Wychwytywanie dwutlenku węgla pozostaje nieuchwytne

1 października elektrownia węglowa w Zachodniej Wirginii, zarządzana przez American Electric Power (AEP), stała się pierwszą elektrownią w USA, która przepompowała część emitowanego dwutlenku węgla pod ziemią. W tym samym czasie Departament Energii USA przeznacza miliardy dolarów stymulacyjnych na wychwytywanie i sekwestrację dwutlenku węgla. Wygląda na to, że FutureGen, wspierany przez rząd projekt budowy pierwszej elektrowni węglowej o zerowej emisji, wyrośnie z popiołów.

Uchwyć to : Zakład wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla obsługiwany przez American Electric Power i Alstom w elektrowni Mountaineer w New Haven, WV.

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że wychwytywanie i sekwestracja dwutlenku węgla (CCS) jest na dobrej drodze do urzeczywistnienia czystego węgla. Jednak żadna operacja CCS na skalę komercyjną w USA nie jest bliska ukończenia i dopóki nie zostanie ustalona cena rynkowa dwutlenku węgla, eksperci twierdzą, że sytuacja się nie zmieni.

Dopóki nie będzie rynku, technologia nie wystartuje, mówi Howard Herzog , główny inżynier ds. badań w MIT Energy Initiative. To niesamowite, że jest tyle projektów, ile jest dzisiaj; są to wszystkie projekty badawczo-rozwojowe finansowane z dotacji.

American Recovery and Reinvestment Act z 2009 r. zapewnił 3,4 miliarda dolarów funduszy federalnych na projekty CCS, w tym 1 miliard na FutureGen i ponad 1 miliard na inne operacje na skalę komercyjną. Jednak nawet z tymi pieniędzmi nadal istnieją znaczne przeszkody.

Tom Williams, rzecznik przedsiębiorstwa użyteczności publicznej Duke Energy, który niedawno zainwestował 17 milionów dolarów w badania nad wychwytywaniem dwutlenku węgla w elektrowni zgazowania węgla w Edwardsport, IN, mówi, że istnieje szereg wyzwań technicznych, które należy przezwyciężyć. fundusze federalne na dalszy rozwój technologii wychwytywania i sekwestracji w zakładzie. Wyzwania dotyczące pozwoleń, wyzwań związanych z sekwestracją, wyzwaniami geologicznymi i wyzwaniami związanymi z wydajnością muszą zostać rozwiązane, mówi Williams.

Jednym z geologicznych wyzwań stojących przed Duke Energy i innymi badaczami CCS jest zapewnienie, że ciśnienie wewnątrz zbiorników głęboko pod powierzchnią ziemi nie wzrośnie zbyt wysoko po wstrzyknięciu dwutlenku węgla. Herzog mówi, że istnieją tylko pewne bezpieczne poziomy, do których można podnieść presję, zanim wejdziesz w kwestie sejsmiczności.

Ernest Majer , sejsmolog z Lawrence Berkeley National Laboratory, we wrześniu poinformował członków Senatu USA o tych potencjalnych zagrożeniach. Twierdzi, że pompowanie pod ciśnieniem ciekłego dwutlenku węgla pod ciśnieniem może spowodować niewielkie trzęsienia ziemi, chociaż przy odpowiednim wyborze miejsca i szybkości wtłaczania nie powinno to stanowić problemu. Jeśli wprowadzisz duże ilości do czynnego uskoku, to tak, będziesz mieć problemy, ale my od lat wtłaczamy ścieki z gmin bez problemu – mówi. Musisz tylko odpowiednio to zaprojektować.

W szczególności oznacza to wdrożenie niezawodnych systemów monitorowania w celu śledzenia ruchu dwutlenku węgla głęboko pod ziemią. Czujniki stosowane na polach naftowych i gazowych są dobrze opracowane do tego celu, chociaż tańsze systemy monitorowania sprawiłyby, że sekwestracja dwutlenku węgla w elektrowniach węglowych byłaby bardziej konkurencyjna pod względem kosztów.

Jak mówi Ken Humphreys z FutureGen Alliance, za każdym razem, gdy umieścisz czujnik tysiące stóp poniżej, konieczne jest wywiercenie odwiertu, który, w zależności od głębokości i średnicy, może kosztować od 5 [milionów] do 10 milionów dolarów. Humphreys mówi, że obecnie opracowywane są tańsze systemy, takie jak czujniki akustyczne monitorujące ruch dwutlenku węgla z powierzchni.

Ponieważ inżynierowie opracowują nowe technologie wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla, problemy techniczne mogą być nieuniknione. AEP, firma energetyczna, która 1 października zaczęła pompować pod ziemię 2% emisji dwutlenku węgla, miała nadzieję, że rozpocznie sekwestrację wcześniej, ale projekt został opóźniony, gdy czujniki wykazały wyższą niż oczekiwano zawartość wilgoci w dwutlenku węgla. Jeśli skroplony gaz zawiera zbyt dużo wody, może tworzyć się kwas węglowy, powodujący korozję stalowych rur używanych do transportu pod ziemią.

Aby obniżyć zawartość wody do bezpiecznego poziomu, AEP powiedział, że będzie musiało dodatkowo schłodzić dwutlenek węgla, aby usunąć wodę poprzez opady przed wpompowaniem jej pod ziemię. Dodatkowe testy wykazały jednak, że zawartość wilgoci została błędnie odczytana i faktycznie mieściła się na bezpiecznym poziomie.

Jak mówi Gary Spitznogle z AEP, zdecydowanie pojawiają się ząbkujące bóle podczas uruchamiania. To po prostu natura nowego procesu. Nie wszystko działa poprawnie w pierwszej iteracji.

Ustawodawstwo dotyczące limitów i handlu, które obecnie przebija się przez Kongres, może pomóc w przyspieszeniu rozwiązania wielu problemów technicznych, z którymi wciąż boryka się CCS. Ale jednym z największych pozostałych pytań jest to, czy istnieje wystarczająca ilość rezerwuarów do przechowywania całego dwutlenku węgla, który może zostać wychwycony.

Najlepiej zbadane złoża magazynowe to dawne zbiorniki ropy naftowej i gazu przykryte warstwami nieporowatej skały, które przez miliony lat utrzymywały produkty petrochemiczne zamknięte głęboko pod ziemią. Jednak z szacowanych 3947 gigaton pojemności składowania dwutlenku węgla w Stanach Zjednoczonych tylko 1 procent składa się z wyeksploatowanych złóż gazu ziemnego i ropy naftowej. Zdecydowana większość pojemności – 3630 gigaton – składa się z głęboko zasolonych formacji, które zostały mniej zbadane.

Jesteśmy w miejscu, w którym nie ma problemu z robieniem milionów ton rocznie, ale aby rozwiązać problem klimatyczny, musimy produkować miliardy ton lub gigaton rocznie, a przy takiej skali magazynowanie staje się prawdziwym problemem, mówi Herzog.

Majer z Lawrence Berkeley National Laboratory twierdzi, że testy na małą skalę, takie jak projekt pilotażowy AEP, znacznie przyczynią się do określenia opłacalności przechowywania w solankowych warstwach wodonośnych. Nie znamy jeszcze wszystkich odpowiedzi, ale prawie wiemy, jak je uzyskać, mówi. I kto wie, odpowiedź może nadal brzmieć, to nie zadziała.

ukryć