Eργοστάσιο CCS στο Spremberg της Γερμανίας: burying the problem...

[Δρ. Πέτρου Τζεφέρη][by Dr.Peter Tzeferis]

ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΔΕΛΤΙΟ ΤΕΕ, ΤΕΥΧΟΣ 2548, ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 2009

Ο πρώτος στον κόσμο πιλοτικός σταθμός ηλεκτρικής ενέργειας που καίει ορυκτά καύσιμα (λιγνίτη) χωρίς να εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα εγκαινιάστηκε πρόσφατα στη Γερμανία, με την ελπίδα ότι η τεχνολογία θα βοηθήσει στο επίκαιρο θέμα του φαινόμενου του θερμοκηπίου. Η τεράστια εγκατάσταση (100 φορές μεγαλύτερη από τη συμβατική) έξω από την κωμόπολη Spremberg (Σπρέμπεργκ) της πρώην Ανατολικής Γερμανίας είναι ο πρώτος θερμοηλεκτρικός σταθμός με δυνατότητα Δέσμευσης και Αποθήκευσης άνθρακα (τεχνολογία CCS, Carbon Capture and Storage), αποτελώντας μέρος ενός φιλόδοξου μεγαλύτερου προγράμματος πιλοτικών σταθμών από την ΕΕ.
Το σύστημα δεσμεύει το CO2 (περίπου 10t CO2/h κάθε ώρα) καθώς και τα λοιπά αέρια, τα οποία παράγονται από την καύση του λιγνίτη και τα συμπιέζει μέχρι να υγροποιηθούν. Το συμπιεσμένο αέριο, μεταφέρεται με βυτιοφόρα στη βόρεια Γερμανία, όπου διοχετεύεται με εισπίεση μέσα σε μια εξαντλημένη πηγή φυσικού αερίου (υπεδαφικός ταμιευτήρας) για μόνιμη αποθήκευση. Ακολουθεί συνεχής παρακολούθηση (monitoring) του αποθηκευμένου υλικού.

Σήμερα, με τη ζήτηση ενέργειας να ανεβαίνει κατακόρυφα, την εμπορία ρύπων να «παρακολουθεί» χωρίς να δρομολογεί λύση για το ουσιαστικό πρόβλημα των κλιματικών αλλαγών και την πεποίθηση ότι τα ενεργειακά ορυκτά θα συνεχίσουν να συνδράμουν την ηλεκτροπαραγωγή για αρκετά χρόνια ακόμη συναρτώντας με την παρουσία τους τα δύο τρίτα της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας, ο νέος σταθμός αποκτά ιδιαίτερη σημειολογική αξία. Που αφορά όχι μόνο την τυχόν επέκταση του συγκεκριμένου πιλοτικού προγράμματος και σε άλλες περιοχές και χώρες, αλλά γενικότερα την εικόνα της μελλοντικής εκμετάλλευσης των ενεργειακών ορυκτών (γαιάνθρακα, λιγνίτη, λιθάνθρακα κλπ) που ενοχοποιήθηκαν «με ποινή θανάτου» ως μία από τις βασικές αιτίες υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Αν μάλιστα συνυπολογίσει κανείς και το ιστορικό της μικρής πόλης, της «Βρώμικης Πόλης» («the stinky town») όπως έγινε γνωστή για την έντονη δυσοσμία της, θα μπορεί ευκολότερα να κάνει παραλληλισμούς αλλά και να εξάγει σημαντικά συμπεράσματα. Στο Σπρέμπεργκ παράγονταν, με την καύση του λιγνίτη, το 11% του ηλεκτρισμού της Ανατολικής Γερμανίας, ενώ το πλούσιο σε λιγνίτη υπέδαφός της εγγυούνταν την απεξάρτηση από τις σοβιετικές ενεργειακές προμήθειες. Γι΄ αυτό και το τοπίο της περιοχής καλύπτεται σε μεγάλο βαθμό από εξοφλημένους ή εν ενεργεία εξορυκτικούς χώρους, με «κρατήρες» που διακόπτουν τη φυσική συνέχεια της μορφολογίας του.


Κάθε συνταξιούχος υπάλληλος των εργοστασίων του Σπρέμπεργκ σήμερα, υπερηφανεύεται ότι ξέρει να εντοπίζει με τη μυρωδιά προς τα πού φυσάει ο άνεμος... Μόνο που με τα νέα δεδομένα, ελπίζουμε ότι αυτό δεν θα χρειαστεί.. Στη δεκαετία του 1990 μετά από την επανένωση της Γερμανίας, το παλιό εργοστάσιο ηλεκτρισμού κατεδαφίστηκε και στη θέση του κατασκευάστηκε, από τη σουηδική Vattenfall, ένα πιο σύγχρονο. Η ίδια εταιρεία ηλεκτροπαραγωγής κατασκεύασε και την υπόψη μονάδα CCS η οποία σηματοδοτεί μια νέα εποχή για τους λιγνιτικούς σταθμούς και τις πόλεις τους.

