Tiszta széntechnológiák

Az előadások a következő témára: "Tiszta széntechnológiák"— Előadás másolata:

1 Tiszta széntechnológiák
A szén anyagában való hasznosítása / és a tiszta széntechnológia lehetőségei/ dr. Kalmár István ügyvezető igazgató   Calamites Kft Magyar Tudományos Akadémia X. Földtudományok Osztály Bányászati Tudományos Bizottság Miskolc május 27. Mítosz és valóság

2 Miért foglalkozzunk a szénnel ?
ELŐNYÖK ● A világban egyenletesebben oszlik el és kevésbé monopolizált mint a szénhidrogének és kisebb az áringadozás is ● A szénhidrogének ára folyamatosan nő az évek során ● Helyi foglalkoztatás, iparpolitikai vonzatok, adóbevételek, importkiváltás ELLENÉRVEK ● Nagyobb beruházás igény ● CO₂ kibocsátás ● árkérdés különösen mélybányászat esetében VÁLASZ ELLENÉRVEKRE ● Igaz a nagyobb beruházási igény, de utána az alapanyag ellátás kiszámítható, és a beruházás is munkahelyeket teremt ● Teljes folyamat befizetéseit kell nézni etanolhoz hasonló struktúrában (pl. üzemanyag adókedvezmény) ● A tiszta széntechnológiák kevesebb CO₂-t bocsájtanak ki, nagyobb a hatásfok és CO₂ is haszonanyag, bár feldolgozása drágább mint a kvótaár ● A CO₂ nemcsak a jövő nyersanyaga, hanem alkalmas a megújulók és nukleáris völgyáramok tárolására meglévő infrastruktúrában NÉHÁNY SZÜKSÉGES FELTÉTEL ● Hidrogén előállítás pl. vízbontással völgyáramokkal ● Katalizátorkémia CO és CO₂ + H₂ ● ÜHG életciklus szemlélet

3 A hazai mélybányászat közvetlen élőmunka igényének költségvetési kapcsolata Nemzetközi tapasztalati érték,hogy minden bányász munkahely kb. 4-5 másik munkahelyet generál

4 Szén mérföldkövek Forrás: Bergakademie Freiberg

5 Tervezett és építés alatt álló szenes erőművek Németországban
Németország beruház MW szenes erőmű kapacitás ebből 1760 MW hazai barnaszén

6 A tiszta széntechnológia fogalma és technológiája A szén anyagában való hasznosításA/vegyipari alkalmazás Szénből minden előállítható, ami a szénhidrogénekből, de mivel a beruházási költség kb. kétszerese a földgáz alapú beruházásoknak és fűtőértékre vetítve 20% -kal magasabb az alapanyag igény ezért a szén ára a földgáz árának %50%-a lehet Az alaptechnológia a szén elgázosítása , a szintézisgáz gyártása a forró szén és a bevitt vízgőz reakciójaként magas H2 és CO tartalmú gáz keletkezik, ami tisztítás után további feldolgozásra kerül A technológia is nagy fejlődésen ment keresztül, így az átalakítási hatásfok a korábbi egylépcsős rendszerekkel szemben többlépcsős ,tipikusan 3 hőmérsékleti lépcsős megoldással 40% -ról 60% körüli értékre nőtt ● Igen sok technológiai megoldás és gyártó van a piacon különböző állagú hamutartalmú és fűtőértékű szenekre ● Kína, USA, Dél-Korea, Japán a kutatás és beruházások Németország a kutatás és technológia területén jár az élen ● A szintézisgáz feldolgozásával , átalakításával pedig a világ vezető vegyipar cégei foglalkoznak ● A szintézis gázgyártás meghatározó elem , de a teljes vegyipari beruházás 10% a alatt van az értéke ● A vegyipari feldolgozás sokcélú lehet, metanol, etanol, műtrágya stb .stb ● A szintézisgáz ugyan villamos energiatermelésre is használható, de a szén vegyipari alkalmazásának igazi gazdasági célja ● a poligeneráció, a szén értéke a poligenerációs alkalmazásban az erőműi égetéshez képest legalább háromszoros. A poligeneráció során több vegyipari termék mellett villamos és hőenergia is keletkezik (ilyen termékösszetétel lehet pl: ammónia, urea, benzin, dízel, metanol )

