Технологии сжигания угля стали безопасными для природы

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

21.12.2016 14:00

Рубрика:

Экономика

Уголь не навредит природе

Сергей Исламов (доктор технических наук)

В наше время многократная смена технологических принципов в ведущих отраслях промышленности происходит фактически на глазах одного поколения, но этот процесс практически не затрагивает угольную энергетику. Технологический принцип индустриального сжигания угля сохранился почти в неизменном виде со времен промышленной революции в Европе.

Еще каких-то полвека назад у нас отсутствовало такое понятие, как экология. Поэтому весь путь совершенствования аппаратов для сжигания угля — это повышение энергетической эффективности без оглядки на экологические последствия. С появлением природоохранных требований технология, по сути, не претерпела изменений — просто год от года стали возрастать затраты на очистку дымовых газов и обустройство золоотвалов. В результате постепенного увеличения мощности котлов и усложнения их конструкции удалось достичь предельно возможного уровня извлечения полезной энергии из угля. Вместе с этим достигли максимума и затраты на очистку дымовых газов и хранение золошлаковых отходов. И сегодня потенциал развития классической технологии сжигания угля можно считать исчерпанным.

В общественном сознании укоренилось мнение, что с точки зрения экологии наиболее безопасным топливом является природный газ: при его сжигании не образуется золошлаковых отходов, а дымовые газы почти наполовину состоят из «безвредного» водяного пара: при сгорании 1 килограмма газа образуется 2,6 кг углекислого газа и 2,25 — водяного пара. Однако сторонники этого топлива почему-то замалчивают факт, что пар обладает более мощными парниковыми свойствами, чем углекислый газ. Более того, его влияние на климатические процессы еще плохо изучено.

Дополнительный вброс водяного пара выполняет роль спускового механизма для обвальных осадков на сравнительно небольших территориях

Затронем только одно свойство водяного пара — способность конденсироваться с выпадением на поверхность Земли осадков. При сжигании природного газа на территории Европы ежегодно образуется около миллиарда тонн водяного пара, который довольно часто играет роль критической добавки к естественно сложившемуся круговороту воды на континенте. Дело в том, что время от времени перемещение воздушных масс приводит к концентрации больших объемов влаги в ограниченных областях атмосферы. И тогда дополнительный вброс водяного пара выполняет роль спускового механизма для обвальных осадков на сравнительно небольших территориях. Это с определенной регулярностью приводит к массовым затоплениям или к неожиданным мощным снегопадам, которые наносят огромный ущерб экономике Евросоюза.

Кстати, при замене природного газа эквивалентным количеством водородного топлива поступление водяного пара в атмосферу Европы увеличилось бы в 1,5 раза. Климатические последствия этого эффекта сегодня трудно предсказуемы.

Одним из наиболее популярных способов «облагораживания» угля считается его газификация, что позволяет очистить газ перед сжиганием и реализовать парогазовый цикл производства электроэнергии с более высоким КПД, чем в обычной схеме с паровой турбиной. С точки зрения термодинамики, газификация угля- не более чем двухступенчатое сжигание.

Как правило, этот процесс осуществляется под высоким давлением с использованием кислорода вместо воздуха и влечет значительное усложнение оборудования (в том числе на стадии очистки газа) и, как следствие, — снижение надежности и рост удельных капитальных затрат. Естественно, что при этом сохраняется проблема золошлаковых отходов. Кроме того, весь углерод из угля переходит в синтетический газ в виде СО и СО2. Удаление СО2 перед сжиганием газа требует дополнительных инвестиций и снижает КПД электростанции, а это, в свою очередь, требует увеличения расхода угля. В конечном итоге все дополнительные затраты суммируются в себестоимости угольного газа и итоговый экономический эффект далеко не всегда убедителен для инвестора. Поэтому технология газификации мало что изменяет в противостоянии угля и природного газа.

После подписания Парижского соглашения 2016 года вектор развития энергетики безоговорочно направляется в сторону низкоуглеродных и безуглеродных источников. Поскольку уголь принято считать самым грязным видом топлива, может ли он найти место в новом энергетическом сценарии? Как это ни странно прозвучит для многочисленных противников угля, ответ — да! Но только на базе новой концепции использования энергетических углей, которая адекватна современным экологическим и экономическим реалиям. Естественно, что речь может идти только о технологии, разработанной в XXI веке, а не о повышении степени очистки выбросов при классическом сжигании угля.

Уголь, безусловно, займет достойное место в новом энергетическом сценарии

Предпосылки нового подхода к использованию угля заключаются в следующем. Примерно три четверти добываемого в России угля относится к категории энергетического. Преимущественно — это угли, у которых горючая масса содержит от 30 до 50 процентов так называемых летучих веществ. При частичной газификации таких углей образуется горючий газ, обогащенный водородом, а в твердом остатке остается углерод и зола. И здесь напрашивается лежащее на поверхности решение: для получения тепловой энергии следует сжигать только газовую составляющую угля, а углеродный остаток (вместе с золой) выводить из энергетического цикла для использования в других сферах промышленности. Благодаря новой технологии без значительных инвестиций эмиссия СО2 сокращается как минимум на треть. Безусловно, это — огромный технологический прогресс.

