ERŐMŰVI FÜSTGÁZBÓL SZÁRMAZÓ CO₂ LEVÁLASZTÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA ÉLETCIKLUS ELEMZÉSSEL
Sziráky Flóra Zita
Előadás vázlata • • • • •
CO2 kibocsátás szabályozása Technológiák áttekintése Saját kutatás Eredmények összefoglalása Távlati célok
2
CO2 kibocsátás szabályozása • A világ antropogén CO2 kibocsátása – 30%-át fosszilis tüzelésű erőművek adják
• 2002/358/EK rendelet – CO2 kibocsátás csökkentése az EU-ban • Magyarország: 6% 2020-ra
• Kvótakereskedelem • Magyarország Energiastratégiája – Atom-szén-zöld 3 Ábra forrása: http://chicagoagentmagazine.com/what-legislation-could-mean-for-the-housing-market-in-2012/
Technológiák áttekintése Szeparálás
Oxyfuel Égetés előtti leválasztás Égetés utáni leválasztás
Elnyeletés
Kemiszorpció Fizikai abszorpció Membrán szeparáció
Komprimálás, szállítás
Csővezeték Tartályhajó Tartálykocsi
Tárolás
Sós víztestek Kimerült széntelepek Földgáz és kőolajtelepek 4
Saját kutatás Rendszerhatár Maradék CO2
• Szén-dioxid leválasztás és tárolás = Carbon capture and storage, CCS: Erőművi véggáz
– – – – – –
MEA pótlása
Aktív szén
NaOH
Égetés utáni leválasztás CO2 CO elnyeletéseMEA MEA-ban regenerálás, CO visszanyerés leválasztás MEA regenerálása CO2 komprimálása szállítás csővezetékben injektálás sós víztestbe
CO2 Komprimálás
Energia
CO2 Szállítás
Energia
CO2 Injektálás
Energia
MEA + CO2
2
MEA
Leválasztott CO2
2
CO2 kemiszorpciós leválasztása MEA oldószerrel
Elektromos áram
Fűtőgőz
Ipari szennyvíz
• Összehasonlítás életciklus elemzés segítségével – CCS vs. kezelés nélküli kibocsátás
5
Életciklus elemzés • • • •
Cél és rendszerhatárok definiálása Referencia egység meghatározása Adatgyűjtés Hatáselemzés – IPCC 2007 GWP (Global Warming Potential) – Eco-indicator 99 (EI99) – IMPACT 2002 + 6 Ábra: http://www.biomassenergy.gr/
A számításhoz felhasznált irodalmi adatok
A füstgáz CO₂ tartalma
LCA
774,5 kg
A leválasztáshoz szükséges anyag és energia
MEA
1,1 kg
Aktív szén
27 g
NaOH
47 g
Fűtőgőz
4,14 GJ
Elektromos áram
34 kWh
A leválasztás végtermékei Leválasztott CO₂ Ipari szennyvíz
735,7 kg 4,5 kg
Komprimálás 100 bar-ra Energia
229 MJ
Injektálás Energia
35 MJ
Szállítás Csővezetékben
100 km 7
Forrás: Korre et al.[2009], House et al. [2009]
Eredmények IPCC 2007 vs. Eco-indicator 99
• IPCC 2007
• EI99
800
45
700
40
35
600
kiengedés
25 400
Pt
kg CO₂ ekvivalens
30 500
injektálás 20
szállítás
300
komprimálás
15
leválasztás
200
10
100
5
0
0
CCS környezeti hatásai
Kezelés nélküli kiengedés környezeti hatásai
CCS környezeti hatásai
Kezelés nélküli kiengedés környezeti hatásai
8
Eredmények hatáskategóriák szerint 25
> 99%
EI 99
20
Pt
15
CCS környezeti hatásai 10
Kezelés nélküli kibocsátás környezeti hatásai 5
0
9
Hozzájárulás a klímaváltozáshoz IPCC 2007 vs. Eco-indicator 99
• IPCC 2007
• EI99
900 8 800 7
Klímaváltozás
700 6
5 500 Pt
kg CO₂ ekvivalens
600
4
400 3
300
2
200 100
1
0
0
CCS környezeti hatásai
Kezelés nélküli kiengedés környezeti hatásai
CCS környezeti hatásai
Kezelés nélküli kiengedés környezeti hatásai 10
Eredmények kárkategóriák szerint • IMPACT 2002+
• EI99 45 140
40 120 35 100
25
80
Emberi Egészség
60
Erőforrások
40
Ökoszisztéma minősége
Pt
mPt
30
Klímaváltozás
20
15 10 20
5 0
0
CCS környezeti hatása
Kezelés nélkül kibocsátás környezeti hatása
CCS környezeti hatása
Kezelés nélküli kibocsátás környezeti hatása
11
Költségbecslés • Stratégia: – Kvóta – Üzemeltetési ktg. éves összköltség – Fűtőgőz jelentősége
Forrás: http://debrecenbar.com/2013/05/24/ablakon-bedobott-penz-program/
12
CO2 kvóta árának alakulása
Forrás: http://climateeconomicsblog.blogspot.hu alapján saját szerkesztés
13
Költségelemzés
14
Összegzés • A felhasznált adatok, modellezés és számítás alapján: – a CCS-el a klímaváltozáshoz való hozzájárulás csökkenthető – a szállítás, tárolás és beinjektálás környezeti hatásai az elnyeletés mellett elhanyagolhatóak – a klímaváltozás mellett egyéb környezeti hatások is jelentősek – az egyéb környezeti hatások figyelembevételével a CCS alkalmazása környezeti szempontból nem indokolt – A CCS beruházási költsége magasabb, mint a CO2 kvóta piaci ára 15
Távlati célok • A leválasztási folyamat modellezése, – leltár készítése a • CO2 leválasztási fok függvényében • különböző füstgázösszetétel esetére
• Bizonytalanság vizsgálata • A többi leválasztási technikák elemzése
16
Főbb forrásaim Anna Korre, Zhenggang Nie, Sevket Durucan [2009]: Life cycle modelling of fossil fuel power generation with post-combustion CO₂ capture Buzea Klaudia-Gebhardt Gábor [2012]: A villamosenergia-termelés szén-dioxid kibocsátásának csökkentése szén-dioxid leválasztási és tárolási (CCS) technológiákkal. Magyar energetikai társaság ifjúsági tagozat publikációi http://www.emet.hu/?action=show&id=3191 Kurt Zenz House, Charles F. Harvey, Michael J. Aziz and Daniel P. Schrag [2009]: The energy penalty of post-combustion CO2 capture &storage and its implications for retrofitting the U.S. installed base SimaPro
17 Forrás: magyarno.com
Köszönöm a figyelmet! Sziráky Flóra Zita
[email protected]
