В очередной раз нас в США отругал президент Буш за нашу зависимость от иностранной нефти. Президент Буш выступил 5 марта 2008 года на Международной конференции по возобновляемым источникам энергии в Вашингтоне, встрече представителей мировых энергетических властей. Он сказал присутствующим: «Нам нужно отказаться от нефти, Америке нужно изменить свои привычки». Далее он сказал: «Всем должно быть очевидно, что спрос превысил предложение, что приводит к росту цен».
Он прав; мы зависимы от нефти. Мы жалуемся на цены на газ и электроэнергию, в то время как 85% из нас считают, что глобальное потепление является реальным и рукотворным. Мы не разорвали цепи вождения наших автомобилей или отопления наших домов энергонеэффективным способом. Это в основном потому, что мы не предлагаем доступные альтернативные источники энергии, чтобы избавиться от этой зависимости. Президент Буш делает основную ставку на этанол, но теперь мы наблюдаем рост цен на продовольствие, поскольку наша кукуруза используется для производства топлива, и теперь, по прогнозам, она будет столь же загрязняющей окружающую среду, как и бензин. Его спасительной милостью является то, что он хранит наши доллары в США.
У президента Буша мало заслуг в продвижении возобновляемых источников энергии, когда он отказывается от таких стимулов, как налоговые льготы на производство, и отказывается сокращать выбросы углерода. Президент Буш повторил свой призыв к глобальному сокращению выбросов двуокиси углерода, основного газа, вызывающего глобальное потепление, но сказал, что США не должны действовать, пока такие страны, как Китай и Индия, не сделают то же самое. Подобные действия заставляют нас задуматься, сможем ли мы когда-нибудь разорвать цепи зависимости.
Сейчас мы являемся игроком второго уровня в использовании альтернативных источников энергии, и нам нужны государственные стимулы, чтобы вывести нас на новый уровень. В январе 2009 года у нас будет новая администрация, которая, будем надеяться, будет более благосклонно относиться к альтернативным источникам энергии. Вы можете поспорить, что их первым шагом будет законопроект о налогах и ограничениях, но он должен включать стимулы для помощи солнечной, ветровой и геотермальной отраслям. Потребуется некоторое время, чтобы альтернативные источники энергии набрали обороты. Это означает, что мы будем зависеть от угля как топлива для производства электроэнергии намного дольше, чем нам хотелось бы.
Нам придется сдерживать или сокращать выбросы углекислого газа, если мы собираемся использовать уголь в течение длительного периода времени, поскольку нефть становится все более дефицитной и недоступной. Это подводит нас к вопросу о готовности широко разрекламированной технологии улавливания и хранения углерода (CCS). Предпосылка звучит великолепно, чтобы обеспечить и поддерживать качество жизни, к которому мы привыкли и желаем.
Обзор технологии CCS довольно прост. Углекислый газ улавливается из ископаемого топлива перед сжиганием или в дымоходе. CO2 перекачивается по трубопроводу или, возможно, преобразуется в твердое вещество в точке генерации. Захваченный газ затем сжимается и закапывается в резервуар, чтобы предотвратить его утечку в атмосферу.
Улавливание CO2
Улавливание после сжигания: Отходящие газы электростанции, работающей на ископаемом топливе, могут очищаться для удаления CO2 и улавливаться для транспортировки в предполагаемый резервуар.
Улавливание перед сжиганием: ископаемое топливо частично окисляется перед сжиганием. Образовавшийся CO2 может быть уловлен в относительно чистом выхлопном потоке.
Горение в кислородном поле: топливо сгорает в кислороде, а не в воздухе. Чтобы ограничить результирующую температуру пламени уровнями, типичными для обычного сгорания, охлажденный выхлопной газ пересчитывается и впрыскивается в камеру сгорания. Дымовые газы состоят в основном из углекислого газа и водяного пара, последний из которых конденсируется при охлаждении. В результате получается почти чистый поток двуокиси углерода, который можно транспортировать к месту секвестрации и хранить.
Эти технологии перехвата хорошо изучены, и сегодня можно указать примеры их использования. Однако стоимость этих методов будет высокой. Установка технологии потребует дополнительных капитальных затрат. В зависимости от технологии захвата стоимость энергии, необходимой для питания методов захвата, может составлять от 10 до 40% дополнительных затрат на электроэнергию. Стоимость энергии может быть в два раза выше, чем сегодня.
Транспортировка газа CO2
Эта технология представляет собой просто трубы, которые будут транспортировать газ CO2 от электростанции в резервуар для хранения.
