Oppsummering og vurdering av teknologier rundt -fjerning Olav Bolland Professor Institutt for Energi- og prosessteknikk www.ept.ntnu.no Gass- og energiteknologi Verdiskaping ved industriell foredling av gass og energiproduksjon Skjærgården Hotell og Badepark, Langesund Tirsdag 3. og onsdag 4. juni 2003 Arr.: NIF lokalt fagråd Telemark/Vestfold 1 -fri gasskraft? Mest kjente teknologiprinsipper Kull Olje Biomasse Avfall 1 3 Kraftverksprosess med forbrenning Kraftverksprosess med forbrenning CH 4 + 2 O2 CO2 + 2H2O - fjerning Hydrokraft, pre-combustion 2 Gassifisering Reformering Vannfjerning Vannshift H 2 +CO H 2 + Oksygen fra luft-separasjon Eksosgassrensing, post-combustion - fjerning 2H2 + O2 2H2O oxy-fuel Kraftverksprosess med forbrenning lagring 2
Eksosgassrensing, post-combustion + 5 O 2 Varme Arbeids maskin 1 2 H 2 O Energi N 2 O 2 H 2 O Separasjon av eksos 3 Hydrokraft, pre-combustion Varme Arbeids maskin 3 H 2 O + 5 O 2 0.5 O 2 2 N 2 3 H 2 2 N 2 1 H 2 O Reformering 1 Separasjon av gasser Energi 3 H 2 2 N 2 4
uten nitrogen - oxy-fuel Arbeids maskin Resirkulering H 2 O Varme 1 2 H 2 O Kondensasjon av vann 8 N 2 + 2 O 2 Energi separasjon 2 O 2 8 N 2 Nå: Lavtemperatur destillasjon Fremtid: Ione-ledende membraner? 5 Høytemperatur brenselcelle med CO2-innfanging + 5 O 2 Arbeidsmaskin - Gassturbin 5 O 2 2 H 2 O Brenselcelle luftside 4 O 2-8 e - Brenselcelle brenselside 4 H 2 O 1 Uten forbrenning 6
uten nitrogen - chemical looping combustion Kompresjon Ekspansjon Air C Ox T Me MeO CH 4 Re T 14% O 2 + H 2 O Chemical Looping Combustion: Oksygen bringes fra luft til brensel (uten nitrogen) ved hjelp av bærermateriale metall Andre lignende prosesser med bærermateriale IFE jobber med CaO-CaCO 3 NTNU jobber med jernsmeltemetoden 7 65 63 61 59 57 55 53 51 49 47 45 43 Potensial for virkningsgrad, % Konvensjonell gasskraft uten -innfanging Etter forbrenning Før forbrenning Gassturbin + brenselcelle + -innfanging uten nitrogen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tid frem til kommersielt anlegg i drift gitt massiv innsats fra år 0 År 8
Høy Middels Risiko for ikke å lykkes Electric Swing Adsorption Kjemisk sirkulasjonsforbrenning Jernsmelte Karburisering SOFC+ -sep Oxy-fuel Combined Cycle IFE: SOFC+CaCO 3 AZEP Lav Post-comb. amin-abs. CC Pre-comb. NG reform. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 År Tid frem til kommersielt anlegg i drift gitt massiv innsats fra år 0 9 Høy Risiko for ikke å lykkes AZEP Electric Swing Adsorption IFE: SOFC+CaCO 3 Kjemisk sirkulasjonsforbrenning SOFC+ -sep Middels Oxy-fuel Combined Cycle Pre-comb. NG reform. Jernsmelte Karburisering Lav Post-comb. amin-abs. CC Konvensjonell gasskraft 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42.. Merkostnad øre/kwh el 10
I hvilken retning? Deregulering Liberalisering Markedskrefter Fri konkurranse Kyoto-protokoll? Kvoter? -skatt? Blandede signaler Mindre grunnlag for langsiktighet Risikovegring Shareholder Integrert value Vil ny teknologi kunne utvikles? 11 Hva er teknologileverandørene villige til å gjøre? Eksisterende teknologi gassturbiner, dampturbiner, brenselceller + -innfangingsteknologier som kan benyttes sammen med konvensjonelle kraftverk Før forbrenning + Etter forbrenning Konvensjonelle anlegg Gasskraft med -innfanging Ny kraftverksteknologi Integrert -innfangingsteknologier for eksempel: uten nitrogen Uten forbrenning +++ Konvensjonelle anlegg Gasskraft med -innfanging 12
Veien fremover Hva skjer i andre land Kraftig satsning i USA (demo-anlegg, langsiktige og ambisiøse prosjekter) FutureGen $1 milliard elektrisitet+hydrogen fra kull med -innfanging DOE/industri 80/20 kostdeling EUs 5. rammeprogram EUs 6. rammeprogram:? Økende fokus på -innfanging fra kull 13 Veien fremover Hva må til for å realisere gasskraft med -innfanging? 1) må få en verdi (trykkstøtte i oljeproduksjon, infrastruktur) 2) Forskning og utvikling for bedre teknologi og reduserte kostnader 3) Utslipp av må koste noe ( -skatt, kvoter,.) 4) Kommersiell aksept (forutsigbare rammebetingelser, driftserfaring) 14