4. Новые технологии.

Повышению уровня использования угля, в особенности бурого, в энергетике в свете необходимости сокращения норм выбросов в атмосферу «парниковых» газов могут послужить новые технологии. Надо сказать, что на пока единственной первой крупной международной конференции – International Freiberg Conference on IGCC and XtL Technologies, посвященной проблеме газификации угля при сниженном выбросе двуокиси углерода, состоявшейся в немецком Фрайбурге, приняли участие 200 ученых и представителей делового мира из 19 стран мира. На этой конференции ее организатором, Институтом техники энергопереработки и химической инженерии Технического университета Горной академии города Фрайбурга, была представлена концепция электростанции на угле свободной от выбросов двуокиси углерода. И в Германии началось строительство электростанции по производству электроэнергии из бурого угля при полном отсутствии выбросов двуокиси углерода. Проблема бурого угля состоит в том, что он самый крупный загрязнитель окружающей среды выбросами двуокиси углерода на каждый произведенный с его помощью кВт.ч. Поэтому его использование в Германии для нужд электроэнергетики после подписания и ратификации Киотского протокола запрещено. С другой стороны, Германия приняла закон о выходе из ядерной энергетики. Все действующие АЭС будут постепенно отключаться, а новых строить не будут. У каменного угля в Германии незавидное будущее. Субсидирование его добычи планируется прекратить. Альтернативная энергетика не оправдывает возлагавшихся на нее надежд, а «газовая» зависимость от импорта ставит массу в опросов в плане энергобезопасности. Таким образом, с точки зрения ряда экспертов, спасителем Германии станет бурый уголь, запасы которого, особенно в восточной части Германии, весьма значительны, и их может хватить даже на несколько сотен лет. На сегодня он покрывает 11% всего энергопотребления немецкой экономики. Почти столько же приходится на каменный уголь. К 2020 году бурого угля немецкие ТЭС будут потреблять больше, чем каменного, поскольку дотации на его добычу будут отменены. Поэтому перед немецкими инженерами и учеными была поставлена задача повысить кпд электростанций, использующих уголь, и одновременно уменьшить выбросы двуокиси углерода. Есть простой способ уменьшения выбросов CO2, сводящийся к улавливанию его в специальных химических установках до того, как он будет выброшен в атмосферу. В Германии все тепловые электростанции оснащены такими «отмывателями». Этот способ называется Postcombustion, или «после сгорания». Сейчас в мире имеются два метода, повышающих уровень сжигания угля в топках электростанций и уменьшающих выброс двуокиси углерода. Это так называемые Oxefuel и Precombusion методики. Какая из методик лучше будет определяться в процессе эксплуатации опытных установок. Самым «элегантным» считается метод Precombusion, или «до сгорания». Он сводится к тому, что уголь до подачи в топки превращается в газовую смесь. В обоих методах уголь сначала измельчают, а затем сушат и сжигают. В случае Precombusion уголь превращают в водород. В случае применения метода Oxefuel уголь сжигается в атмосфере кислорода. При этом двуокись углерода отделяется, а затем охлаждается и подавлением подвергается процессу сжижения. Таким образом, из испарительных башен ТЭС выделяется только водяной пар. Правда, встает вопрос, что делать с двуокисью углерода. В мировой практике принято ее закачивать в подземные хранилища. В Норвегии сжиженный CO2, получаемый при добыче природного газа, закачивается под морское дно. В Канаде он поступает в пласты, богатые нефтью, что увеличивает в них давление и повышает выход черного «золота». RWE Power является крупнейшим производителем электроэнергии в Германии. Структура компании включает открытые горнорудные разработки, электростанции, вспомогательные объекты, научно-исследовательские подразделения, учебные центры и административные службы; общая численность персонала превышает 17 тысяч человек. Благодаря наличию крупных (33.000 МВт) генерирующих мощностей компания вносит существенный вклад в энергетический потенциал Группы RWE, объединяющий электростанции, использующие самые различные виды топлива (бурый уголь, каменный уголь, ядерное топливо, газ, возобновляемые источники энергии). В Германии проектами тепловых станций на новых методиках занимаются две фирмы. RWE построили в Эссене в 2008 году свободной от CO2 угольную электростанцию стоимостью в миллиард евро. Цель проекта – разработать новые технологии, с помощью которых можно достичь 90-процентного уровня улавливания (каптажа) двуокиси углерода при сжигании топлива и снизить расходы на каптаж на 50%. Электростанция с системой «отмывки угля» предусматривает три основных новшевства. Это прежде всего комбинация газификации угля с отделением двуокиси углерода и последующей выработкой электроэнергии при помощи газовой или паровой турбины с использованием оставшегося после удаления СО2 водорода. Отделенная из продуктов горения угля двуокись углерода затем сохраняется в специальных хранилищах, создаваемых в горных породах. Конструкция подобных хранилищ специально разрабатывается учеными RWE. Таким образом, покидающие электростанцию выбросы полностью свободны от двуокиси углерода. Каждое из запланированных новшеств требует дополнительных исследований. Например, конструкторам приходится создавать новый тип газовой турбины, которая может работать на газе, обогащенном водородом. Важным элементом всего процесса является экономичное производство кислорода, который используется при газификации угля. И здесь немцам приходится разрабатывать собственную технологию, в основе которой – применение керамических высокотемпературных мембран. RWE планирует построить первую подобную станцию мощностью в 450 МВт к 2014 г. Общий объем инвестиций в ее создание, по всей вероятности, превысит 1 млрд евро.

В настоящее время партнёры приступили к следующему этапу сотрудничества, который предусматривает разработку решений для демонстрационных и крупномасштабных установок. Предполагается, что первые демонстрационные установки начнут функционировать в 2015 году, а к 2020 г. новая технология улавливания СО2 будет внедрена уже в промышленных масштабах. Она позволит извлекать более 90% диоксида углерода, содержащегося в дымовых газах угольных электростанций – либо для его последующей закачки в подземные хранилища, либо для использования в химическом синтезе (например, при производстве удобрений). Затраты компании RWE Power на реализацию данного проекта составят около 9 миллионов евро. Кроме того, Федеральное министерство экономики и технологий Германии инвестировало примерно 4 млн. евро в сооружение «пилотной» установки.