Наилучшим образом для частичной газификации подходят малозольные бурые угли Канско-Ачинского бассейна с 45-процентным содержанием летучих веществ, а также длиннопламенные угли Кузбасса и Хакасии. Принципиально важно, что уникальная технология не требует разработки новых аппаратов — она осуществляется внутри типового энергетического котла, подвергнутого незначительной модификации. В инновационном котле уголь, условно говоря, разделяется на газовое топливо и углеродный остаток — термококс, который капсулирует в себе золу исходного угля. Газ тут же сгорает, обеспечивая паспортную тепловую мощность котла, а термококс после охлаждения направляется на склад готовой продукции. Новая технология имеет уникальные экономические показатели: продажа термококса как минимум компенсирует затраты на приобретение угля и тепловая энергия производится из газа с условно нулевой стоимостью!

Получение термококса происходит согласно международным стандартам по технологии «zero emission»

Еще один шаг в направлении «декарбонизации» угля. Поскольку удельные выбросы после сжигания «угольного газа» относятся на единицу тепловой энергии, получение термококса происходит абсолютно безотходно, то есть согласно современным международным стандартам по технологии класса «zero emission». Термококс — высококалорийное топливо специального назначения, для которого открываются широкие перспективы на достаточно длительном переходном периоде к безуглеродной экономике. Это — идеальное топливо для вдувания в домны, а также для использования во многих технологических процессах, где требуется высокая теплота сгорания. Термококс имеет на порядок более высокую реакционность, чем металлургический кокс. И в то же время кратно пониженную себестоимость производства. Наряду с высоким электросопротивлением это обеспечивает возможность существенной интенсификации электрометаллургических переделов. Однако максимальный экономический и экологический эффект достигается при использовании термококса в технологиях прямого (недоменного) восстановления железной руды, где оказываются востребованными его относительная дешевизна и высокая реакционность. И это — единственная возможность радикально снизить себестоимость стали в обозримом будущем.

Коксохимическое производство выбрасывает в атмосферу примерно 0,3 тонны СО2 на каждую тонну произведенного кокса и огромное количество вредных веществ 2-4 класса опасности. Поэтому крупномасштабное замещение классического кокса новым продуктом, произведенным с нулевыми выбросами, приведет к значительному сокращению не только выбросов углекислого газа. С учетом этого факта превышение выброса углекислого газа при частичной газификации угля по отношению к сжиганию природного газа составит всего лишь 30-35 процентов вместо почти двукратного превышения при классическом сжигании энергетических углей. Это сопоставимо с выбросами от сжигания бензина или дизтоплива. Таким образом, имеется вполне реальная возможность перевести, по крайней мере, часть энергетического угля в категорию низкоуглеродного топлива, тем более что новая технология и ее продукция прошли уже достаточно длительный период опытно-промышленной апробации.

Российская газета — Спецвыпуск: Энергетика №290(7158)

ЭнергетикаРесурсы

Главное сегодня

• Путин поздравил российских женщин с 8 Марта

• Глава Энергодара Сеновоз: ВСУ нанесли удар зажигательными снарядами по набережной города

• Омбудсмен Москалькова опубликовала список военнопленных, которых отказался забирать Киев

• РИА Новости: Германия подтвердила данные об обыске судна в рамках дела о диверсии на «Северных потоках»

• Economist: Поток западного оружия на Украину за три месяца превратился «из ручья в реку»

• Reuters: Нефтяные сделки РФ и Индии подрывают многолетнее господство доллара в торговле

Технология Clean Coal — чистое сжигание угля. Cleandex

Каменный уголь, начиная с периода промышленной революции, играет важнейшую роль в топливном балансе планеты. На сегодня, его доля среди всех используемых источников энергии составляет около 23%. Уголь – это самый доступный энергоресурс, его потребление растет повсеместно. Например, с 2001 по 2005 год потребление угля (для разных нужд) в США выросло почти на 50%, в Индии на 70%, а в Китае оно удвоилось.

Запасы угля в отличии от нефти и газа огромны. Уголь способен обеспечивать энергетические аппетиты планеты в течении ближайших столетий. Однако, уже давно доказано, что уголь, как топливо, имеет существенные недостатки, главный из которых – огромный ущерб экологии.

При сжигании угля в атмосферу в значительных концентрациях попадает целый ряд опасных соединений (NOx, SO2 и пр. ), среди которых есть и парниковые газы. Особенность угля, как топлива, в том, что на один выработанный кВт*ч электроэнергии на угольной станции приходится значительно большая эмиссия парниковых газов, чем на газовой станции. Именно сжигание угля является основным антропогенным фактором глобального потепления. К сожалению, альтернативы использованию угля в энергетике, особенно в развивающихся странах на сегодня нет. Поэтому, ученые бьются над задачей снижения экологического ущерба от его использования.

Еще недавно задача казалась невыполнимой. Предлагавшиеся методы были практически не реализуемыми и приводили к отрицательной энергетической эффективности угольных станций. Построенная в Германии опытная установка, должна на практике доказать, что создание эффективной «чистой» угольной электростанции возможно.

