Prof. Dr hab. inż. Stanisław

Drobniak

ENERGETYKA I EKOLOGIA:

Część II

Oddziaływanie energetyki na środowisko

Drobniak

Instytut Maszyn Cieplnych

Politechnika Częstochowska

http://imc.pcz.czest.pl

e-mail:

[e-mail]

ZAWARTOŚĆ CZĘŚCI II

•

Prognoza Klubu Rzymskiego

•

Efekt cieplarniany – mechanizm

•

Powstawanie CO

2

dla paliw węglowodorowych

•

Perspektywy technologii wodorowych

•

Perspektywy technologii wodorowych

•

Technologia CCS - podstawy

•

Analiza technologii CC (wyłapywania CO

2

)

•

Analiza technologii CS (składowania CO

2

)

•

Inicjatywa CMI

•historyczne oszacowania ilości zużytej przez ludzkość energii:

(1.5-2)×10

15

kWh od początku świata do r. 1860

1.2 × 10

15

kWh w latach 1860-1947

0.3×10

15

kWh w r.1973

Krótka historia energetyki

• historyczna prawidłowość istniejąca od początku świata do r. 1973:

„"roczne zużycie energii w gospodarce świata podwajało się co 10 lat co

odpowiadało stopie wzrostu 7% rocznie"”

• „Magiczne” daty w historii energetyki :

• 1968 – prognoza klubu Rzymskiego

• 1973 - pierwszy kryzys energetyczny (OPEC)

• 1979 – drugi kryzys energetyczny (OPEC)

• 1995 – ostatni rok epoki restauracji

• po raz pierwszy w historii stwierdzenie, że niemożliwe jest utrzymanie
dotychczasowej tendencji podwajania zużycia energii w okresach
dziesięcioletnich z powodu ograniczonych zasobów surowców
energetycznych (paliw kopalnych, materiałów rozszczepialnych)

• po raz pierwszy w historii stwierdzenie, że niemożliwe jest utrzymanie

Prognoza klubu Rzymskiego (1968)

• po raz pierwszy w historii stwierdzenie, że niemożliwe jest utrzymanie
dotychczasowej tendencji podwajania zużycia energii w okresach
dziesięcioletnich z powodu ograniczonej pojemności środowiska

KLUB RZYMSKI ZIDENTYFIKOWAŁ POJĘCIE

BARIER ROZWOJU

• bariera surowcowa

• bariera wydobycia

Prognoza klubu Rzymskiego (1968)

Zidentyfikowane przez Klub Rzymski bariery wzrostu:

• bariera transportowa

• bariera wodna (zanieczyszczenia termiczne)

• bariera atmosferyczna ( )

•lata 2000’ – nowa bariera – efekt cieplarniany

2

;

X

SO O

EFEKT CIEPLARIAY (1)

Ilustracja zaczerpnięta z

broszury

Elektrowni Bełchatów.

Pytanie:

Czego tu brakuje?

EFEKT CIEPLARIAY (2)

Ilustracja zaczerpnięta z

broszury

Elektrowni Bełchatów.

Pytanie:

Czego tu brakuje?

Podpowiedź:

Podpowiedź:

Spalenie 1 kg węgla

daje 3 kg CO

2

EFEKT CIEPLARIAY (3)

Ilustracja zaczerpnięta z

broszury

Elektrowni Bełchatów.

Pytanie:

Czego tu brakuje?

Podpowiedź:

Podpowiedź:

Spalenie 1 kg węgla

daje 3 kg CO

2

Co to oznacza?

Brakuje strzałki

oznaczającej:

≈ 2 kg CO

2

EFEKT CIEPLARIAY (4)

Moc 6 × 360 MW = 2160 MW

e

(elektryczna) + 1000 MW

c

(cieplna)

Sprawność projektowa – 40 % (elektryczna)

EFEKT CIEPLARIAY (5)

Zużycie węgla – 960 t / h ; Odpady = 165 t / h (popiół) + 60 t / h (gips)

A ile CO

2

? – około 3 tys. t/h

EFEKT CIEPLARIAY (6)

Ile CO

2

emitujemy do atmosfery?, czy jest to związane z produkcją energii ?

