Węgiel jest nie tylko najtańszym ale i najpowszechniejszym na świecie nośnikiem energii pierwotnej. Może po wypracowaniu odpowiednich technologii być źródłem nawet bezemisyjnej energii – pisze Teresa Wójcik, redaktor BiznesAlert.pl.
Przy stosowaniu coraz nowocześniejszych technologii, Japonia w dłuższym horyzoncie zamierza w energetyce korzystać z dwóch konwencjonalnych sektorów: energii jądrowej oraz energii wytwarzanej z węgla. OZE jest sektorem uzupełniającym z uwagi na niestabilnść. Co do sektora węglowego motywacja jest dla Tokio oczywista – Japończycy wprawdzie nie maja własnych zasobów, ale węgiel jest nie tylko najtańszym ale i najpowszechniejszym na świecie nośnikiem energii pierwotnej. Do tego przy obecnym zużyciu zasobów węgla wystarczy na ok. 250 lat.
Japoński miks energetyczny: atom i węgiel
Dlatego Tokio uznaje go za bezpieczny, na rynku międzynarodowym nie ma monopolistów. Japonia 75 proc. węgla sprowadza a Australii, resztę jak na razie z Indonezji i Rosji. Stawianie na gaz oznacza ryzyko, nie wiele państw eksportuje gaz. Bliski Wschód jest coraz bardziej niestabilny, w razie zablokowania cieśniny Ormuz dostawy surowca do Japonii zostaną przerwane.
Inny kierunek zagraża uzależnieniem od dostawcy. Na III Polsko-Japońskiego Seminarium Czystego Węgla strona japońska podkreślała, że bezpieczeństwo elektroenergetyczne Japonii to węgiel przy pełnym uwzględnieniu wymagań ochrony klimatu zgodnie z Porozumieniem Paryskim z 2015 r. Czyli przy stosowaniu czystych technologii węglowych.
W Japonii wypracowuje się i użytkuje najbardziej zaawansowane technologie Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC). Jest to technologia bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa. IGCC umożliwiająca budowanie elektrowni, o wysokiej sprawności – 46-55 proc. Ta sprawność, znacznie wyższa w porównaniu do konwencjonalnych elektrowni, pozwala m.in. na dotrzymanie standardów emisyjnych wymaganych w Unii Europejskiej, co jest ważne dla polskiej energetyki.
Innowacyjność w czystych technologiach węglowych
Z przedstawionych na seminarium japońskich osiągnięć wynika, że doskonalenie technologii utylizacji węgla umożliwia coraz czystsze jego spalanie z coraz bardziej malejącą emisją tlenków siarki, azotu, dwutlenku węgla, metali ciężkich i innych zanieczyszczeń. A także minimalizacją emisji CO2.
Cały proces IGCC składa się z czterech oddzielnych podprocesów – separacji tlenu i azotu w tlenowni; zgazowanie paliwa i powstania gazu syntezowego (z udziałem powietrza lub tlenu przy mocy powyżej 100 MW); oczyszczanie gazu syntezowego; spalanie gazu syntezowego w turbinie gazowej. Do produkcji użytecznej energii wykorzystuje się kilka rodzajów przemian termodynamicznych. Technologię tę przedstawił dyrektor Noboru Aoki z NEDO (japońskiej agencji Czystej Technologii Węglowej, finansowanej przez METI ).
Oprócz węgla w wielu instalacjach IGCC używa się do zgazowania koks ponaftowy i inne produkty petrochemiczne. Dla poprawy opłacalności z syngazu przed podaniem do turbiny wydziela się wodór i siarkę. Pierwiastki te wykorzystuje się następnie do produkcji poszukiwanych związków chemicznych (m.in. nawozy sztuczne, amoniak czy metanol). Ze względu na ochronę środowiska oraz ochronę turbiny gazowej przed korozją i erozją usuwa się z syngazu przed spaleniem w turbinie: siarkę, pyły (w postaci granulatu, z uwagi na wysoką temperaturę procesu i topienie pyłu), chlorki oraz rtęć.