Строительство установки осуществила одна из крупнейших немецких энергетических компаний — Vattenfall. Пилотный проект является важной вехой на пути к реализации стратегической цели компании – строительству коммерческой «чистой» угольной станции в периоде между 2015 и 2020 годом.

Реализация проекта была начата в 2005 году, когда Vattenfall принял решение о строительстве первой в мире опытной «чистой» угольной электростанции мощностью 30 МВт, использующей технологию сжигания угля в чистом кислороде с последующей очисткой дымовых газов и утилизацией углекислого газа (oxyfuel capture method). За три года в проект было инвестировано 50 млн. евро.

Опытную станцию было решено построить рядом с действующей угольной станцией мощностью 1600 МВт в местечке Schwarze Pumpe в восточной Германии. Такое решение позволило частично использовать уже существующие технологические цепочки.

Для реализации проекта компания Vattenfall выбрала один из трех широко известных методов утилизации углекислого газа. Выбранный метод наиболее экономичен и приспособлен для широкого распространения на действующих угольных станциях.

Суть метода состоит в том, что из воздуха выделяется кислород, который смешивается с угольной пылью и сжигается. При сжигании угля в чистом кислороде (а не в воздухе) в дымовых газах отсутствуют опасные соединения азота (NOx). После нескольких ступеней очистки в дымовых газах остается лишь углекислый газ. Газ сжимается в компрессоре в 500 раз и закачиваться в емкость для транспортировки к месту захоронения на глубине 1000 метров под поверхностью земли. Таким образом, закаченный газ будет надежно скрыт от попадания в атмосферу.

Модель станции Schwarze Pumpe. По сравнению с гигантской действующей угольной станцией (на изображении справа) опытная установка (слева) выглядит, как лилипут.

Остается нерешенным вопрос, захотят ли энергетические компании платить высокую цену за установку на своих станциях утилизационного оборудования и оплачивать строительство хранилищ газа. Одной из экологических групп выражающих сомнение в целесообразности освоения новой технологии является известная организация Greenpeace. Ее специалисты считают, что новая технология служит лишь поводом для оправдания продолжения строительства угольных станций. По их мнению, новая технология слишком дорога и она осваивается слишком поздно, чтобы изменить ситуацию с эмиссией парниковых газов. Кроме того, исследования в области «чистого угля» отвлекают столь необходимые ресурсы от альтернативных источников энергии, энергосбережения и энергоффективности — от тех сфер, в которых действительно может быть найдено решение проблемы.

Евросоюз в течение ближайших лет планирует запустить в эксплуатацию 10–12 демонстрационных установок по утилизации углекислого газа на разных станциях Европы. Многие энергокомпании давно проявляют интерес к этому проекту, но никто из них еще не приступил к строительству. Правительство Великобритании в октябре заявило, что присоединяется в программе Евросоюза и готово участвовать в финансировании пилотного проекта.

Одним из главных факторов, тормозящих внедрение технологии, является отсутствие согласия между Европейской комиссией и парламентом по поводу того, как финансировать эти проекты. Требуются десятки миллиардов долларов для того, чтобы дооборудовать действующие станции. При этом, никто не хочет перекладывать эти инвестиции на плечи потребителей энергии.

В настоящее время дискутируются несколько вариантов финансирования:

• Прямое выделение средств из бюджета европейского союза и государств-членов,
• Премирование тех энергокомпаний, которые будут уменьшать эмиссию углекислого газа,
• Создание нового фонда, который будет действовать в рамках европейской системы торговли квотами на эмиссию парниковых газов (EU’s Emission Trading Scheme (EUETS).

 Фонд будет кредитовать энергокомпании, но не денежными средствами, а квотами на выброс парниковых газов. Расплачиваясь за кредит, энергокомпания должна будет закачать определенное количество тонн углекислого газа в подземные хранилища.

Так как технология строительства коммерческих станций с утилизацией углекислого газа еще не существует, никто не знает, какова будет окончательная стоимость таких объектов. Согласно разным оценкам, стоимость одного киловатта установленной мощности на угольной станции с утилизацией СО2 может быть сравнима с ветроэнергетической установкой (то есть около 3000 долл. за кВт).

Метод «oxyfuel capture»

Опытная угольная электростанция в местечке Schwarze Pumpe использует в качестве окислителя для топлива чистый кислород (oxyfuel). Угольная пыль смешивается не с воздухом, как на обычных станциях, а с практически чистым кислородом.

Опытная электростанция в местечке Schwarze Pumpe

Метод утилизации углекислого газа «oxyfuel capture»

Стадии процесса сжигания угля и утилизации дымовых газов:

1. Разделение воздуха

В специальной установке удаляется азот, доля которого в воздухе достигает 78%. Существенным недостатком технологии являются большие энергозатраты на процесс разделения, существенно снижающие эффективность станции в целом.