Odpowiedź jest oczywista – istnieje wyraźny związek między ilością

produkowanej energii i ilością spalanego węgla

Schemat zjawiska:

1.

Słońce dociera do powierzchni przez
atmosferę,

2.

Część promieniowania ( zwłaszcza
podczerwonego) jest odbijana od

EFEKT CIEPLARIAY (7)

podczerwonego) jest odbijana od
powierzchni i pochłaniana przez
CO

2

(gaz cieplarniany)

3.

Ciepło pochłaniane przez atmosferę
ogrzewa ją i powierzchnię ziemi
(efekt cieplarniany)

Uwaga, nie wszyscy zgadzają się z tym

modelem zjawiska.

Argument 1.

Zdolność CO

2

do absorpcji ciepła jest

zbyt mała do wywołania ocieplenia

klimatu (znacznie więcej

promieniowania podczerwonego

pochłania para wodna).

EFEKT CIEPLARIAY (8)

pochłania para wodna).

Uwaga, nie wszyscy zgadzają się z tym

modelem zjawiska.

Argument 1.

Zdolność CO

2

do absorpcji ciepła jest

zbyt mała do wywołania ocieplenia

klimatu (znacznie więcej

promieniowania podczerwonego

pochłania para wodna).

EFEKT CIEPLARIAY (9)

pochłania para wodna).

Argument 2.

Ocieplanie klimatu występowało w

przeszłości wielokrotnie i nie było

związane z emisją CO

2

.

Przykłady:

EFEKT CIEPLARIAY (10)

Temperatura oszacowana na podstawie badań geologicznych

EFEKT CIEPLARIAY (11)

Temperatura oszacowana na podstawie badań geologicznych

Uwaga, nie wszyscy zgadzają się z tym

modelem zjawiska.

Argument 1.

Zdolność CO

2

do absorpcji ciepła jest

zbyt mała do wywołania ocieplenia

klimatu (znacznie więcej

promieniowania podczerwonego

pochłania para wodna).

EFEKT CIEPLARIAY (12)

pochłania para wodna).

Argument 2.

Ocieplanie klimatu występowało w

przeszłości wielokrotnie i nie było

związane z emisją CO

2

.

Argument 3.

Ocieplenie klimatu musiałoby wywołać

zwiększenie średniej prędkości

wiatru,

EFEKT CIEPLARIAY (13)

Średnia prędkość wiatru nad oceanami

Jakie są argumenty zwolenników teorii

ocieplenia klimatu?

Argument 1.

Zdolność CO

2

do absorpcji ciepła jest

zbyt mała do wywołania ocieplenia

klimatu (znacznie więcej

promieniowania podczerwonego

pochłania para wodna).

EFEKT CIEPLARIAY (14)

pochłania para wodna).

Odpowiedź:

Być może nasza wiedza i nasze modele

procesu pochłaniania energii fal

podczerwonych w atmosferze są mało

dokładne? para wodna łatwo się

wytrąca (deszcze) i nie dociera do

górnych warstw atmosfery?

Jakie są argumenty zwolenników teorii

ocieplenia klimatu?

Argument 2.

Ocieplanie klimatu występowało w

przeszłości wielokrotnie i nie było

związane z emisją CO

2

.

Odpowiedź 1:

EFEKT CIEPLARIAY (15)

Odpowiedź 1:

Musimy przyjrzeć się temu dokładnie,

oszacowania temperatury na podstawie

badań geologicznych są mało

wiarygodne i obarczone zbyt dużym

błędem.

