobrażany jako pierwsza w kraju instalacja do wychwytywania dwutlenku węgla na dużą skalę, był nękany licznymi opóźnieniami w swojej 10-letniej historii i niedawno został zmniejszony. Nawet jeśli projekt w Teksasie się powiedzie, będzie to opłacalny model tylko w kilku lokalizacjach, w których istnieje zapotrzebowanie na wychwycony węgiel. A najwcześniej prototypowa elektrownia zostanie ukończona dopiero w 2018 r. Ostatecznie najbardziej prawdopodobnym sposobem na kontynuowanie przez Chiny postępów w zakresie kontroli zanieczyszczeń może być po prostu spalanie mniejszej ilości węgla.

Zaskakująca huśtawka

W Stanach Zjednoczonych udział energii wytwarzanej z węgla spadł poniżej 40 procent i prawdopodobnie będzie się zmniejszał, ponieważ tani gaz ziemny jest tak obfity. Perspektywa podobnej redukcji w Chinach wydawała się do niedawna odległa.

Co ciekawe, dzięki spowalniającej gospodarce, przejściu w kierunku lżejszych, mniej energochłonnych gałęzi przemysłu oraz rozprawie z małymi, nielicencjonowanymi palnikami węglowymi, zużycie węgla w Chinach spadło w 2014 r. o prawie 2 procent, według Instytutu Ekonomiki Energetyki i Analiz Finansowych. nawet gdy gospodarka wzrosła o 7,4 procent – ​​pierwszy taki spadek od dziesięcioleci. Raport Greenpeace opublikowany w maju wykazał, że zużycie węgla spadło o 8 procent w pierwszych czterech miesiącach 2015 roku w porównaniu z tym samym okresem rok wcześniej. Jeśli ten trend utrzyma się przez cały rok, będzie to największy odnotowany rok do roku spadek zużycia węgla i CO2 w jakimkolwiek kraju. Jak pokazuje amerykańska rewolucja łupkowa, dramatyczne wahania zużycia energii mogą nastąpić nagle i nieoczekiwanie. Przeznaczanie miliardów na drogie, futurystyczne elektrownie węglowe może skończyć się, zdaniem przyszłych historyków energetyki, patrzeniem na to, jak rzucać dobre pieniądze za złe.

Argumentem, który przemysł węglowy zawsze próbuje przedstawić, jest nakreślenie obrazu, w którym węgiel ma kluczowe znaczenie dla wzrostu gospodarczego – mówi Bruce Nilles, dyrektor programowy kampanii Beyond Coal Sierra Club. Mówili tak o Stanach Zjednoczonych, a teraz sprawy szybko zmierzają w innym kierunku. Teraz ich ostatnim tchnieniem jest próba stworzenia poczucia nieuchronności, że węgiel będzie spalany przez kolejne 50 lat w krajach rozwijających się, takich jak Chiny. Ale opiera się na fałszywych przesłankach.

Ta historia została zaktualizowana 24 lipca, aby skorygować oszacowanie ilości gruntów, na które w Chinach wpłynęło wydobycie węgla i energetyka węglowa. Teraz odczytuje tysiące mil kwadratowych, a nie miliony.

ukryć