2. Сжигание топлива

В котле происходит сгорание угля и образование пара, который приводит во вращение турбину. Кислородно-угольная смесь сгорает при более высоких температурах, чем воздушно-угольная. Для того, чтобы снизить температуру часть отходящих дымовых газов возвращается в котел.

3. Удаление золы из дымовых газов

Для удаления золы используются электромагнитные фильтры.

4. Удаление оксидов серы

Из дымовых газов удаляется оксид серы (SO2), который при попадании в атмосферу может стать причиной кислотных дождей. Для удаления этого соединения в поток дымовых газов подается струя из смеси воды и известняка. SO2 вступает в реакцию и образуется гипс, который в дальнейшем может использоваться в строительстве.

5. Охлаждение и конденсация

На этом этапе дымовые газы охлаждаются, в результате чего пары воды конденсируются. Поскольку азот был удален из воздуха еще до попадания в котел, в дымовых газах отсутствуют опасные соединения азота (NOx). После прохождения этого этапа дымовые газы представляют собой практически чистый поток углекислого газа.

6. Сжатие углекислого газа

Содержание СО2 в дымовых газах на этом этапе достигает 95%. При давлении около 70 атмосфер газа становится жидким, напоминающим по плотности тяжелую нефть. После этой стадии углекислый газ готов к транспортировке и захоронению.

Компания Vattenfall продолжает исследовать потенциал и двух других технологий – удаления углекислого газа в дымовых газах после сжигания (метод postcombustion) и до сжигания (метод precombustion). 

Метод «pre-combustion»

Отличие метода состоит в том, что на первом этапе уголь подвергается газификации (нагреванию) в результате чего получается синтетический газ и твердый остаток. Затем синтетический газ проходит ряд ступеней очистки и подвергается химической реакции, в ходе которой содержащийся в синтезгазе монооксид углерода (СО) преобразуется в водород (h3) и углекислый газ (CO2). Углекислый газ удаляется из синтеза-газа при помощи жидкого абсорбента. Оставшийся водород сжигается в газовой турбине. В отдельной установке углекислый газ восстанавливается и затем подвергается сжатию.

Метод «pre-combustion»

В этом методе уголь сжигается, смешиваясь с воздухом в обычном котле. Затем происходит удаление золы и SO2, после чего при помощи жидкого абсорбента удаляется углекислый газ. Главный минус этого метода в том опасный оксид азота (NOx) попадает в атмосферу.

Метод «post-combustion»

Последняя стадия процесса утилизации углекислого газа – это захоронение его в подземных хранилищах, где он должен оставаться тысячи лет.

Для наиболее эффективной транспортировки углекислый газ должен быть сжижен при давлении около 70 атмосфер. Транспортировка возможна при помощи трубопроводов, танкеров, цистерн.

Захоронение газа на глубине 800 метров и более дает гарантию сохранения давления, то есть газ будет оставаться в жидкой фазе. Для хранилища подойдут достаточно распространенные области с пористыми породами. Например, может быть использован известняк, треть объема которого составляют поры. Над пористыми должны находится плотные породы (например глина), формирующие герметичный колпак, сохраняющий давление в хранилище.

В качестве хранилищ могут быть использованы:

• месторождения газа и нефти (причем как выработанные так и действующие). Эти хранилища доказали свою герметичность. Если бы эти области были не герметичными, не было бы и месторождений нефти и газа.
• подземные резервуары соленой воды. СО2 будет надежно хранится в таких резервуарах, подобно тому, углекислый газ хранится в бутылках с газированной минеральной водой.
• неиспользуемые угольные месторождения. Уголь так же имеет микропоры, которые могут быть заполнены углекислотой.

Согласно последним исследованиям, емкости всех известных месторождений нефти и газа достаточно, чтобы закачивать в них весь объем эмиссии СО2 на планете в течение 40 лет. Емкость резервуаров соленой воды, по мнению ученых, в 100 превышает емкость нефтяных и газовых месторождений. Таким образом, на земле вполне достаточно емкостей для захоронения углекислого газа в течение нескольких веков. Проблема только в том, что емкости размещены крайне неравномерно. В Индии и Японии, например, их практически нет. С другой стороны, это открывает новые возможности для бизнеса в беднейших странах, которые могли бы представлять свои хранилища развитым странам за плату.

Коммерческий отчет «Маркетинговое исследование рынка энергетического угля» 

Источник:
www.newchemistry.ru

Сжигание угля, ископаемое топливо, загрязнение

Жарким августовским днем ​​на юго-западе Индианы гигантская электростанция Gibson работает на полную мощность. Его пять котлов высотой 180 футов (54,9 метра) поглощают 25 тонн (22,7 метрических тонны) угля каждую минуту, направляя пар с температурой в тысячу градусов через турбины, которые производят более 3000 мегаватт электроэнергии, 50 процентов. больше, чем плотина Гувера. Система охлаждения завода изо всех сил старается не отставать, а в диспетчерской чирикают предупреждения о повышении температуры выхлопных газов.