Odpowiedź 2 :

Jest zbyt wiele niepokojących zjawisk w

klimacie Ziemi, które obserwujemy

ostatnio

US ational Oceanic and Atmospheric

Administration data record 1880-2004

- 1998 drugim najcieplejszym rokiem (+0,63°C)

- 2002 oraz 2003 trzecimi na liście najcieplejszych lat (+0,56 °C)

- 2003 temperatura powierzchni ziemi trzecia w historii (+0,83 °C)

EFEKT CIEPLARIAY (16)

- 2003 temperatura oceanu druga w historii (+0,44 °C)

- 2003 najwyższa w historii temperatura półkuli północnej (+0,64°C)

- 2003 bliska rekordowym temperatura półkuli południowej (+0,45 °C)

US ational Snow and Ice Data Center:

- 2003 drugi kolejny rok najmniejszego w historii zasięgu pokrywy lodowej

- wrzesień 2002 –rekordowo niski zasięg pokrywy lodowej od początku

obserwacji satelitarnych (1978)

TO DAE DO ROKU 2004 ?

CO Z DAYMI TEGOROCZYMI ?

EFEKT CIEPLARIAY (16)

- 2005 był najcieplejszym rokiem w historii

- 2006 nie był rekordowo ciepły, ale:

- góry lodowe w pobliżu Australii atrakcją turystyczną

TO DAE Z OKOŁO 100 LAT?

CZY MOŻEMY PRZAALIZOWAĆ DAE Z

DŁUŻSZEGO OKRESU ?

EFEKT CIEPLARIAY (17)

- Jakimi technikami oszacowania temperatury w latach ubiegłych

dysponujemy ?

- grubość słojów (przyrostów rocznych) drzew

- grubość warstw osadów dennych w płytkich wodach

EFEKT CIEPLARIAY (18)

Source: Geophys. Res. Lett., 26, 759 (1999).

EFEKT CIEPLARIAY (19)

Czy ocieplenie klimatu jest związane

z koncentracją CO w atmosferze ?

z koncentracją CO

2

w atmosferze ?

EFEKT CIEPLARIAY (20)

Koncentracja CO

2

-zapis z obserwatorium Mauna – Loa (Hawaje)

(Wyeliminowany efekt „wysp ciepła”)

TO DAE Z ZALEDWIE 50 LAT

JAK WYGLĄDAJĄ DAE Z DŁUŻSZYCH

OKRESÓW ?

EFEKT CIEPLARIAY (21)

Czy dysponujemy techniką wyznaczania koncentracji CO

2

w dłuższych

okresach czasu ?

Tak, to technika analizy składu powietrza w pęcherzykach powietrza uwięzionych

w lodzie (program EPICA realizowany przez 10 krajów Europy, koordynowany

przez Uniwersytet w Bernie).

EFEKT CIEPLARIAY (22)

Rdzeń lodowy uzyskany z odwiertu (lód wydobyty z głębokości 2874 m,

szacowany wiek 491 tys. lat).

EFEKT CIEPLARIAY (23)

Lokalizacja odwiertu (głębokość 3300 m, teoretycznie można przeanalizować

dane sprzed miliona lat, do dziś udało się przeanalizować 650 tys. lat)

EFEKT CIEPLARIAY (24)

Wyniki badań składu powietrza z pęcherzy uwięzionych w lodzie

EFEKT CIEPLARIAY (25)

Dalsze wyniki: w okresie ostatnich 650 tys. lat stężenie CO

2

IGDY nie

przekroczyło 290 ppm (obecnie 380 ppm),

EFEKT CIEPLARIAY (26)

Uwaga: oprócz zawartości CO

2

istnieje też możliwość wyznaczenia

koncentracji metanu (którego koncentracja jest proporcjonalna do

temperatury)

AJWAŻIEJSZE WIOSKI WYIKAJĄCE Z

AALIZY RDZEI LODOWYCH

Wniosek najważniejszy

: w trakcie ostatnich 650 tys. lat występowało 8

okresów chłodnych, przedzielonych okresami ocieplenia, w trakcie których
średnie temperatury były niekiedy wyższe niż dzisiaj.

