Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 1 CO 2 KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI AZ ENERGETIKÁBAN Szén-dioxid leválasztás és eltárolás (CCUS) Buzea Klaudia Energia-Történelem-Társadalom November 19.

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 2 MIÉRT SZÜKSÉGES A CO 2 - KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSE? IPCC: Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (1988 óta) Feladata: nyomon követni és felmérni a tudományos, szakmai és társadalmi-gazdasági információkat a klímaváltozással kapcsolatban Három munkacsoport: I.a klímakutatás tudományos eredményei II. a klímaváltozás hatásai, alkalmazkodás és sebezhetőség III. az ÜHG kibocsátás és kibocsátás-csökkentés lehetőségei + Task Force - az Üvegházhatású Gázok Nemzeti Leltárának összeállítása Jelentései: 3 munkacsoport jelentése + egy összefoglaló – 1990: első jelentés -> riói Föld Csúcs – 1995: második jelentés -> UNFCCC – 2001: harmadik jelentés -> emberi tevékenység, Kiotó – 2007: negyedek jelentés -> bizonyosság nőtt – : ötödik jelentés

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 3 AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS KÖZVETLEN MEGFIGYELÉSEI Éghajlatváltozás: az éghajlatnak az idők során bekövetkező bármilyen változását jelenti függetlenül attól, hogy természetes vagy antropogén hatás okozza-e Globális felszínhőmérséklet változás Tengerszint-változás Jégtakaró változás Időjárási jelenségek IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 4 NÉHÁNY KÖZVETLEN MEGFIGYELÉS Globális felszínhőmérséklet- változás hőmérsékletváltozás üteme az elmúlt 30 évben közel kétszerese az utolsó 100 év évtizedenkénti átlagának átlagához képest: Tengerszint-változás közvetlenül megfigyelt érték erre az időszakra: 3,2 mm/év Jégtakaró változás IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 5 IDŐJÁRÁSI JELENSÉGEK Magasabb maximum hőmérsékletek és több forró nap Magasabb minimum hőmérsékletek és kevesebb hideg nap Meleg időszakok/hőhullámok gyakorisága nő Nagy csapadékot adó események száma gyakorisága növekszik Aszály által sújtott terület növekszik Az intenzív trópusi ciklonok aktivitása nő Szélsőségesen magas tengerszint előfordulásának növekedése (nem beleértve a cunamikat) Bizonyos vagy nagyon valószínű Vagy csak jobban megfigyelt??

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 6 AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS HATÓTÉNYEZŐI Sugárzási kényszer (Radioactive Forcing – RF, W/m 2 ): annak a mértékét fejezi ki, hogy egy hatótényező (üvegházhatású gázok, aeroszolok) mennyivel változtatja meg a Föld-légkörrendszer bejövő és kimenő energiájának egyensúlyát A pozitív kényszer melegíti a felszínt, a negatív kényszer hűti Az iparosodás előtti időszakra, 1750-hez viszonyítják Teljes sugárzási kényszer: 2,29 W/m 2 Az előző jelentéshez képest 43%-kal magasabb (ÜHG+bizonyosság)

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 7 AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS HATÓTÉNYEZŐI IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 8 GWP globális melegítési potenciál: GWP (Global Warming Potencial) adott tömegű ÜHG meghatározott időszak alatt mekkora sugárzási kényszerrel rendelkezik ugyanakkora tömegű szén-dioxidhoz képest IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 9 AZ ÜVEGHÁZHATÁSÚ GÁZOK Légköri koncentráció növekedés 1750-hez képest: CO 2 40%, CH 4 150%, N 2 O 20% ÜHG gázok légköri koncentrációja: 1 PgC/év=1 Gt/év, petagramm 1 GtC=3,6 GtCO 2 IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 10 KIEMELHETŐ KIJELENTÉSEK „Az emberi tevékenység hatása az éghajlati rendszerre kétségtelen. Ezt igazolja a légköri üvegház-koncentráció növekedése, a pozitív sugárzási kényszer, a megfigyelt melegedés és az éghajlati rendszer működéséről nyert új ismereteink.” 1950-es évektől napjainkig megfigyelt globális átlaghőmérséklet- emelkedés hátterében az emberi tevékenység áll. „Az elmúlt három évtized mindegyike melegebb volt, mint az azt megelőző évtizedek 1850 óta. Az északi féltekén az ig tartó időszak valószínűleg a legmelegebb 30 éves periódus az elmúlt 1400 évben.”