Но в такой день, как этот, нельзя отступать, когда кондиционеры гудят по всему Среднему Западу, а спрос на электроэнергию приближается к рекордному уровню. Gibson, одна из крупнейших электростанций в стране, является опорой электроснабжения региона, обеспечивая электроэнергией три миллиона человек. Выйдя из душного завода в кондиционированные офисы, Анджелина Протожер из Cinergy, коммунального предприятия в Цинциннати, которому принадлежит Gibson, с благодарностью говорит: «Вот почему мы производим всю эту мощность».

В следующий раз, когда вы включите кондиционер или включите DVD, подумайте о таких местах, как Gibson, и о грязном топливе, которое он потребляет из расчета три поезда по 100 вагонов в день. Электростанции, работающие на угле, подобные этой, обеспечивают Соединенные Штаты половиной электроэнергии. Они также выделяют смесь вредных веществ, в том числе двуокись серы — основную причину кислотных дождей — и ртуть. И они выбрасывают столько же согревающего климат углекислого газа, сколько американские автомобили, грузовики, автобусы и самолеты вместе взятые.

То здесь, то там, в небольших демонстрационных проектах, инженеры изучают технологии, которые могли бы превратить уголь в энергию без этих экологических затрат. Тем не менее, если коммунальные предприятия не начнут строить такие заводы в ближайшее время — а их будет много — в будущем, вероятно, будет гораздо больше традиционных станций, таких как Gibson.

Ненасытное потребление электричества прошлым летом было лишь предварительным просмотром. По данным Министерства энергетики, стремление американцев к большим домам, наряду с ростом населения на Западе и зависящим от кондиционеров Юго-Востоке, поможет увеличить аппетит США к энергии на треть в течение следующих 20 лет. А в развивающемся мире, особенно в Китае, потребности в электроэнергии будут расти еще быстрее, поскольку фабрики расцветают, а сотни миллионов людей покупают свои первые холодильники и телевизоры. Большая часть этого спроса, вероятно, будет удовлетворена за счет угля.

В течение последних 15 лет коммунальные предприятия США, нуждающиеся в увеличении мощности, в основном строили электростанции, работающие на природном газе, относительно чистом топливе. Но почти утроение цен на природный газ за последние семь лет привело к остановке многих газовых электростанций и затормозило новое строительство. Ни ядерная энергия, ни альтернативные источники, такие как ветер и солнечная энергия, вряд ли смогут удовлетворить спрос на электроэнергию.

Между тем, более четверти триллиона тонн угля лежит под ногами, от Аппалачей через бассейн Иллинойса до Скалистых гор — этого достаточно, чтобы продержаться 250 лет при сегодняшнем уровне потребления. Вы слышите это снова и снова: США — это угольная Саудовская Аравия. В настоящее время в США проектируется или строится около 40 угольных электростанций. Китай, также богатый углем, может построить несколько сотен к 2025 году9.0003

Добыча достаточного количества угля, чтобы удовлетворить этот растущий аппетит, нанесет ущерб землям и сообществам. Из всех ископаемых видов топлива уголь выделяет больше всего углекислого газа на единицу энергии, поэтому его сжигание представляет дополнительную угрозу глобальному климату, который уже вызывает тревогу. Благодаря настоянию правительства угольные предприятия сократили выбросы таких загрязняющих веществ, как двуокись серы и оксиды азота, установив такое оборудование, как скрубберы размером со здание и каталитические установки, расположенные за заводом Gibson. Но углекислый газ, вызывающий глобальное потепление, просто идет вверх по трубам — почти два миллиарда тонн его ежегодно выбрасываются на угольных электростанциях США. В течение следующих двух десятилетий эта сумма может вырасти на треть.

Нет простого способа уловить весь углекислый газ на традиционной угольной станции. «Прямо сейчас, если вы возьмете растение и наденете на него устройство для улавливания углерода, вы потеряете 25 процентов энергии», — говорит Хулио Фридманн, изучающий управление углекислым газом в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса. Но новый тип электростанции может изменить это.

В ста милях (161 км) вверх по реке Вабаш от завода Гибсона находится небольшая электростанция, которая совсем не похожа на гигантские котлы и паровые турбины Гибсона. Этот похож на нефтеперерабатывающий завод, сплошь баки и серебристые трубы. Вместо сжигания угля электростанция Wabash River химически преобразует его в процессе, называемом газификацией угля.

Завод Вабаш смешивает уголь или нефтяной кокс, похожий на уголь остаток нефтеперерабатывающих заводов, с водой и чистым кислородом и перекачивает его в высокий резервуар, где огненная реакция превращает смесь в горючий газ. Другое оборудование удаляет серу и другие загрязняющие вещества из так называемого синтез-газа, прежде чем он будет сожжен в газовой турбине для производства электроэнергии.

Очистка несгоревшего синтез-газа дешевле и эффективнее, чем попытки просеять загрязняющие вещества из выхлопных газов электростанции, как это делают скрубберы на заводах типа Gibson. «Эту электростанцию ​​называют самой чистой угольной электростанцией в мире», — говорит Стивен Вик, генеральный менеджер объекта Wabash. «Мы очень гордимся этим отличием».