Jednak zdaniem Noboru Aoki prawdziwym przełomem ma być technologia IGFC, gdzie syngaz, zamiast do turbiny trafia do ogniwa paliwowego SOFC (Solid Oxyde Fuel Cell). Zwiększy to sprawność do 55 proc., spowoduje dalsze obniżenie emisji CO2 oraz niskiej emisji. Ogniwo takie jest kogeneracyjne, produkuje energię elektryczną i ciepło.
Technologią IGCC interesuje się energetyka w Polsce. Planuje się, że elektrownia 500 MW z technologią zgazowania węgla IGCC powstałaby w okolicach kopalni Bogdanka w Lubelskim Zagłebiu Węglowym. Japończycy są po praktycznym eksperymencie i kończą obecnie budowę dwóch bloków po nieco ponad 500 MW bloków o sprawności powyżej 46 proc. ( uruchomiony właśnie najnowocześniejszy w Polsce blok 1075 MW w Kozienicach ma sprawność 45,5 proc.). Ważne jest też, że japońska wersja technologii IGCC nie wymaga węgla wysokiej jakości. Można w niej używać węgla brunatnego po odpowiednim przygotowaniu, a także biomasy, albo mieszanki biomasy z węglem.
Ku społeczeństwu bezemisyjnej energetyki wodorowej
Strona polska zaprezentowała m.in. wykorzystanie dla celów energetyki przyszłości ( wcale nie odległej) gazu koksowego. Technologię przedstawił na Polsko-Japońskim Seminarium dr Aleksander Sobolewski dyrektor Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w kontekście przyszłej energetyki wodorowej, która wykreuje „społeczeństwo wodorowe”. Celem Instytutu jest wypracowanie technologii energetycznych zero-emisyjnych. Czyli technologii wykorzystania wodoru jako najważniejszego czystego paliwa energetycznego oraz paliwa napędowego w transporcie.
Polska obecnie posiada piate na świecie zasoby użytkowego wodoru w składzie gazu koksowego. Typowy skład tego gazu jest następujący: wodór (ok. 55 proc.) i metan (23–27 proc.). Pozostałe składniki to tlenek węgla, azot, węglowodory ciężkie, dwutlenek węgla, tlen oraz siarkowodór (ok. 0,3 proc.). Cenny wodór da się separować. Gaz koksowy to paliwo uzyskiwane poprzez przemysłowe wygrzewanie węgla kamiennego w bateriach koksowniczych ( sucha destylacja węgla) w temperaturze ponad 1000 °C w specjalnym piecu koksowniczym, bez dostępu tlenu. Proces powoduje m.in. wydzielenie wszystkich lotnych składników, które tworzą surowy gaz koksowniczy. Niepożądane domieszki są usuwane w serii procesów oczyszczania.
W Polsce produkuje się rocznie 4,5 mld m sześć gazu koksowego i jest on niemal w całości spalany. Tymczasem owe ponad 50 proc. wodoru to surowiec który może i powinien być wykorzystany w bardziej „szlachetny sposób”. Mianowicie do produkcji czystej energii w ogniwach paliwowych, a może przede wszystkim jako napęd samochodów. Dr Sobolewski ocenia, że prace nad wykorzystaniem wodoru, którym możemy w Polsce dysponować, powinny być zintensyfikowane. „Liczymy na współpracę z Japończykami, którzy mają bardzo duże doświadczenia z wodorem z gazu koksowego” kilkakrotnie podkreślał Sobolewski.
III Polsko-Japońskie Seminarium Czystego Węgla organizowane zostało zorganizowane przez Ministerstwo Energii we współpracy z japońskim odpowiednikiem METI oraz Japońskim Centrum Energetyki Węglowej (Japan Coal Energy Center – JCOAL). Jest specyficznym forum polsko-japońskiej współpracy dwustronnej w rozwiązywaniu problemów związanych z rozwojem czystych technologii węglowych. Seminarium odbyło się 19 grudnia 2017 r. w Warszawie.