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 11 BIZONYTALANSÁGOK Bizonytalanságok a troposzféra klímaváltozását illetően – Melegedési ütem – Fejlettebb mérések Bizonytalanságok a klímaváltozás hatótényezőit illetően – Aeroszol-felhő kölcsönhatás Paleoklíma – nagyjából éves periodicitással váltakoztak a jégkorszakok és a melegebb, úgynevezett interglaciális időszakok – jelenleg egy interglaciális (tehát meleg) periódusban tartunk, illetve az eddigi periodicitás alapján várható, hogy a párezer éven belül egy újabb jégkorszak kezdődik

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 12 MIÉRT SZÜKSÉGES A CO 2 - KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSE? 2°C-os határérték? 1.5°C-os határérték? 1990-es évek közepén politikai kérésre klímavédelmi célérték (No.) megvizsgálták a homo sapiens megjelenése óta eltelt idők klímaváltozását -> az elmúlt évben a globális átlaghőmérséklet nem volt 2°C-kal magasabb az ipari forradalom kezdetéhez képest viszonyítva -> az iparosodás után is célszerű, hogy a globális átlaghőmérséklet-emelkedés ne haladja meg ezt a 2°C-os határt Aktualitás: UNFCC Párizs, IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 13 HOGYAN LEHET CSÖKKENTENI A CO 2 - KIBOCSÁTÁST? Energiaigények csökkentése Energiatermelési technológiák változtatása, fejlesztése IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Hatásfok javítás FogyasztásElosztásTermelés Üzemanyag váltás Alacsonyabb C/H arány Atomenergia Megújuló energia CCUS U hasznosítás S eltárolás

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 14 CCUS CO 2 légköri kibocsátásának csökkentése Carbon Capture Usage Storage 1. CO 2 megkötés 2. CO 2 szállítás 3. CO 2 tárolás

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 15 MEGKÖTÉS

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 16 POST-COMBUSTION CCS Disadvantage: Reduction of thermal efficiency Increasing operating costs Large space requirement Large amount of chemicals to be handled Advantage: retrofitting flexible operation high CO 2 purity (>99.5%) several equipment suppliers

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 17 CO 2 LEVÁLASZTÁS KÉMIAI OLDÓSZERREL www. energy.siemens.com

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 18 PRE-COMBUSTION CCS IGCC – Integrated Gasification Combined Cycle Disadvantage: unsuitable for retrofit high energy demand of ASU and gasifier complex equipment, limited flexibility advanced hydrogen turbine Advantage: high efficiency easier capture (higher partial CO 2 pressure) low overall emission and high CO 2 purity hydrogen used as fuel or stored

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 19 OXYFUEL CCS Disadvantage: lower CO 2 purity limited flexibility high energy demand of ASU high temperature in the boiler Advantage: almost 100% capture efficiency low overall emission modification only on flue gas side no solvents needed little additional space required

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 20 SZEPARÁLÁSI MÓDSZEREK Leválasztási rendszer Tüzelés utáni leválasztás Tüzelés előtti leválasztás Oxyfuel tüzeléses leválasztás Szeparálási feladatCO 2 /N 2 CO 2 /H 2 O 2 /N 2 Abszorpció Kémiai Fizikai Fiziko-kémiai Fizikai Kémiai Adszorpció Fizikai Kémiai Fizikai Kémiai Fizikai Kriogén technológia Cseppfolyósítás Desztilláció Membránok Polimer alapú Kerámia alapú Polimer alapú Kerámia alapú Polimer alapú

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 21 GŐZIGÉNY FEDEZÉSE

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 22 SZÁLLÍTÁS

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 23 SZÁLLÍTÁS Lehetőségek: – szállítás gázként csővezetéken, – szállítás gázként hajóval, – szállítás folyékony állapotban csővezetéken keresztül, – szállítás folyékony állapotban hajóval, – szállítás folyékony állapotban közúti tartálykocsikkal.

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 24 CSŐVEZETÉKI SZÁLLÍTÁS

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 25 TÁROLÁS FELHASZNÁLÁS

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 26 TÁROLÁSI MÓDOK Kimerült olajmezőkben tárolás és EOR: – Tartós gáztömörség – Fúrólyukak tömítése – Fokozott olajkitermelés növeli a gazdaságosságot – USA-ban 1970 óta Kimerült földgázmezőkben tárolás és EGR: – Megvalósult projekt még nincs

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 27 TÁROLÁSI MÓDOK Mélysósvizes tárolók: – 800 méternél mélyebben fekvő, porózus, magas sótartalmú oldattal telített üledékes kőzetek – CO 2 a pórusokban nyelődik el – Kapacitás több száz évre becsült – Norvégiában tesztelik Leművelésre alkalmatlan széntelepeken: – Felszínen abszorbeálódik vagy pórusokban csapdázódik→megnöveli a metánkihozatalt – USA, Kanada, Lengyelország