Синтез-газ можно даже перерабатывать, удаляя углекислый газ. Завод в Вабаше не пошел на этот шаг, но будущие заводы могли бы это сделать. Газификация угля, по словам Вика, «это технология, предназначенная для полного удаления CO2». Углекислый газ можно закачивать глубоко под землю, в истощенные нефтяные месторождения, старые угольные пласты или заполненные жидкостью породы, изолируя их от атмосферы. И в качестве бонуса удаление углекислого газа из синтетического газа может оставить чистый водород, который может питать новое поколение экологически чистых автомобилей, а также генерировать электроэнергию.

Завод Вабаш и аналогичный ему недалеко от Тампы, Флорида, были построены или отремонтированы на государственные деньги в середине 1990-х годов, чтобы продемонстрировать, что газификация является жизнеспособным источником электроэнергии. Проекты в Северной Дакоте, Канаде, Северном море и других местах проверяли другие части уравнения: улавливание углекислого газа и его улавливание под землей. Исследователи говорят, что им нужно больше знать о том, как ведет себя погребенный углекислый газ, чтобы быть уверенным, что он не просочится наружу, что представляет собой потенциальную угрозу для климата или даже людей. Но Фридманн говорит: «Для первого монтажа у нас достаточно информации, чтобы сказать: «Это не проблема. Мы знаем, как это сделать»»9.0003

Однако это не гарантирует, что коммунальные предприятия примут технологию газификации. «Тот факт, что это доказано в Индиане и Флориде, не означает, что руководители собираются делать на это миллиардные ставки», — говорит Уильям Розенберг из Гарвардской школы государственного управления им. Кеннеди. Две газификационные электростанции в США вдвое меньше большинства коммерческих электростанций и оказались менее надежными, чем традиционные электростанции. Технология также стоит на целых 20 процентов больше. Самое главное, у компании мало стимулов брать на себя дополнительный риск и расходы на более чистые технологии: на данный момент коммунальные предприятия США могут свободно выбрасывать столько углекислого газа, сколько захотят.

Генеральный директор Cinergy Джеймс Роджерс, человек, отвечающий за Gibson и восемь других заводов по выбросу углерода, говорит, что ожидает, что это изменится. «Я верю, что в этой стране у нас будет регулирование выбросов углерода», — говорит он и хочет, чтобы его компания была готова. «Чем раньше мы приступим к работе, тем лучше. Я считаю очень важным, чтобы мы развили способность улавливать углерод». Роджерс говорит, что намерен построить промышленную газификационную электростанцию, способную улавливать углекислый газ, и несколько других компаний объявили о подобных планах.

Законопроект об энергетике, принятый в июле прошлого года Конгрессом США, предлагает помощь в виде кредитных гарантий и налоговых льгот для проектов газификации. «Это должно дать толчок делу», — говорит Розенберг, выступавший за эти меры в своих показаниях перед Конгрессом. Опыт строительства и эксплуатации первых нескольких электростанций должен снизить затраты и повысить надежность. И рано или поздно, говорит Роджерс, новые экологические законы, устанавливающие цену на выбросы двуокиси углерода, сделают чистые технологии гораздо более привлекательными. «Если стоимость углерода составляет 30 долларов за тонну, просто поразительно, какие технологии будут развиваться, чтобы вы могли производить больше электроэнергии с меньшими выбросами».

Если он прав, однажды мы сможем охлаждать наши дома, не включая термостат на всей планете.

Читать дальше

Как определенные продукты питания снижают риск заболеваний

• Наука
• Разум, тело, чудо

Как определенные продукты питания снижают риск заболеваний более низкий риск рака или диабета 2 типа. Вот как и почему продукты, которые мы потребляем, влияют на наш организм.

Странный феномен медведей-мотыльков

• Животные

Странный феномен медведей-мотыльков

В Северных Скалистых горах предприимчивые гризли карабкаются в горы, чтобы полакомиться до 40 000 мотыльков в день, таинственный экологический чудо.

Кто первым оседлал лошадей? У этих скелетов может быть ответ

• Наука

Кто первый сел верхом? Эти скелеты могут иметь ответ

Человеческие останки возрастом около 5000 лет были найдены в могилах ямной культуры, и это открытие может частично объяснить их быстрое распространение по всей Европе.

Как космические лучи помогли найти туннель в Великой пирамиде Египта

• Наука

Как космические лучи помогли найти туннель в Великой пирамиде Египта

Ученые только что подтвердили 30-футовую пустоту, впервые обнаруженную внутри памятника много лет назад. Вот технология, которая помогла ученым ее найти, и то, для чего она могла быть использована.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать Марс красная планета

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Посмотрите, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Подробнее

Угольная электроэнергия – анализ – IEA

Ведущие авторы
Карл Гринфилд

Авторы
Карлос Фернандес Альварес

Стефан Лоренчик

Хавьер Джоркера

IEA (2022), Угольная электроэнергетика , МЭА, Париж https://www. iea.org/reports/coal-fired-electricity, Лицензия: CC BY 4.0

• Поделиться в Твиттере Твиттер
• Поделиться на Facebook Facebook
• Поделиться в LinkedIn LinkedIn
• Поделиться по электронной почте Электронная почта
• Выложить в печать Печать

Выбросы CO2

В 2021 г. выбросы CO ₂ от угольных электростанций выросли до рекордного уровня 90,7 Гт, что представляет собой увеличение почти на 6,6% по сравнению с предыдущим годом и более чем на 100 Мт по сравнению с предыдущим пиковым значением в 2018 году. выработка электроэнергии в 2021 году была бы еще выше.