Τα επιμέρους προβλήματα του σταθμού σηματοδοτούν και τα αντίστοιχα προβλήματα αλλά και περιθώρια βελτίωσης της νέας τεχνολογίας CCS: το εργοστάσιο είναι μικρής ισχύος 30 MW, είναι ογκώδες και πολύπλοκο και όπως αναμενόταν άλλωστε κόστισε πάρα πολλά (70 εκατ. ευρώ) με προεξάρχον το κόστος σύλληψης και διαχωρισμού του CO2 από τα καυσαέρια.

Επιπλέον, καίει το λιγνίτη με καθαρό οξυγόνο (oxyfuel), αντί με ατμοσφαιρικό αέρα, έτσι ώστε να περιοριστούν τα υπόλοιπα (πλην του CO2) καυσαέρια και κυρίως το άζωτο, σε σχέση με τις συμβατικές εγκαταστάσεις. Σύμφωνα με τους τεχνικούς της Vattenfall, δεν αναμένεται να υπάρξουν προβλήματα σε σχέση με την ασφάλεια στην υπόγεια αποθήκευση του CO2 , ενώ για τους τόπους γεωλογικής αποθήκευσης δεν γίνεται ιδιαίτερη μνεία στα δελτία τύπου.
Η Διεθνής Υπηρεσία Ενέργειας (IEA) εκτιμά ότι η τεχνολογία CCS θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει σχεδόν το ένα τρίτο των μειώσεων του CO2 που απαιτούνται μέχρι το 2050. Σήμερα το μεγαλύτερο εμπόδιο στην εκτεταμένη χρήση της τεχνολογίας είναι το κόστος και ειδικά εκείνο της δέσμευσης/διαχωρισμού του CO2 που ανέρχεται στο 70-80% του συνολικού. Στον τομέα αυτό επικεντρώνεται κυρίως η έρευνα με γενναία χρηματοδότηση από την ΕΕ και με το θέμα αυτό είχαμε ασχοληθεί και παλαιότερα από το ίδιο βήμα εδω
Σχετικά με τις εναλλακτικές μεθόδους αποθήκευσης του CO2 υπάρχουν διάφορες επιλογές. Καταρχάς το CO2 μπορεί μετά από επεξεργασία να επαναχρησιμοποιηθεί (π.χ. ως πρόσθετο σε αναψυκτικά ή στα θερμοκήπια). Επειδή όμως η βιομηχανική χρήση του είναι περιορισμένη, το μεγαλύτερο μέρος του εξαγόμενου CO2 πρέπει να αποθηκευτεί. Το CO2 μπορεί να αποθηκευτεί σε γεωλογικούς σχηματισμούς (συμπεριλαμβάνονται οι εξαντλημένοι ταμιευτήρες πετρελαίου και φυσικού αερίου, βαθείς αλμυροί υδροφορείς κάτω από ωκεανούς και σε βάθη αρκετών χιλιάδων μέτρων (>3.000 μ.) και μη εξορυχθέντα στρώματα γαιανθράκων). Το CO2 μπορεί επίσης να συγκρατηθεί υπό μορφή ορυκτών (ορυκτολογική αποθήκευση).

Την μεγαλύτερη σημασία από τις πιο πάνω μεθόδους, έχει η Γεωλογική Αποθήκευση, η οποία είναι η πιο αποδοτική διότι οι γεωλογικοί σχηματισμοί προσφέρουν μεγάλη αποθηκευτική ικανότητα. Σύμφωνα με στοιχεία του ΟΗΕ (Διακυβερνητικό Σώμα για την Κλιματική Αλλαγή, IPCC, Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage), μια χονδρική και με απλουστευτικές παραδοχές εκτίμηση του παγκόσμιου δυναμικού αποθήκευσης (σε Gt CO2) είναι: σε Βαθείς αλμυρούς υδροφορείς από 1000 έως 10.000, σε εξαντληθέντες ταμιευτήρες υδρογονανθράκων από 675 έως 900 και σε κοιτάσματα, στρώματα και λεκάνες «άνθρακα» από 15 έως 200, καλύπτοντας συνολικά από 1.690 έως 11.100 Gt CO2.
Ειδικότερα, οι βαθείς αλμυροί υδροφορείς είναι ψαμμιτικοί σχηματισμοί, που περιέχουν αλμυρό νερό. Αυτοί οι σχηματισμοί, σε περίπτωση που είναι κατάλληλοι, προσφέρουν καλή προοπτική για αποθήκευση μεγάλου όγκου, διότι συνήθως υφίστανται στις περισσότερες χώρες συχνά κοντά σε βιομηχανικές πηγές CO2 και έχουν πολύ μεγάλη αποθηκευτική ικανότητα. Η έκχυση CO2 σ’ αυτούς τους σχηματισμούς είναι παρόμοια με την έκχυση σε πεδία πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Σημειώνεται ότι οι παγκόσμιες εκπομπές εκτιμώνται περίπου σε 25 Gt CO2 /έτος. Συνεπώς μπορεί να συμπεράνει κανείς ότι η δυνατότητα γεωλογικής αποθήκευσης με βάση την προηγούμενη χονδρική εκτίμηση είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από τις ετήσιες συνολικές εκπομπές και μάλιστα μετά από νεώτερες μετρήσεις η παγκόσμια αποθηκευτική ικανότητα αναμένεται να αυξηθεί.

