RMF 24: Nowa szansa polskiego węgla?
Są szanse, że węgiel kamienny (także polski) odzyska dobre imię jako surowiec energetyczny. Jest tylko jeden warunek, sukcesem muszą zakończyć się próby praktycznego wykorzystania nowatorskiej metody przetwarzania węgla w energię, zaproponowanej przez naukowców z Massachusetts Inistitute of Technology. Metodę, która teoretycznie może zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych z elektrowni węglowej nawet o połowę opisuje czasopismo "Journal of Power Sources".
Kluczem do owego sukcesu jest... rezygnacja ze zwykłego spalania węgla i zastąpienie tego mało wydajnego procesu kombinacją dwóch zaawansowanych, ale znanych już dobrze metod, gazyfikacji węgla i wykorzystania gazowego paliwa w tak zwanych ogniwach paliwowych. Na papierze i w symulacjach komputerowych działa to znakomicie zwiększając wydajność przetwarzania węgla w energię nawet dwukrotnie. Inaczej mówiąc, przy takiej samej produkcji energii można ograniczyć emisję nawet o połowę.
Gra jest warta świeczki przede wszystkim dlatego, że węgiel jest i na długo jeszcze pozostanie atrakcyjnym, łatwo dostępnym i tanim źródłem energii. Mimo podejmowanych prób ograniczenia jego zużycia do celów energetycznych, choćby w Europie, najnowsze prognozy przewidują, że w skali świata jego zużycie przynajmniej w najbliższych dziesięcioleciach będzie nadal rosło. Wszystko co może przyczynić się do ograniczenia związanych z tym zanieczyszczeń, warte jest zainteresowania.
Badacze z MIT proponują wdrożenie tak zwanej metody hybrydowej, w której najpierw z drobno pokruszonego węgla z pomocą silnie podgrzanej pary wodnej uwalnia się tlenek węgla i wodór, by potem oba te gazy wykorzystać w ogniwach paliwowych do reakcji elektrochemicznej, która pozwoli na produkcję energii. Kluczem do sukcesu jest połączenie obu instalacji w taki sposób, by energia z ogniw paliwowych zasilała układ gazyfikacji węgla. O ile klasyczne elektrownie węglowe pozwalają na przemianę węgla w energię elektryczną z wydajnością na poziomie 30 procent, metoda hybrydowa, zdaniem autorów pracy, powinna zwiększyć efektywność do 55 a nawet 60 procent.
Na powyższym rysunku widać ideowy schemat takiej instalacji. Na dole gorąca para wodna (fioletowe strzałki) przenika przez sproszkowany węgiel i uwalnia wodór i tlenek węgla (czerwone strzałki), które natychmiast trafia do ogniwa paliwowego, gdzie w wyniku reakcji z tlenem (niebieskie strzałki) powstaje energia elektryczna.
Pierwszy skutek ekologiczny jest oczywisty, wyprodukowanie tej samej ilości energii wymaga zużycia zaledwie połowy węgla. Na tym jednak nie koniec. Ponieważ węgiel nie ulega spaleniu, nie wydziela się sadza, ani dodatkowe produkty spalania. W elektrowni powstaje owszem dwutlenek węgla, ale w czystej, nie zanieczyszczonej i nie zmieszanej z powietrzem postaci. Taki gaz znacznie łatwiej przechwycić w procesach tak zwanej sekwestracji i albo zmagazynować pod ziemią, albo przetworzyć.
Kolejnym etapem prac powinna być teraz budowa małej instalacji, która powinna potwierdzić przewidywania teoretyczne i pozwolić na praktyczne przetestowanie metody. Jak podkreśla współautorka pracy, Katherine Ong z MIT, wszystkie niezbędne technologie są już właściwie dobrze znane, trzeba je tylko powiązać. Oparta na tej zasadzie elektrownia z pewnością byłaby droższa od tych klasycznych, węglowych, szybko jednak byłaby w stanie się spłacić. Pomogłaby w tym i jej zdecydowanie wyższa wydajność i znacznie mniejsza emisja, za którą przecież też trzeba będzie płacić.
