Infångad koldioxid minskar utsläppen

av Heidi Backas Forum 2009-03, sida 38-40, 26.03.2009

Taggar: Personer: Sebastian Tier Organisationer: IEA Teman: energi

HI FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 3 2089

Infångad koldioxid minskar utsläppen

HE Energi. Kolkraft står för största delen av elproduktionen i världen och är den energiform som ger mest koldioxidutsläpp. Tre tekniker utvecklas som bäst för at avskilja koldioxid och lagra den under jorden eller havsbottnen.

HEIDI BACKAS TEXT

X Att avskilja och lagra koldioxid från kolkraftverk är en metod som anses ha stor potential för att minskade globala koldioxidutsläppen och mota klimatförändringen.

Kolkraft är i dagens läge den energiform som släpper ut mest koldioxid. Om den gasen i stället skulle tillvaratas, koncentreras och lagras isolerad från atmosfären i porösa, saltvattenfyllda sandstenslager under jorden eller under havsbottnen skulle koldioxidutsläppen minska markant. Detta har globalt en stor betydelse eftersom kolkraftverk i dag står för 40 procent av all elproduktion i världen, enligt den internationella energiorganisationen IEA.

I Finland produceras mellan 10 och 20 procent av elenergin med hjälp avstenkol. I EU väntas användningen av kolkraft fortgå, trots investeringariförnybarenergiochkravpåenergieffektivering och energibesparing. Fördelarna med kol är tillgängligheten, priset och lagringsmöjligheten.

I utvecklingsländer såsom Indien och Kina byggs kolkraften ut i snabb takt och förbrukningen av kol väntas fortsätta öka.

”Vi måste komma ihåg att ingen enskild metod är tillräcklig för att åtgärda koldioxidutsläppen, utan alla tänkbara metoder måste användas”, säger forskare SEBASTIAN TEIR på statens tekniska forskningscentral vTT.

“Vi måste komma ihåg att ingen enskild metod är tillräcklig för att åtgärda koldioxidutsläppen, utan alla tänkbara metoder måste användas;

Teir sammanställer på uppdrag av Svenska tekniska vetenskapsakademien i Finland en rapport om CCS-aktiviteter (Carbon capture and storage) i Finland. Han var en av föredragshållarna på ett seminarium om koldioxidavskiljning och -lagring som Svenska tekniska vetenskapsakademien i Finland och FORTUM arrangerade i mars.

Fånga in koldioxid. Det finns tre olika huvudsakliga tekniker för att avskilja koldioxid i kolkraftverk. Den stora tekniska utmaningen är att alla dessametoder kräver stora mängder energi, vilket sänker verkningsgraden i kraftverken.

”Det är nu oerhört viktigt att få ner priset på avskiljningen och sänka energiförbrukningen, så att kolkraftverkens effektivitet inte sänks så mycket”; säger PETRA LUNDSTRÖM som är teknologidirektör på Fortum.

Störst är energibehovet då koldioxiden avskiljs ur rökgaserna med traditionella absorptionsmetoder (så kallad post-combustion capture). Dessa metoder, som i 60 års tid har använts för att rena naturgas, är detmestanvändasättet förkoldioxidavskiljningidag. Det är samtidigt den metod som ligger närmast till att tilllämpas kommersiellt i full skala också för kolkraftverk.

En fördel med tekniken då avskilj > KOLDIOXIDINFANGNING

FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 3 208 ångturbi elektricite kylvatte ångkondenso syreavskiljnin energ luft ningen görs ur rökgaser är att processen kan läggas till som en separat enhet till sådana kolkraftverk somredan finns ibruk. Nackdelen är att den energikrävande processen sänker kolkraftverkets verkningsgrad med cirka 10-15 procentenheter. Dessutom krävs stora mängder kemikalier för avskiljningen.

Om koldioxidavskiljningen däremot görs före förbränningen (precombustion capture), i samband med förgasningen av kol sker en måttlig sänkning av kraftverkets verkningsgrad. En nackdel med denna metod är att syntesgasen som uppstår vid förgasningen måste brännas i speciella så kallade IGCC-kraftverk (Integrated Gasification Combined Cycle), som är dyrare än konventionella kraftverk.

En fördel är däremot att syntesgasen inte måste förbrännas i till ex ångpann Å

V ln V bottenask empel en gasturbin, utan även kan användas i en bränslecell med mycket bättre elproduktionseffektivitet, eller användas som råmaterial för produktion av plast eller andra petrokemiska produkter. Denna så kallade polygeneration väntas bli viktig i framtiden, när det intelängre finnsråolja som råmaterial för petrokemiska produkter, utan stenkoli stället måste användas.

Syrgasförbränning, Den tredje metoden för att avskilja koldioxid kallas syrgasförbränning (oxyfuel combustion, se skiss ovan). Tekniken baserar sig på att förbränningen görs i en blandning av syre och återcirkulerade rökgaser i stället för luft, vilket ger upphov till rökgaser som är fria från kväve. De här rökgaserna har en hög koldioxidhalt, vilket gör koldioxidavskiljningen enklare oc partikelfilte återvinnin (koldioxid, vattenånga > SYRGASFÖRBRÄNNING (OXYFUEL COMBUS mekanis energi koldioxid svave mindre energikrävande än de två övriga metoderna.