7 Tiszta Széntechnológia elvi folyamatábra metanol séma, de más termékek közvetlenül vagy a metanolból előállíthatók Szénelőkészítés, hamu és földfémek leválasztása Egyéb anyagok előkészítése Közvetlen hidrogénezés vagy elgázosítás Gázhűtés és gáztisztítás Gázalkalmazás, égetés villamos energiatermeléshez, tüzelőanyag cella Katalizátor kémia CO/CO₂ + H₂ Metanollá CH₃OH CO₂+H₂ katalizáció metanollá Segédüzemek Levegőbontás oxigén előállítás Nitrogén pl. ammónia előállításához Hidrogén előállítás pl vízbontással 2 cent/kWh tűnik határköltségnek

8 Az elgázosítási folyamat
Rugalmas, megbízható , kereskedelmi technológia, amely különböző alacsony értékű alapanyagot magas értékű termékké alakítja át, csökkenti az egyes országok import kőolaj és földgázigényét Alap villamos energia, műtrágya , üzemanyagok és vegyipari alapanyagok tiszta alternatív forrása Ez egy technológiai folyamat ami bármely széntartalmú anyagot - mint a szén, petrolkoksz, biomassza,vagy hulladék – szintézisgázzá alakít át. A szintézisgáz elégethető villamos áram termelése céljából vagy feldolgozható vegyipari alapanyagokká, műtrágyává, szintetikus fölgázzá, vagy hidrogénné. A gázosítást kereskedelmi üzemben világszerte több mint 60 éve használják a finomító, műtrágya és vegyiparban és több mint 35 éve a villamos iparban (Forrás: Gasification Technolgies Council)

9 Néhány elgázosító Típus Forrás: GTC

10 Poligeneráció , melléktermék CO2 Forrás:Linde
Zusätzlich >2000kg CO2 als “Nebenprodukt” (>90 Gew% Ausbeute)

11 Poligeneráció elvi séma Forrás: DOE-NETL

12 A szénfeldolgozás lehetséges irányai Forrás: Calamites Kft

13 Katalizátortechnológia Forrás: Berkeleylab
This movie of scanning tunneling microscopy images shows the copper-oxide component of a catalyst (red) as it is gradually reduced to metallic copper (yellow) in the presence of hydrogen gas to produce the active phase for the transformation of carbon dioxide to methanol

14 .  A gázosítási ipar: A világban több mint 272 működő elgázosító üzem működik 686 elgázosítóval. 74 üzem van építés alatt, ahol összesen 238 elgázosító épül 83 MWth teljesítménnyel. 33 elgázosító üzem található az USA-ban, Jelenleg a legtöbb elgázosító Kínában található.

15 Gázosítás a feldolgozás célterméke szerint

16 Az elgázosítók száma Fűtőanyag szerint

17 A Gázosítás jövője A világ gázosítási kapacitása ig jelentősen megnő a növekedés elsődlegesen Ázsiában megy végbe (elsősorban Kína, India, Dél Korea és Mongolia).

18 Kohlevergasung China weltführend
KÍNA Szerepe 90% felett van a szénelgázosítás területén A világ 186 üzemben lévő szénelgázosító üzeméből 153 Kínában van A Világ 290 Tervezett szénelgázosító üzeméből 248 Kínában van A Világ 69 szénből üzemben lévő Metanol gyárából 63 Kínában van és kb. további 100 berendezést terveznek Kohlevergasung China weltführend

19 A Széndioxid átalakítása

20 A közvetlen és közvetett ÜHG kibocsátás az egyes fosszilis tüzelőanyagokra Forrás: RWE-GEMIS

21

22 KÖsZÖNÖM A FIGYELMET!