Saubere Kohletechnologien: Ein Überblick | Ecorestoration
Saubere Kohletechnologien: Ein Überblick!
Kohle ist die weltweit häufigste und am weitesten verbreitete Quelle fossiler Brennstoffe. Kohle ist ein extrem wichtiger Brennstoff in der Welt und wird es auch bleiben. Der Primärenergiebedarf wird zu rund 23% durch Kohle gedeckt und 39% der Elektrizität wird aus Kohle erzeugt. Etwa 70% der Weltstahlproduktion hängen von der Kohleproduktion ab. Die Internationale Energieagentur rechnet mit einem Anstieg der Nutzung um 43% von 2000 bis 2020.
Bei der Verbrennung von Kohle fallen jährlich etwa 9 Milliarden Tonnen Kohlendioxid an, die in die Atmosphäre freigesetzt werden. 70% davon stammen aus der Stromerzeugung. Die Verbrennung von Kohle, beispielsweise zur Stromerzeugung, führt zu einer Vielzahl von Abfällen. Andere Schätzungen gehen davon aus, dass die Kohlendioxidemissionen aus der Stromerzeugung ein Drittel der weltweiten Kohlendioxidemissionen von über 25 Milliarden Tonnen ausmachen.
Die Verbrennung von Kohle ohne Erhöhung des globalen Kohlendioxidgehalts ist eine große technologische Herausforderung. In herkömmlichen Anlagen wird Kohle mit Luftüberschuss verbrannt, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen, was zu sehr verdünntem Kohlendioxid führt.
Ein neues Konzept für saubere Kohletechnologien entwickelt sich mit dem Ziel, sich dieser Herausforderung zu stellen und auch die enorme Kohleressource künftigen Generationen zur Nutzung zu überlassen, ohne zur Erderwärmung beizutragen. Saubere Kohletechnologien sind eine Vielzahl von sich entwickelnden Reaktionen auf Umweltprobleme des ausgehenden 20. Jahrhunderts.
Viele der Elemente werden seit vielen Jahren zur Emissionskontrolle eingesetzt. Die Reinigung von Kohle durch Waschen ist in Industrieländern seit geraumer Zeit Standard, um die Asche- und Schwefeldioxidemissionen bei der Verbrennung von Kohle zu reduzieren. Elektrofilter und Gewebefilter entfernen 99% der Flugasche aus den Rauchgasen. Diese Technologien sind weit verbreitet.
Die Rauchgasentschwefelung reduziert den Ausstoß von Schwefeldioxid in die Atmosphäre um bis zu 97%. Die Aufgabe hängt von dem Schwefelgehalt der Kohle und dem Ausmaß der Reduktion ab. Es ist in entwickelten Ländern weit verbreitet. Brenner mit niedrigem NO x -Anteil ermöglichen kohlebefeuerten Anlagen, die Stickoxidemissionen um bis zu 40% zu reduzieren. In Verbindung mit Nachbrennverfahren kann der NO x -Gehalt um 70% reduziert werden, und die selektive katalytische Reduktion kann 90% der NO x -Emissionen beseitigen.
Fortschrittliche Technologien wie der integrierte kombinierte Vergasungszyklus und die Verbrennung mit unter Druck stehendem Fließbett ermöglichen höhere thermische Wirkungsgrade von 45%. Die Vergasung wandelt die Kohle in brennbares Gas um, wobei die maximal mögliche Energie aus der Kohle, die sich im Gas befindet, besteht.
Die Vergasungsstufe ist die Pyrolyse ab 400 ° C, wobei die Kohle in Abwesenheit von Sauerstoff rasch kohlenstoffreiche Kohle und wasserstoffreiche flüchtige Bestandteile ergibt. Im zweiten Schritt wird die Kohle von 700 ° C bis zu Gas vergast, wobei Asche zurückbleibt. Bei Sauerstoffzufuhr wird das Gas nicht mit Stickstoff verdünnt. Die Schlüsselreaktionen sind C + O 2 zu CO und die Wassergasreaktion C + H 2 O zu CO und H 2 ; Die zweite Reaktion ist endotherm.
Bei der Vergasung einschließlich der Verwendung von Sauerstoff ist die O 2 -Zufuhr viel geringer als für eine vollständige Verbrennung erforderlich, um CO und H 2 zu erhalten . Die Wasser-Shift-Reaktion CO + H 2 O, die CO 2 + H 2 ergibt, ist ein wesentlicher Teil des Vergasungsprozesses, um Kohlendioxid einzufangen und Wasserstoff als Endbrennstoff für die Gasturbine zur Stromerzeugung zu verwenden.
Die größte Herausforderung besteht darin, die Kosten dafür so niedrig zu halten, dass „saubere Kohle“ auf der Grundlage von Emissionen von nahezu Null für Grundlastkraft mit der Atomkraft konkurrieren kann. Diese Technologien bewegen sich sehr schnell, da sie das Potenzial haben, nahe Null Emissionen zu liefern . Das Einspritzen von flüssigem Kohlendioxid in tiefe geologische Schichten wie nicht abbaubare Kohleflöze, in denen es zur Verdrängung von Methan adsorbiert wird, ist eine weitere potenzielle Entsorgungsstrategie.
In verschiedenen Teilen der Welt wird derzeit an der Geo-Sequestrierung von Kohlendioxid geforscht. Das Hauptpotenzial scheint in tiefen salzhaltigen Aquiferen und in erschöpften Öl- und Gasfeldern zu liegen, in denen Kohlendioxid als überkritisches Gas für Tausende von Jahren verbleiben und sich teilweise auflösen wird. Die großflächige Speicherung von Kohlendioxid aus der Stromerzeugung erfordert ein ausgedehntes Pipelinenetz in dicht besiedelten Gebieten, was jedoch Auswirkungen auf die Sicherheit hat.
Viele Kohlekraftwerke stehen kurz vor dem Ausscheiden, und ihre Ersetzung bietet viel Raum für saubereren Strom. Eine Hoffnung dafür besteht neben der Kernenergie und der Nutzung erneuerbarer Energiequellen auch auf „sauberen Kohle“ -Technologien, die bei der Finanzierung von Forschung und Entwicklung oberste Priorität haben.