Бак
Здесь у нас есть множество предложений, но ни одно из них не было подтверждено крупномасштабной демонстрацией. Предложения варьируются от пещер в земле до океана. Предлагается сжимать газообразный CO2, а затем либо хранить его в виде газа, либо преобразовывать в углеродистый минерал, такой как известняк, для хранения. По оценкам, эта процедура добавит еще от 30 до 40% к затратам на энергию в дополнение к улавливанию газа.
Складские проекты в работе
В настоящее время реализуется несколько проектов по хранению CO2. Sleeper является старейшим проектом (1996 г.) и расположен в Северном море, где норвежская компания StatoilHydro удаляет углекислый газ из природного газа с помощью аминовых растворителей и удаляет этот углекислый газ в глубоком соленом водоносном горизонте. С 1996 года Sleipner хранит около миллиона тонн CO2 в год. Второй проект на газовом месторождении Сновит хранит 700 000 тонн газа в год.
Проект Weyburn в настоящее время является крупнейшим в мире проектом по улавливанию и хранению углерода. Запущенный в 2000 году, Weyburn расположен на нефтяном резервуаре, открытом в 1954 году на юго-востоке Канады. CO2 для этого проекта улавливается на заводе по газификации угля Great Plains в Беуле, Северная Дакота, который производит метан из угля уже более 30 лет. первая фаза завершилась в 2004 году и показала, что CO2 можно хранить под землей в течение безопасного и неограниченного времени.
Будущие проекты
Крупная канадская инициатива под названием «Интегрированная сеть CO2» (ICO2N) представляет собой предлагаемую систему улавливания, транспортировки и хранения двуокиси углерода (CO2). ICO2N — это альянс 15 крупнейших промышленных компаний Канады и правительства Канады. Альянс существует два года.
Альянс ICO2N поставил перед собой цель стать «мировым лидером в области улавливания и хранения углерода». Его цель — сократить выбросы CO2 в Альберте на 60%, а также увеличить добычу нефти на зрелых нефтяных месторождениях. Первый этап эксплуатации запланирован на 2012-2015 годы.
В октябре 2007 г. Управление экономической геологии Техасского университета в Остине получило 10-летний контракт на сумму 38 млн долл. США на проведение первого в США долгосрочного проекта под интенсивным наблюдением, изучающего возможность закачки больших объемов CO2 в подземное хранилище. Этот проект представляет собой исследовательскую программу Юго-восточного регионального партнерства по секвестрации углерода (SECARB), финансируемую Национальной лабораторией энергетических технологий Министерства энергетики США. Партнерство SECARB продемонстрирует скорость закачки CO2 и емкость хранилища в геологической системе Таскалуса-Вудбайн, которая простирается от Техаса до Флориды. Регион может хранить более 200 миллиардов тонн CO2. Ручная работа началась в конце 2007 года.
FutureGen был объявленным президентом Бушем в 2003 году проектом правительства США по строительству почти нулевой электростанции, работающей на угле, которая будет производить водород и электроэнергию с использованием улавливания и хранения углерода. В декабре 2007 года город Маттун в округе Коулз, штат Иллинойс, был выбран из четырех финалистов из Иллинойса и Техаса в качестве места для объекта. К сожалению, 29 января 2008 г. Министерство энергетики объявило о выводе средств из FutureGen, что фактически привело к прекращению проекта. Министерство энергетики заявило, что демонстрация была отменена, поскольку затраты выросли до 1,5 миллиарда долларов, и не считает, что демонстрация технологии необходима сейчас. Министерство энергетики попросило существующие электростанции представить предложения по оборудованию для запуска CCS в 2015-2016 годах.
Исследование улавливания углерода
Улавливание углерода является самым дорогим элементом этой технологии и находится в центре внимания мировых исследователей. Исследователь Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Омар Ягти разработал материалы ZIF, которые могут поглощать углекислый газ в 80 раз больше собственного веса. После впитывания материал может расширяться и выделять CO2.
Исследователи из Техасского университета в Остине под руководством профессора Гэри Рошелла разработали химический процесс, который поглощает углекислый газ и выделяет его при приготовлении смеси. Есть еще много примеров этих новых технологий в исследованиях улавливания углерода, и, конечно же, еще много примеров, которые нужно продемонстрировать.
краткое содержание
Улавливание и хранение углерода — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, готовая к широкомасштабному развертыванию. Затраты на очистку дымовых газов или предварительно сожженного топлива и сжатие газов CO2 увеличат затраты на энергию на 40–60 % по сравнению с технологиями без очистки и хранения CO2. Есть много ученых, работающих над разработкой материалов, которые могут поглощать газ CO2 в дымоходе и избегать затрат энергии на очистку. Эти изменения происходят с интервалом не менее семи-десяти лет. Лучше всего поощрять это развитие, так как для их реализации потребуется от 10 до 15 лет после их начала.