Учитывая, что ни одна из новых угольных электростанций не оснащена системами улавливания, утилизации и хранения углерода (CCUS), сокращение выбросов происходит только за счет повышения эффективности. Некоторое повышение эффективности было зарегистрировано в Китае, хотя это увеличение ограничено примерно 0,2%.

Чтобы достичь сценария Net Zero к 2050 г., необходимо среднегодовое сокращение выбросов угольных электростанций примерно на 8% до 2030 г.

Глобальные выбросы CO2 от угольных электростанций выросли до рекордно высокий уровень в 2021 году

Энергия

В 2021 году выработка электроэнергии на угле достигла рекордного уровня, увеличившись на 8% и обратив вспять тенденцию к снижению последних двух лет. Уголь удовлетворял более половины дополнительного спроса на электроэнергию в 2021 г., увеличившись в абсолютном выражении быстрее, чем возобновляемые источники энергии, впервые с 2013 г.   

Производство электроэнергии за счет сжигания угля достигло рекордно высокого уровня, обратив вспять снижение за предыдущие два года

Годовое изменение выбросов CO2 и выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на угле, без сокращения выбросов в сценарии Net Zero, 2015–2030 гг.

Открытьразвернуть

Использование угольной электроэнергетики в 2021 г. усугублялось рекордно высокими ценами на природный газ. Затраты на эксплуатацию существующих угольных электростанций в энергосистемах США и многих европейских стран были значительно ниже, чем эксплуатационные расходы на газовые электростанции на протяжении большей части 2021 года. По сравнению с 2020 годом выбросы угольных электростанций увеличились примерно на 16% в США и на 20% в Европейском союзе. В Индии угольная генерация достигла рекордно высокого уровня, увеличившись на 13% по сравнению с уровнем 2020 года. Отчасти это произошло из-за сильного роста спроса и потому, что рост возобновляемых источников энергии замедлился до одной трети от его среднего показателя за предыдущие пять лет.

В результате доля угля в общемировом производстве превысила 36%. Это не соответствует сценарию Net Zero к 2050 г., который требует немедленного сокращения и неуклонного снижения выработки электроэнергии на угле примерно на 55% к 2030 г.  

Активность

Российское вторжение в Украину и продолжающийся энергетический кризис вынудили Европейский Союз и отдельные страны принять меры по снижению импортной зависимости от России. Во Франции и Нидерландах были смягчены ограничения на производство угля. Задержки поэтапного отказа и временное открытие простаивающих заводов обсуждаются и/или были одобрены в Греции, Италии, Великобритании, Германии и Австрии.

Влияние российского вторжения на Украину на угольную электроэнергетику в Европейском Союзе

Политика

С момента вступления в силу Парижского соглашения в 2016 г. 21 страна установила сроки поэтапного отказа до 2040 г. для непрерывного производства электроэнергии за счет сжигания угля. По состоянию на конец 2021 г. четыре страны уже завершили поэтапный отказ: Бельгия (2016 г.), Австрия (2020 г.), Швеция (2020 г.) и Португалия (2021 г.). Из оставшихся 17 стран 12 входят в Европейский союз, а остальные — Канада, Чили, Израиль, Великобритания и Новая Зеландия. В 2021 году на эти страны приходилось всего 3% мирового производства угольной электроэнергии, и почти половина этого объема приходилась на Германию. Однако недавние опасения по поводу энергетической безопасности, вызванные вторжением России в Украину, заставили некоторые европейские страны (Австрия, Франция, Великобритания и Германия) временно перейти на угольную электроэнергию.

Обязательства по поэтапному отказу от угля с фиксированной датой составляют только 3% мирового производства электроэнергии на угле

В Европейском Союзе Механизм справедливого перехода включает более 20 миллиардов долларов США для справедливого перехода к климатически нейтральной экономике, поддержки экономической диверсификации и оказания помощи пострадавшим районам и работникам. Германия разработала аналогичную региональную программу поддержки, предлагающую компенсацию за убытки, с которыми столкнулись рабочие и компании, а также имеет механизм, который предлагает тендеры, компенсирующие владельцев электростанций в обмен на выбытие угольных мощностей. В Соединенных Штатах регулирующие органы разрешили график ускоренной амортизации, поддерживаемый налогоплательщиками, для поддержки более быстрого возмещения затрат на некоторые угольные активы.