Σε ολόκληρο τον κόσμο πραγματοποιούνται ερευνητικές εργασίες καθώς και προγράμματα CCS σε ημιβιομηχανική κλίμακα. Αρκετά projects έχουν ήδη «αποθηκεύσει» εκατομμύρια τόνους CO2 ανά τον κόσμο, ορισμένα για αρκετά χρόνια, και μάλιστα χωρίς διαπιστωμένη διαρροή μέχρι σήμερα. Για παράδειγμα, το πρόγραμμα στο Weyburn του Καναδά, όπου πάνω από 5 εκατ. tCO2 εισήχθησαν με εισπίεση σε εξαντλημένο κοίτασμα πετρελαίου και επίσης στο Sleipner, κοντά στις νορβηγικές ακτές, όπου πάνω από 10 εκατ. tCO2 έχουν εκχυθεί με επιτυχία σε υποθαλάσσιο υδροφορέα κάτω από τη Βόρεια Θάλασσα, αποδεικνύοντας ότι το CO2 μπορεί να αποθηκευτεί ικανοποιητικά σε μεγάλες ποσότητες.

Με τα σημερινά δεδομένα, η βελτίωση της τεχνολογίας αλλά και του κόστους είναι θεαματική. Τα ερευνητικά προγράμματα της επόμενης δεκαετίας σε διεθνές επίπεδο θα είναι κρίσιμα ενώ οι εκτιμήσεις μεγάλων εταιριών ηλεκτροπαραγωγής αναφέρουν ότι, σε 10 χρόνια, το κόστος της δέσμευσης και γεωλογικής αποθήκευσης (το οποίο σήμερα κυμαίνεται μεταξύ 50 και 100€) αναμένεται να συμπιεστεί περί τα 20€ ανά τόνο CO2 .

Στη χώρα μας υλοποιήθηκαν από το ΙΓΜΕ (2000-2004) δύο ερευνητικά έργα από το 5ο Π.Π. της Ε.Ε. (GESTCO και NASCENT) ενώ βρίσκεται σε εξέλιξη, στα πλαίσια 6ου Π.Π., το «GeoCapacity» με στόχο την ολοκλήρωση εκτίμησης του εθνικού δυναμικού γεωλογικής αποθήκευσης. Σύμφωνα με τα στοιχεία του ΙΓΜΕ (Δ/νση Γεωθερμίας και Θερμομεταλλικών Υδάτων, Γ. Χατζηγιάννης), από το έργο GESTCO διαπιστώθηκε ότι στον Ελλαδικό χώρο υπάρχει ικανοποιητικό δυναμικό αποθήκευσης στο υπέδαφος, που συνιστά αναγκαία προϋπόθεση για την εφαρμογή C.C.S.

Η εκτίμηση του δυναμικού αποθήκευσης CO2 στα γνωστά κοιτάσματα υδρογονανθράκων (Πρίνος , Ν. Καβάλα, Επανομή, Κατάκωλο κλπ) του ελλαδικού χώρου είναι της τάξης των 26 εκατ. t CO2 . Για το κοίτασμα Πρίνου εκτιμάται ειδικότερα ότι μπορεί να δεχθεί το CO2 που προέρχεται από τον σταθμό ΑΗΣ Κομοτηνής με ετήσιες εκπομπές 734 ktons CO2, για 25 έτη. Σχετικά με τους βαθείς υδροφορείς που μελετήθηκαν (λεκάνη Πρίνου στο Β. Αιγαίο , Δυτ.Θεσσαλονίκη και Μεσσεληνική αύλακα) το εκτιμώμενο δυναμικό αποθήκευσης ανέρχεται σε 2200 εκατ. t CO2 με καλή ποιότητα αποθήκευσης για το Αιγαίο – Θεσσαλονίκη και χαμηλή για τη Μεσσεληνική αύλακα. Τέλος, η αξιολόγηση του δυναμικού των κοιτασμάτων «άνθρακα» της χώρας έδειξε ότι έχουν πολύ χαμηλό δυναμικό λόγω μικρού βάθους ανάπτυξης, τεκτονικής δομής και μικρού δυναμικού μεθανίου. Επίσης, τα εξοφληθέντα ορυχεία και μεταλλεία της χώρας έχουν κι αυτά σχεδόν μηδαμινό δυναμικό (το μεγαλύτερο είναι το λιγνιτωρυχείο Αλιβερίου αλλά με ανεπαρκείς κενούς χώρους).