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 28 TÁROLÁSI MÓDOK Óceáni tárolás: – Tengervízben feloldás vagy szuperkritikus folyadékként a tengerfenéken tárolás – Technológiai akadályok – Környezeti bizonytalanságok

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 29 FELHASZNÁLÁS Karbonátképzés: – Szén-dioxid és fémoxidok reakciója – Környezetben lassan megy végbe – Magas energiaigény, ipari hulladékok ártalmatlanítása Algatelepek

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 30 TÁRSADALMI ELFOGADOTTSÁG Hosszútávú tárolás: év szivárgásmentesen Nem mérgező gáz, de: 1986, Kamerun kialudt vulkánból felszabadult CO 2 kiszorította a levegőt a völgyekből Megoldás: – Hosszútávú monitoring rendszer – Részletes szabályozási háttér

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 31 TÁRSADALMI ELFOGADOTTSÁG - EURÓPA 2009/31/EK irányelv = CCS irányelv Régiónkban: – Ausztria megtiltotta a tárolást területén – Lengyelországban alappillér (Belchatow projekt) – Románia EU jogszabályt fordításként átültette jogrendszerébe – Csehország, Lettország, Litvánia, Szlovénia és hazánk támogatja

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 32 MAGYARORSZÁG Mélysósvizes tárolók ( millió tonna tárolókapacitás) 2011 tavasz: bányászati törvény hatálya alá kerül a CCS + szén-dioxid geológiai tárolásáról szóló új kormányrendelet Kutatottság: MOL Zrt., Mátrai Erőmű Akkor lesz érdekes, ha új lignitblokk épül!

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 33 MAGYARORSZÁG

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 34 CCUS A VILÁGBAN

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 35 PROJEKTEK A VILÁGBAN

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 36 PILOT PROJEKTEK (2013)

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 37 PILOT PROJEKTEK (2015) Wilhelmshaven, Germany – Fluor Ecoamine FG Plus – MEA – 747 MW e /3.5 MW e, 70 tpd – Petra Nova (+gázturbina?) Brindisi, Italy – Mitsubishi – KEPCO KM-CDR – KS-1 – 60 tpd Plant Barry, USA – Mitsubishi – KEPCO KM-CDR – 770 MW e /25 MW e Le Havre, France – Alstom AAP, Ucarsol FGC 300 – 600 MW e /5 MW e AEP Mountaineer, USA – Alstom CAP – 1300 MW e 1.5% – We Energies Field, USA – E.On Karlshamm, Germany

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 38 NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK Legalább tonna CO 2 leválasztás évente szénerőmű esetén Legalább 400,000 tonna CO 2 leválasztás évente ipari létesítmények, gáztüzelésű erőművek esetén The Global Status of CCS:

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 39 NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK The Global Status of CCS:

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 40 NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK Project nameLocation Operation date Capture type Plant size MW Capture capacity Mtpa Storage type Boundary Dam Canada2014Post1101.0EOR Kemper USA2016Pre5823.0EOR Petra Nova USA2016Post2501.4EOR Sinopec Shengli China2018Post2501.0EOR Haifeng China2019Post Geological Storage TCEP USA2019Pre4002.4EOR Don Valley UK2020Pre6501.5Geological Storage Huaneng GreenGen China2020Pre4002.0EOR HECA USA2020Pre4052.7Under evaluation Korea-CCS 1 South Korea2020Post3001.0Geological Storage Shanxi China2020Oxyfuel3502.0Not specified Caledonia UK2022Pre5703.8Geological Storage Korea-CCS 2 South Korea Geological Storage Peterhead UK Post3851.0Geological Storage ROAD Netherlands Post2501.1Geological Storage White Rose UK Oxyfuel4262.0Geological Storage

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 41 BOUNDARY DAM – UPS&…

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 42 WHITE ROSE, VATTENFALL, FUTUREGEN - …DOWNS Vattenfall, Germany 100 million EUR Closed all CCS R&D White Rose, UK 300 million EUR from NER300 Drax end further investment FutureGen, USA Overunned costs, DoE cancelled funding Revised as FutureGen 2.0 „it is always cheaper to emit CO 2 to the atmosphere than to capture and store it, markets will only evolve if climate policy is put in place that forces reduction of atmospheric CO 2 emissions” (Howard Herzog)

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 43

Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| | 44 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!