Страновые механизмы поддержки глаз для угольщиков, затронутых переходом на энергию

Политики

Политика

Страна

Год

Статус

Юрисдикция

• Социальный контракт для горнодобывающей промышленности

  Польша

  2022

  Планируется

  Национальный

• Программа справедливого энергетического перехода

  Бразилия

  2022

  Действующий

  Национальный

• Закон об обеспечении доступа к углю и стабилизации цен

  Польша

  2022

  Действующий

  Национальный

• 9Закон 0002 о сокращении и прекращении производства электроэнергии на угле

  Германия

  2021

  Действующий

  Национальный

• Законопроект о запрете теплоэлектростанций, работающих на угле

  Чили

  2021

  Действующий

  Национальный

• Специальный кредит рефинансирования для поддержки чистого и эффективного использования угля для содействия зеленому и низкоуглеродному развитию

  Китайская Народная Республика

  2021

  Действующий

  Национальный

Международное сотрудничество

На Конференции ООН по изменению климата COP26 в ноябре 2021 г. коалиция из 45 стран, а также Европейского союза, 5 субнациональных правительств и 26 организаций подписала Глобальное заявление о переходе от угля к чистой энергии, в котором признается, что угольная энергетика является крупнейшим фактором изменения климата. .

Заявление включает в себя четыре обязательства, одно из которых заключается в расширении технологий и политики для отказа от непрерывного производства электроэнергии на основе угля в 2030-х годах в крупнейших странах (или как можно скорее после этого) и в 2040-х годах во всем мире (или как можно скорее). как можно скорее после этого). Подписанты включают 23 страны, у которых ранее не было каких-либо обязательств по поэтапному отказу, в том числе крупные потребители угля, такие как Филиппины, Польша, Южная Корея и Вьетнам. В общей сложности на подписавшие стороны приходилось 12% мирового производства угольной электроэнергии в 2021 году. 

Коалиция COP26, представляющая 12% мирового производства электроэнергии на угле, обязуется полностью отказаться от использования угля

Группа из 25 стран и государственных финансовых учреждений подписала заявление под руководством Великобритании, в котором обязуется прекратить международную государственную поддержку сектора энергетики, работающего на ископаемом топливе, к концу 2022 года. год в государственной поддержке отказа от неослабевающей ископаемой энергии. Кроме того, несколько банков и финансовых учреждений взяли на себя обязательство на COP26 прекратить финансирование добычи угля в прежнем объеме.

Это объявление было сделано вскоре после аналогичных обещаний Китая, Японии, Кореи и G20 прекратить предоставление международного государственного финансирования для новой непрерывной выработки угольной электроэнергии за рубежом к концу 2021 года.  

Чтобы помочь финансировать некоторые из этих усилий, правительства Южной Африки, Франции, Германии, Соединенного Королевства и Соединенных Штатов вместе с Европейским Союзом объявили о создании Партнерства по переходу к справедливой энергии (JETP) для поддержки декарбонизации углеемкой экономики Южной Африки. JETP мобилизует первоначальные обязательства в размере 8,5 миллиардов долларов США, в первую очередь направленные на обезуглероживание электроэнергетического сектора.

Десятки стран и финансовых учреждений обязуются прекратить международное финансирование для нового неустанного производства угля

Рекомендации для политиков

Усилия по сокращению выбросов от существующего парка угольных электростанций, в том числе от большого и молодого парка в странах с формирующимся рынком и развивающихся странах, необходимы для достижения целей нулевого чистого выброса. Правительствам и промышленности следует рассмотреть трехсторонний подход, чтобы не сбиться с пути постепенного отказа от угольных электростанций к 2040 году:  

• Модернизация угольных электростанций с CCUS.
• Перепрофилировать угольные электростанции для совместного сжигания топлива с низким содержанием углерода.
• Вывод из эксплуатации менее эффективных угольных электростанций.

Поэтапное сокращение и, в конечном счете, замена угля в системах электроснабжения безопасным и доступным способом требует ряда нормативных и операционных изменений, включая действия по использованию более широкого набора более мелких и более распределенных источников для сетевых услуг.

Модернизация, перепрофилирование или вывод из эксплуатации угольных электростанций при сохранении стабильности и гибкости сети

Правительства могут ускорить развертывание CCUS на угольных электростанциях с помощью целенаправленной политики, такой как цена на углерод, безвозмездное финансирование проектов CCUS и налоговые льготы. Кроме того, увеличение финансирования крупномасштабных демонстрационных проектов может помочь снизить затраты и увеличить процент отлова. Одновременная поддержка транспортной и складской инфраструктуры CO ₂ также имеет жизненно важное значение, и правительства могут играть ключевую роль в определении и финансировании стратегических CO ₂ транспортные сети и складские площадки.

Поддержка развертывания CCUS в энергетическом секторе с помощью целевых инструментов политики

Учитывая зависимость ряда стран и регионов от угля, закрытие электростанций может иметь значительные экономические и социальные последствия. Зависимые от угля регионы часто представляют собой узкоспециализированные «монопромышленные» районы, где экономика и местная идентичность тесно связаны с цепочкой создания стоимости угля.

Правительства должны управлять закрытием надлежащим образом и успешно, планируя воздействие на пострадавших работников и сообщества, способствуя раннему диалогу с затронутыми заинтересованными сторонами и создавая правильные финансовые механизмы для обеспечения справедливого перехода.