Με την ωρίμανση της τεχνολογίας CCS ως ασφαλούς, βιώσιμης και εμπορικής τεχνολογίας και την επίλυση των σχετικών θεμάτων κανονιστικού πλαισίου, θα είναι πλέον δυνατή η μείωση εκπομπών από την αξιοποίηση των εγχώριων λιγνιτών. Ετσι θα πάψουν οι λιγνίτες από «σωτήριες λέμβοι» να θεωρούνται πλέον ως «αποδιοπομπαίοι τράγοι» του ενεργειακού μας συστήματος. Διαφορετικά θα υποχρεωθούμε είτε να ενταχθούμε στην έρευνα όταν θα είναι ήδη αργά, είτε να απεμπολήσουμε συντομότερα του αναμενόμενου την «ειδοποιό» διαφορά του λιγνίτη. Απαιτείται βέβαια η δραστηριοποίηση των υπεύθυνων ερευνητικών και παραγωγικών φορέων, η ένταξη στα ερευνητικά προγράμματα της ΕΕ και η χρηματοδότηση της εφαρμοσμένης έρευνας από την Πολιτεία ως τομέας υψηλής προτεραιότητας. Η εγκατάσταση πιλοτικής μονάδας CCS πρέπει να εξεταστεί σοβαρά από την Πολιτεία και τις εταιρείες ηλεκτροπαραγωγής.

Είναι κρίμα και σχήμα οξύμωρο να απελευθερώνονται χιλιάδες τόνοι CO2 ημερησίως από τις μονάδες του λιγνιτικού κέντρου Δυτ. Μακεδονίας και στην ευρύτερη περιοχή (Μεσοχώρι Φλώρινας) να γίνονται από ιδιωτική εταιρεία γεωτρήσεις εξόρυξης φυσικού κοιτάσματος CO2 (περίπου 15 χιλ. τόνοι ετησίως) με σκοπό να διοχετευθεί μετά από κατάλληλη επεξεργασία στην βιομηχανία τροφίμων ή στο εμπόριο...

Τελικά οι τεχνολογίες αυτές θα επιτρέψουν ως «ενέσεις ανάνηψης» στα ενεργειακά ορυκτά να συνεχίσουν απρόσκοπτα και περιβαλλοντικά ασφαλώς την αξιοποίησή τους μέχρις εξάντλησης στηρίζοντας παράλληλα τον αγώνα της παγκόσμιας κοινότητας για την καταπολέμηση της υπερθέρμανσης; Η θα αποτελέσουν, όπως ισχυρίζονται ορισμένες περιβαλλοντικές οργανώσεις, ένα ακόμη «φύλλο συκής», ένα άλλοθι ώστε να συνάπτονται επικερδή συμβόλαια από τις εταιρείες ενέργειας; Ώστε ο «βασιλιάς άνθρακας» να συνεχίσει να βασιλεύει ξεδιάντροπα, απροσανατολίζοντας και καθυστερώντας τη μετάβαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Φυσικά οι μεγάλες αλήθειες βρίσκονται πάντα στη μέση. Ο χρόνος θα δείξει.

Περισσότερα για τις τεχνολογίες CCS -Carbon Capture and Storage

[Summary in English]

In Spremberg Germany, Vattenfall completed the construction of a 30 megawatt (MW) ‘clean coal’ power plant (CCS technology). The plant separates pure oxygen from air, burn coal in it, then ship the resulting CO2 to an injection facility 150-200 miles away by truck. The liquified CO2 is then be injected 3,000 metres underground in a depleted gas field.
The significant aspect if this project is that it will provide some real data about the feasibility and costs of carbon capture and storage (CCS). A 30 megawatt plant is a pipsqueak compared to the 500 and 1,000 MW coal facilities that are operating and planned al over the world. Nonetheless, this smaller plant should provide some useful information about timelines and cost structures. It will also establish how much of the total energy produced by the plant will be needed to produce the oxygen stream, as well as liquify, transport, and bury the CO2.
Too often, governments and industry groups assert that they will sequester 10% or 20% or 50% of emissions by year X. It is only with the successful deployment of pilot plants that we will discover if ‘clean coal’ is actually a viable low-carbon source of energy or a high-cost distraction from superior alternative approaches focused on renewables, efficiency, and conservation.

Οροι χρήσης ιστοσελίδας:http://elladitsamas.blogspot.com