Wniosek szczegółowy 1

EFEKT CIEPLARIAY (27)

Wniosek szczegółowy 1

: średnie stężenie CO

2

nigdy nie przekroczyło 290

ppm (dziś 380 ppm),

Wniosek szczegółowy 2:

średnie stężenie metanu nigdy nie przekroczyło

600 ppb (dziś 1700 ppb),

Uwaga:

metan jest także gazem cieplarnianym, uwalnianym w trakcie

wydobywania ropy naftowej, węgla, fermentacji (także gnilnej), produkowanym
w dużych ilościach przez zwierzęta,

w odróżnieniu od CO

2

metan nie jest

absorbowany przez rośliny i oceany

AJWAŻIEJSZE PYTAIE:

Czy te wyniki są wiarygodne ?

Czy wyniki analizy składu powietrza z pęcherzy lodowych są zgodne z danymi

z wyników rejestrowanych obecnie, przy użyciu precyzyjnej aparatury?

EFEKT CIEPLARIAY (28)

Jak się o tym przekonać ?

EFEKT CIEPLARIAY (29)

Złożenie wyników precyzyjnych pomiarów z obserwatorium w Mauna Loa z

danymi uzyskanymi z analizy rdzeni lodowych (ice cores), naniesiono tu

także wyniki pomiarów temperatury z danych rejestrowanych od 1880 r.

EFEKT CIEPLARIAY (30)

Jaki z tego wniosek: dane te są na tyle wiarygodne (i jednocześnie niepokojące),

że powinniśmy poważnie zastanowić się nad obecnym sposobem produkcji i

wykorzystania energii ?

EFEKT CIEPLARIAY (33)

Czego uczy historia najnowsza: kwaśne deszcze, zlikwidowane przez

wprowadzenie na skalę masową norm ochrony powietrza, odsiarczanie spalin z

elektrowni, katalityczne dopalanie spalin samochodowych

EFEKT CIEPLARIAY (34)

Czego uczy historia najnowsza: dużym sukcesem poczucia ogólnoświatowej

odpowiedzialności było wprowadzenie norm ochrony środowiska, zlikwidowało

to jedno z największych zagrożeń dla ludzkiego zdrowia

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Spalanie węgla:

C + O

2

= CO

2

+ energia

(nieunikniona emisja CO

2

)

Jaka jest sprawność tego procesu:

CCS

*

(1)

energia w paliwie × sprawność ( ≈ 40%) = energia elektryczna

energia wytwarzana × sprawność przesyłu ( ≈90%) = energia dostarczona

energia elektryczna × sprawność silnika ( ≈90%) = energia mechaniczna

Wniosek: energia produkowana w sposób tradycyjny (scentralizowany), wygodna

w użyciu i względnie sprawna termodynamicznie ale brudna (emisja CO

2

)

* - Carbon Capture and Storage (CCS) - wychwytywanie i magazynowanie CO

2

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Spalanie węglowodorów (ropa, gaz):

C

n

H

m

+ O

2

= CO

2

+ (energia) + H

2

O + (energia)

(emisja CO

2

oraz pary wodnej ze spalania wodoru)

Jaka jest sprawność tego procesu:

CCS (2)

Jaka jest sprawność tego procesu:

energia w paliwie × sprawność przesyłu ( ≈ 90%) = energia dostarczona

energia w paliwie × sprawność silnika ( ≈40%) = energia mechaniczna

Wniosek: energia przetwarzana w wygodny, zdecentralizowany sposób, sprawna

termodynamicznie, znacznie czyściejsza bo ta część energii, która pochodzi ze
spalania wodoru jest mniej szkodliwa dla środowiska, zatem ?

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Spalanie wodoru:

2 H + O = H

2

O (energetyka wodorowa)

Czy to realna perspektywa?

CCS (3)

CCS (4)

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Ogniwo PEM - atrakcyjna technologia, czysta (utlenianie niskotemperaturowe),

brak ruchomych części, sprawne termodynamicznie (≈ 50% elektr.),

możliwość wykorzystania odpadowego ciepła (wówczas sprawność do 70%),

A więc nareszcie problem rozwiązany?

