觀點聚焦:碳捕集還是能源智能化?

2017-11-16 14:06 來源: Captureready

近年來,碳捕集與儲存技術(CCS)被廣泛運用于傳統化石燃料發電廠中。

由于現有發電廠較易于改造,因此大部分都采用是燃燒后捕集的方式。

這包括從電廠煙氣中除去二氧化碳,然后將其壓縮成液體。在英國,已枯竭的海上油氣田被認為是液化二氧化碳的潛在封存設施。

盡管經過了10多年的努力,當下英國在CCS領域仍然沒有進一步發展。關于其原因,Lord Oxburgh提交了一份關于CCS的委托報告并透露:在缺乏相當的商業動機的環境下,只有通過國家開展示范項目才有可能將CCS繼續推進。

這項技術有幾個難點尚未得到解決。去除、處理和吸收二氧化碳的過程成本高,同時也屬于密集能源。燃氣發電站利用燃燒后捕集的方案,能夠產生11-22%額外的寄生負載捕集結果。這意味著發電廠必須燃燒比原來高16%的天然氣才能提供捕集能力,同時這也意味著排放量增加了16%。

和所有CCS計劃一樣,管道成本和對封存地安全性的擔憂也非常突出。

此外,如果發電站需要額外16%的天然氣,那么天然氣供應商必須處理和轉移這額外的天然氣所造成的更多間接有害氣體的排放。

多年來,NETPOWER的富氧燃燒中使用的奧勒姆循環技術備受好評,它甚至被吹捧為發展CCS的“圣杯”。這個過程包括從空氣中分離氧氣,用碳氫燃料燃燒氧,使用燃燒產物——水和二氧化碳來驅動高壓渦輪。為了提高熱效率,高溫的二氧化碳加壓循環后回到燃燒器。二氧化碳也是在適合管道運輸的壓力下產生的。雖然這看起來是一種很有前途的技術,但它仍然燃燒化石燃料并產生二氧化碳——這真的是一個圣杯嗎?

 此外,這個方法并不適用于電廠的改造,因此其對解決英國現有的化石燃料、發電廠的二氧化碳排放問題顯得無能為力。

 近日,燃燒后捕集的CCS方案在Peterhead燃氣發電站被否決了。殼牌和上證所計劃在蘇格蘭推出全球首個全流程CCS項目。他們表示,在10年內,將從一個燃氣輪機里捕集1000萬噸的二氧化碳。并保證將捕集到燃氣輪機85%的二氧化碳。這些二氧化碳將通過管道運輸到離岸60英里的Goldeneye氣藏封存點進行封存。

比如,把Peterhead的二氧化碳放進特定的情景中。在英國,每年用于烹飪的電使用量占其英國國內年電使用量的16%,換句話說,即17.3太瓦小時(TWh)總共108twh用于烹飪。
烹飪可以進一步劃分為:電水壺所使用的電量占烹飪使用電量總量(17.3TWh)的34% ,即每年5.9TWh。這相當于一個發電站的輸出670MW的電量。

在英國,由于我們經常把水壺裝得太滿,導致水壺的使用尤為低效。我們燒的水總比我們需要的多,如果我們只煮泡茶和咖啡所需的水,那么至少可以節約一半的能量,大概335MW的電量。Peterhead項目中從400MW燃氣輪機捕集過程中,節約了85%的輸出,即340MW。因此,和減少燒水壺的水所能夠節省的能量相當,我們本來可以避免產生Peterhead CCS項目中所能夠捕集到的二氧化碳量。

此外,與燃燒后捕集的CCS不同,水壺管理方法可以立即得到實施,而且無需耗費任何東西。這將不僅相應地減少其他大氣污染物,還可以節省電費。因此,這應該稱之為Peterhead CCS項目還是或水壺智能化?

當然,水壺智能化只能達到英國所需的碳減排目標的一個小部分。但它確實說明了為什么提高能效比CCS更能減少二氧化碳和其他有害氣體的排放。

因此,我們還有那些能做的呢?例如,智能照明、關掉電腦和顯示器,以及不讓電視機待機等,這些都是英國國內消費者可以實施的眾多想法中的一部分。如果我們能夠實現碳中和住宅的目標,英國現有的一半的燃氣電廠可以停止運行。

 如果工業界和其他非英國國內消費者將能源節約率提高到20%,那么燃氣電廠將相應地削減能源。而20%這個數據是否靠譜?作為一名有著40年行業經驗的化學工程師,我相信這個數字是可以實現的。其需要考慮的關鍵領域是泵和壓縮機的效率、分離過程中的能源利用、熱電聯產、燃料管理、綠色混凝土和能源一體化。

 加快可再生能源的供應,以取代化石燃料為基礎的時代也將是實現英國碳目標的關鍵。

此外,CCS的發展不應局限于電廠。CCS的生物能源(BECCS)似乎是比燃燒化石燃料更來得有前途的一種技術。

因此,我們應該逐漸放棄只用于化石燃料燃燒的CCS技術,而使能源更加智能化,以及從根本上防止或減少二氧化碳和其他有害物的排放。

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