Emise oxidu uhličitého z energetických zdrojů

____________________________________________________________________________________________________________________VŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrumVŠB - Technická univerzita Ostrava, Výzkumné energetické centrum

Emise oxidu uhličitého zEmise oxidu uhličitého z

energetických zdrojůenergetických zdrojů

Pavel NoskievičPavel Noskievič


Teze přednášky

• máme tady (možná) problém

• co se s tím dá dělat

• kolik to bude stát


Skleníkový efekt je přirozenou a pro život nezbytnou součástí Země

Podíl skleníkových plynů:

vodní pára cca dvě třetinyoxid uhličitý 30 %ostatní plyny zbytek


Uhlíkový cyklus

atmosférou a pevninou cca 60 Gt/rok

atmosférou a povrchem oceánu cca 90 Gt/rok

povrchem a hloubkou oceánu cca 100 Gt/rok

příspěvek fosilních paliv do atmosféry cca 5,5 Gt/rok

Uhlíkové toky mezi:


Tep

lotní

odch

ylka

[°C]





Možnosti snížení emisí CO2

• snížení spotřeby energie zvýšením účinnosti transformace a využití

• posílení role paliv s nízkým obsahem uhlíku

• posílení přirozených procesů vázajících CO2 (lesy,půda,oceán)

• využívání energetických zdrojů neprodukujících CO2 (jaderné a

obnovitelné)

• separace CO2 ze spalování fosilních paliv a jeho dlouholeté ukládání


Fosilní paliva

• zabezpečují cca 85 % spotřeby energie

• složení h + a + w = 1

• složení hořlaviny C + H + S + N + O = 1

Produkty spalování

1 kg C 3,7 kg CO2

1 kg H2 9 kg H2O

1 kg S 2 kg SO2


Hodnocení paliv podle produkce CO2

Emisní faktor uhlíku [tC/TJ]Q

C10E

r

i

r

SC


Měrné emise CO2 z energetických zdrojů

/MWh][tCOηQ

C13,2e 2

cri

r

co2

pro konkrétní palivo kQ

C13,2ri

r

1cco ηke

2


Technologie výroby elektřiny z fosilních paliv

• spalování uhlí v práškových a fluidních kotlích (PC, FBC)

• spalování zemního plynu v kombinovaném cyklu (NGCC)

• integrovaný zplyňovací kombinovaný cyklus (IGCC)


Po spalování


Před spalováním


Spalování s kyslíkem


zemní plyn

vzduch plynová turbína

N2, O2, H2O do atmosféry

separace CO2

CO2 k dalšímu použití, uložení

parní generátor

parní turbína


zplyňovač

struska

uhlí

kyslík

odstranění síry

separace CO2

CO2 k dalšímu použití, uložení

plyn bohatý na H2

vzduch plynová turbína

N2, O2, H2O do atmosféry

parní generátor

parní turbína

„shift“ reakce


Technologie záchytu CO2

• vypírání spalin (MEA – monoetanolamin)

• kryogenní technologie

• separační membrány

• adsorpce

• jiné principy


Schéma CES


elektrárna se zachycením CO2

oceán potrubí

potrubí

vytěžené ložisko ropy nebo plynu

nevytěžitelné uhelné sloje

hlubinné, salinické aquifery


- Současná světová produkce oxidu uhličitého představuje cca 23 Gt ročně

- Podle odhadů IEA (Greenhouse Gas R&D Programme) jsou k dispozici následující globální kapacity pro geologické ukládání CO2 :

• vyčerpaná ropná ložiska 125 Gt

• vyčerpaná ložiska zemního plynu 800 Gt

• hlubinné salinické aquifery 400 – 10 000 Gt

• netěžitelná uhelná ložiska 150 Gt

• oceány > 106 Gt


Přednosti ukládání do vyčerpaných ložisek

• nízké náklady na ukládání

• ověřené zásobníky (sloužily miliony let)

• dobře známé geologické podmínky

• částečná možnost využití těžebních zařízení

• zvýšení výtěžnosti (EOR, ECBM)


Nejistoty

• dlouhodobá spolehlivost podzemních uložišť

• odstraňování CO2 zvýšenými energetickými nároky produkuje další CO2

• vliv CO2 na mořský život (zvýšení kyselosti)

• kontrola uložišť


Ukládání CO2 jako součást obchodování s emisními povolenkami bude vyžadovat spolehlivé měření jeho množství.

• vhodné technologie jsou k dispozici

• náklady nebudou velké (zkušenosti s SO2)

• monitorování potrubní dopravy je běžné

• geologický monitoring (seismické metody) umožní kontrolu v

zásobnících


Srovnání technologií (pro 500 MW)

Proces Separace CO2 Účinnost Měrné emise CO2

A / N [%] [g.kWh-1]

NGCCNe 56 370

Ano* 47 – 48 60

PCNe 46 720

Ano* 33 150

IGCCNe 46 710

Ano* 38 130

* včetně komprese CO2 (110 bar)


Zvýšení investičních nákladů

NGCC 2 x

PC 1,8 x

IGCC 1,5 x


Výrobní náklady


Zvýšení ceny elektřiny

NGCC 1,5 x

PC 1,7 x

IGCC 1,7 x


Jedná se o významnou perspektivní problematiku?

• prokáže se souvislost emisí CO2 a oteplování – ANO

• neprokáže se – ANO , protože:

1co ηke

2


Závěr

• souvislost obsahu CO2 v ovzduší a teploty na zemském povrchu je prokázána

• vliv antropogenní produkce CO2 na globální klima je pravděpodobný

• opatření, budou-li nutná, budou omezená a nákladná

• racionálním opatřením je zlepšování účinnosti energetického systému a

snižování měrné spotřeby

• růst spotřeby energie lze pouze zmírnit

• je nutno odlišovat snižování měrné produkce CO2 a jeho odstraňování

• technologický vývoj vede k čistým energetickým systémům

• energetiku čeká zajímavé období

Documents

Emise oxidu uhličitého z energetických zdrojů