CCS (5)

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Stacja tankowania wodoru przedsiębiorstwa taksówkowego w Tokio

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Spalanie wodoru:

2 H + O = H

2

O (energetyka wodorowa)

Czy to realna perspektywa?

- jeżeli wodór ma być pozyskiwany przez elektrolizę wody, wówczas:

CCS (6)

energia w paliwie × sprawność elektrowni (≈ 40 %) = energia elektryczna

energia elektryczna × sprawność elektrolizy ( ≈ 99%) = energia w wodorze

energia w wodorze × sprawność transportu ( ≈90%) = wodór dostarczony

wodór dostarczony × sprawność ogniwa ( ≈50%) = energia elektryczna

energia elektryczna × sprawność silnika ( ≈90%) = energia mechaniczna

sprawność sumaryczna ≈ 0.4×0.99×0.9×0.5×0.9 = 0.16 [ 16 %]

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

Spalanie wodoru:

2 H + O = H

2

O (energetyka wodorowa)

Czy to realna perspektywa?

- jeżeli wodór ma być pozyskiwany przez elektrolizę wody, wówczas:

CCS (6)

energia w paliwie × sprawność elektrowni (≈ 40 %) = energia elektryczna

energia elektryczna × sprawność elektrolizy ( ≈ 99%) = energia w wodorze

energia w wodorze × sprawność transportu ( ≈90%) = wodór dostarczony

wodór dostarczony × sprawność ogniwa ( ≈50%) = energia elektryczna

energia elektryczna × sprawność silnika ( ≈90%) = energia mechaniczna

Wniosek: to czysta ale kosztowna i mało sprawna technologia, dodatkowo

pojawiają się problemy z magazynowaniem i przesyłaniem wodoru,
materiałami oraz problemy z zapewnieniem bezpieczeństwa

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

ajbardziej prawdopodobna odpowiedź :

Prawdopodobnie energetyka wodorowa będzie ograniczona do transportu

Kolejne pytanie:

CCS (7)

A może źródła odnawialne ?

Odpowiedź:

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

CCS (8)

Prognoza zapotrzebowania na energię opracowana przez Międzynarodową

Agencję Energii (IEA – International Energy Agency),

źródła odnawialne – kolor zielony

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

CCS (9)

Udział odnawialnych źródeł energii ograniczony do kilkunastu procent,

udział wodoru marginalny (nie pokazany na wykresie)

CZY EMISJA CO

2

JEST IEUIKIOA ?

ajbardziej prawdopodobna odpowiedź :

Prawdopodobnie będziemy jeszcze przez wiele lat skazani na używanie paliw

kopalnych (węgiel, ropa, gaz), bo odnawialne zródła energii to jedynie

kilkunastoprocentowy margines a energetyka wodorowa jest zbyt mało

sprawna.

CCS (10)

Jaki z tego wniosek:

nadal będziemy emitować CO

2

do atmosfery

Oczywiste pytanie:

Czy to odpowiedzialne wobec przyszłości ?

Czy mamy inne wyjście ?

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC

*

)

Metoda chemiczna obróbki spalin (Post – combustion Capture):

C + O

2

( 21%) + 

2

(78%) = CO

2

+ 

2

-

Etap I – przepuszczanie spalin przez kolumnę absorpcyjną zawierającą
zawiesinę kropel monoetyloaminy (MEA) rozpuszczających CO

2

i przetłaczanie

CC

S (11)

zawiesinę kropel monoetyloaminy (MEA) rozpuszczających CO

2

i przetłaczanie

roztworu do oddzielnej kolumny desorpcyjnej, na wyjściu z kolumny sorpcyjnej
otrzymujemy spaliny nie zawierające CO

2,

-

Etap II – podgrzewanie MEA w kolumnie desorpcyjnej, uwalniające CO

2

– w

rezultacie na wyjściu kolumny desorpcyjnej otrzymujemy czysty CO

2

, gotowy

do dalszego przerobu oraz MEA gotowe do powtórnego użycia w kolumnie
sorpcyjnej,

Charakterystyka metody: może być użyta do wychwytywania CO

2

w każdym

typie elektrowni spalającej paliwa kopalne, jednak jest to metoda kosztowna

*

- Carbon Capture – wychwytywanie węgla

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (12)

Metoda chemiczna obróbki

spalin

(Post- combustion Capture)

– przykład

realizacji instalacji pilotowej

realizacji instalacji pilotowej

w Elsam Esbjerg(orwegia):

Wydajność :

1 tona CO

2

/ godz.

