活力

煤炭清洁

煤炭有大量,廉价,但它是非常污染物。碳捕获和存储设备降低了这个缺点。

和罗伯特威廉姆斯 Scient for Science N°69
本文保留用于科学用户

几乎所有世界的人口都意识到气候变化所带来的挑战,意识到能源的生产和尤其是来自化石燃料的电力造成问题。事实上,在没有激烈的措施的情况下减少大气中的二氧化碳排放(和其他温室气体),政府间气候变化小组( 盖伊)承诺给我们一种气候机器和灾难性启动的包装。但煤炭 - 具有“动力”的工业革命的燃料 - 特别污染:对于给定的电力,其消耗量产生更多的二氧化碳,而不是油或天然气。

然而煤炭很便宜且丰富。它的剥削在美国蓬勃发展,它应该增加保留良好的地区。例如,在2003年至2030年期间,美国电力生产商计划打造煤炭厂,提供超过280,500兆瓦的兆瓦。此外,中国每周设定相当于大型煤电工厂。在生命中,大约六十年代,新设施可以集体拒绝大气中,因为它是由于工业革命开始以来的煤炭燃烧而被释放的多氧化碳!

这款煤炭的热潮令气候变化,也有其他原因。首先是财务,因为提取,加工和消费的实际成本很高。然后,煤矿通过酸性和毒性排放以及水流,煤矿放置了景观,污染空气。提取也危及未成年人的生命:在矿山中最近被困的33名未成年人是所谓的神奇,因为他们没有受到伤害,但在矿山(2010年9月21日)被监禁,应该留下几周。团聚,这些效果使碳生产及其转换为电力,是地球上最有害的活动之一。

我们可以制作这种能量清洁剂吗?有没有手段有助于将二氧化碳排放限制在大气中?是的,我们将描述许多具有经济实惠的优势的人。尽管如此,实现它们的愿望很快指责延迟明显的延迟。

捕获和存储

由电力提供者探索的第一首曲目之一包括防止在大气中被拒绝的二氧化碳。这些方法在碳的术语“捕获和储存”中分组。二氧化碳捕获可以在燃烧(燃料稀释剂)或之后发生(在烟雾中)。 oxycombustion也可用于在纯氧中燃烧煤,以产生高度浓缩且易于可回收的二氧化碳流。通过管道或乘船进行可能的运输后,当时,二氧化碳自然,例如通过海洋底部的光合生物。对于后者,有几个封存过程。例如,二氧化碳可以捕获在专用材料中,例如今天在实验室测试的铬对苯二甲酸盐:最有效的立方米, 小米-101由GérardEerey的队伍在Versailles-St-Quentin-yvelines开发,2009年,可以吸收约400立方米的二氧化碳,没有体积增加!另一种解决方案,将这种气体放在海洋的底部。然而,最常见的想法是地质封存。储存地点然后地下:它是多孔介质,最常用的油气沉积物,或盐水含水层(含盐水的地质层)。

在与气候变化衰减无关期间已经测试了大多数碳捕获和储存方法。虽然系统尚未以必要的规模建造,但它们特别证明了在制造化学品(如肥料)的制造中,并且在用二氧化碳和硫氢污染的天然气纯化。此外,制造商在将这种气体注入油沉积物中以刺激生产(特别是在美国)时,制造商也在储存二氧化碳时获得经验。这种辅助的采油过程对应于已送到地下罐的大多数二氧化碳。如今,每年将每年注射3500万吨成熟的油田,这导致美国原油生产的4%。

在第一种情况下,大量二氧化碳的快速释放可以是储存部位附近的群体和生物体的凡人。这是在1986年发生的,位于米斯湖的边缘,喀麦隆,其中累积在水底的二氧化碳,被拒绝:比空气更重,它普及并享有邻近村庄的1,700名居民和数千个居民宠物。通过仔细选择这些网站,非常深的多孔地质构造来减少风险。

二氧化碳在空中逐渐渗漏也带来了问题,因为从长远来看,它将挫败捕获的目标和碳的储存。根据该报告 盖伊 In 2005, the fraction retained in properly selected geological reservoirs and managed is (it is the official terms) most likely greater than 99 percent across a century and probably greater than 99 percent at the scale of A millenium.换句话说,泄漏将是最小的。