Ett syrgaseldat kraftverk består förutom själva kraftverket ocksåavensyrgasfabrik ochenkoldioxidhanteringsenhet.

Syrgasförbränning är en relativt ny form av koldioxidavskiljning. Första demonstrationsprojektet är VATTENFALLS Schwarze Pumpe som öppnades i Tyskland år 2008.

Trots att det här en ny teknik är den konkurrenskraftig jämfört med övriga metoder för koldioxidavskiljning.

Nya kraftverk kan byggas så att de fungerar med både syrgasförbränning och konventionell förbränning med luft. Tekniken kan även användas på befintliga kraftverk.

Demonstrationsprojekt för lagring av koldioxid finns i dag i Norge (Sleipner och Snghvit), Nordameri kompresso kylare och kondenso koldioxid

EE FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK NR 3 208 ”T Finland kan vi inte lagra koldioxid under jorden, men vi har stora mängder mineraler som vi kunde använda för karbonatisering. ka, Algeriet, Nederländerna, Australien och Tyskland.

Projekt i Finland. I Finland planerar Fortum i samarbete med INDUSTRINS KRAFT (Tvo) ett CCS-projekt i HavsBjörneborg nära Björneborg. Målet är att investeringsbeslut ska fattas 2011 och att systemet ska vara i drift år 2015. Det är ännu oklart vilken avskiljningsteknik som kommer att användas i Havs-Björneborg.

Fortums målsättning är att ett av EU:s demonstrationsprojekt för CCS kommer till Finland. EU vill att CCStekniken ska vara kommersiellt genomförbar år 2020 och delfinansierar därför upp till tolv demonstrationsprojekt, som enligt planen ska tas i bruk senast år 2015.

CCS är en av de åtgärder som nämns i EU:s energi- och klimatpaket. Paketet har som målsättning att fram tillår 2020 minska utsläppen av växthusgaser med 20 procent, minska energikonsumtionen med 20 procent och öka användningen av förnybara energikällor med 20 procent samt öka användningen av biobränslen i fordonstrafiken med 10 procent.

Underjordiska formationer. Lagringen av den koldioxid som fångas in i kolkraftverken sker i geologiska formationer under jorden eller havsbottnen. Lämpliga formationer är stora porösa sandstensformationer, vars porer är sammanlänkade och fyllda av saltvatten, olja eller gas.

Finland har inte några geologiska formationer som är lämpliga för att lagra koldioxid och därför är man kanske tvungen att skeppa koldioxiden utomlands för förvaring både inom testprojektet i Havs-Björneborg och från kommande fullskaliga anläggningar. I Östersjöregionen har till exempelPolen, Tyskland och Norge förutsättningar att lagra koldioxid.

En orsak till Fortums intresse för att utveckla CCS är de kolkraftverk bolaget äger i Ryssland och Polen. I

Sibirien finns gott om möjligheter för lagring av koldioxid. Koldioxid pumpas redan i dag på olika håll i världen neriolje- eller gasfält för att utvinna mera olja och gas ur sinande källor.

Runtom i världen görs kartläggningar av lämpliga lagringsställen för koldioxid. Många osäkerhetsmoment måste ännu redas ut innan CCS i praktiken kan tas i bruk. De största riskerna om koldioxid läcker ut ur lagringsplatsen är att grundvattnet förorenas och att läckaget bidrar till klimatförändringen om det når atmosfären.

Fasta karbonater. Ett alternativ till koldioxidlagringen kunde vara att binda koldioxiden som ett fast karbonatmaterial. RON ZEVENHOVEN, SOM är professor i teknisk termodynamik och modellering vid ÅBO AKADEMI, har sedan år 2000 forskat i denna så kallade karbonatisering, under de första åren vid TEKNISKA HÖGSKOLAN. Han är kritisk till att Finland enbart satsar på pilotprojekt som innebär att koldioxiden skeppas utomlands.

71 Finland kan vi inte lagra koldioxid under jorden, men vi har stora mängder mineraler som vi kunde använda för karbonatisering, till ex TRANSPORT.

Eftersom Finland saknar lagringsplatser för koldioxid skulle koldioxid från den planerade testanläggningen iHavs-Björneborg skeppas utomlands för förvaring.

empel magnesiumsilikat och kalciumsilikat. Problemet är att mineralerna inte reagerar så lätt med koldioxid, och därför behövs satsningar på mera forskning”

En fördel med karbonatiseringen är att slutprodukten är fasta, stabila och ofarliga karbonatmineraler. Kalciumkarbonat kan användas i pappersindustrin, men nackdelen är att maninte kan lagra stora mängder koldioxid i kalciumkarbonat.

Zevenhoven är nu engagerad i ett projekt med karbonatisering av magnesiumhydroxid som produceras från magnesiumsilikat. Detta ger en hel del järnoxid från silikatmineralen som biprodukt.

”Slutprodukten magnesiumkarbonat är ett stabilt ämne som man kan lagra utan övervakning eftersom det inte är någon risk för läckage. Våra tester visar att ämnet inte löser upp sig av regnvatten eller syralösningar. I framtiden kan jag tänka mig att koldioxid från södra Finland lagras under havsbottnen mellan Litauen och Sverige, medan man i de norra och mellersta delarna av landet där det finns mycket mineraler använder karbonatisering somlagringsmetod för koldioxid”, säger Zevenhoven.