技术选择

研究表明,今天可用的技术可以防止85%至95%的碳源碳从加入气氛。除了回应降低温室气体排放的目标之外,还需要的人在经济上有利。

碳捕获方法根据电力厂是否使用传统的蒸汽循环或最新内置的气化周期(CCGI.)在后者中,首先在氧气和水蒸气存在下将煤中的颗粒中的晶粒中的减少,然后发生几种反应:产生一氧化碳的局部燃烧,其分解燃料分子的热解,并且与水蒸气的反应导致碳一氧化碳和二氢的形成 (见对方的盒子)。所获得的(CO和H2)的气体被冷却,然后处理,以消除灰尘和硫,最后,用作组合循环植物本身的燃料。在那里,它馈送排气的涡轮机被引导到连接到蒸汽涡轮机的锅炉。

植物的原则 CCGI. 可以适应二氧化碳的封存,感谢,一方面,将合成气转化为氢气和二氧化碳的化学反应器,另一方面,到分离这两个气体的装置,氢饲料。只有组合循环植物。相反,在常规的煤厂,硫磺等污染物在燃气轮机的上游捕获。在燃烧前发生的这种陷入抑制非常有效。另外,燃气轮机产生少于锅炉的氮氧化物。因此,集成的气体瓦工厂显着较低污染(二氧化硫,氮氧化物,臭氧,汞,微粒......)和最佳天然气植物的竞争对手“清洁度”。应注意,在没有螯合的情况下,二氧化碳排放仍然与任何其他煤厂的排放相同。

虽然植物产生的能量 CCGI. 比传统发电厂提供的更贵,它将是碳捕获和储存最有效和最昂贵的选择。

分析表明中央的二氧化碳捕获 CCGI. 使用优质煤炭才能导致低能耗。从高浓度和压力流中恢复二氧化碳的气化系统,使过程很多

比经典的蒸汽装置更容易。

现在或待会儿 ?

碳捕获和储存增加了生产电力千瓦时所需的煤炭量,常规煤炭厂的约30%,其中一些额外的设施额外20% CCGI.。然而,整体消费不一定会增加,因为价格上涨将减缓对煤炭电力的需求,使可再生能源更具竞争力,更可怜的产品在更理想的能量中。

许多电力生产商认识到环境问题将限制它们以实施碳捕获设备。然而,而不是已经配备了已经配备的和功能植物,许多至少在美国,是他们声称准备转换碳捕获的经典蒸汽装置的内容。他们指出,他们捍卫他们的决定,其中国家能源生产取决于许多煤炭没有削减排放的计划。

这种愿景很短!事实上,煤炭和能源行业以及公司将有利于部署碳捕获和存储设备的原因。

政治意志

事实上,我们所描述的所有原因都要鼓励捕获和碳储存的发展将不足以在没有新的激励公共政策的情况下说服工业家。这些举措必须成为控制二氧化碳排放的规定小组的一部分。

这是欧洲的情况,希望在2030年,世界上排放的14%的二氧化碳将被储存。在2050年,可能会被困与发电有关的全球排放量。在欧盟,启动了几个试点项目:小规模,主要旨在验证地质地层的稳定性以及所用技术的有效性。例如,项目 海狸 识别用于赎回欧洲二氧化碳排放量的百分之一的策略。

在法国,LACQ,集团 全部的 2010年1月22日开设了一个网站的第一家族,其中一个中心的元素 CCGI.,从生产氧气注射和储存二氧化碳,在耗尽的天然气沉积物中。现有锅炉将转换为与氧气一起运行 液体空气。一个重要的岩土学研究,打击工业和学者,将分析坦克的完整性。

在2008, 威立雅环境 在Claye-Souilly推出了飞行员捕获和地质储存研究。来自沼气燃烧的二氧化碳将在没有生态和经济利益的情况下在盐水含水层深入1,500米以上注射。除此之外 CEA.,作为其中的一部分ANR. ,试用“二氧化碳捕获和存储”程序的许多项目。

如果建造了许多计划的经典煤厂,大气二氧化碳速率肯定会超过450ppmV。然而,即使“清洁煤炭”不存在,我们也可以通过决定投资碳捕获和储存,满足全球能量需求而不越过这门槛。与可再生能源的使用增加以及能源效率的提高相关,这种策略将在未来几十年中调和煤炭的大量利用,以避免灾难性的气候变化。

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