Finansowanie:

Projekt EU CASTOR

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (13)

Metoda chemiczna obróbki paliwa (Pre – combustion Capture):

C + O

2

( 21%) + 

2

(78%) + H

2

O (para) = CO

2

+ H

2

+ 

2

-

Etap I – katalityczne zgazowanie węgla, prowadzące do uzyskania mieszaniny
CO

2

, wodoru (czystego paliwa) oraz balastu (azot),

CO

2

, wodoru (czystego paliwa) oraz balastu (azot),

-

Etap II – wychwycenie CO

2

przed podaniem pozostałej mieszaniny do komory

spalania,

-

Etap III – spalenie pozostałej mieszaniny (wodór + azot) i wyprodukowanie
energii,

-

Charakterystyka metody: może być użyta do wychwytywania CO

2

w każdym

typie elektrowni spalającej paliwa kopalne, dodatkowo instalacja może być
użyta do wytwarzania wodoru dla potrzeb środków transportu (ogniwa PEM),

CC

S (14)

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

Przykład instalacji demonstracyjnej Pre – Combustion Capture, opracowywanej

przez RWE (iemcy)

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (13)

Spalanie tlenowe (Oxy – Fuel Combustion):

C + O

2

( 21%) + 

2

(78%) = CO

2

+ H

2

+ 

2

(spalanie tradycyjne)

C + O

2

= CO

2

(spalanie tlenowe węgla)

C

n

H

m

+ O

2

= CO

2

+ H

2

O (spalanie tlenowe węglowodorów)

C

n

H

m

+ O

2

= CO

2

+ H

2

O (spalanie tlenowe węglowodorów)

-

Etap I – przeróbka powietrza w celu wyodrębnienia tlenu i pozbycia się
balastu (azot),

-

Etap II – spalanie paliwa w czystym tlenie i uzyskanie znacznie mniejszej masy
spalin zawierających tylko CO

2

(spalanie węgla) lub mieszaninę CO

2

oraz pary

wodnej (spalanie węglowodorów)

-

Etap III – wychwycenie CO

2

-

Charakterystyka metody: metoda ekonomiczna w porównaniu z pozostałymi
technikami CC

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (16)

Przykład instalacji demonstracyjnej Oxy – Fuel Combustion opracowywanej przez

Vattenfall Europe dla elektrowni Schwarze Pumpe (iemcy) – moc 30 MW

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (17)

DOSTĘPE METODY CC

-

CHEMICZGA METODA ODZYSKIWAGIA CO

2

ZE SPALIG (Post –

Combustion Capture),

-

CHEMICZGA METODA USUWAGIA WĘGLA Z PALIWA (Pre –
Combustion Capture ),

-

SPALAGIE PALIW KOPALGYCH W ATMOSFERZE CZYSTEGO TLEGU (
Oxy – Fuel Combustion).

JAK WYCHWYCIĆ CO

2

? (CC)

CC

S (18)

PODSUMOWAIE METOD CC

-

Koszty metody: koszt fazy CC (Carbon Capture) stanowi 70 – 80 %
całkowitych kosztów CCS (Carbon Capture and Storage),

-

Granica opłacalności: koszt ≈ 10 – 20 € / tonę CO ,

-

Granica opłacalności: koszt ≈ 10 – 20 € / tonę CO

2

,

-

Zakładana sprawność: ≈ 90% wychwytywanego CO

2

Wniosek: faza CC jest krytycznym ogniwem procesu CCS, technologia Oxy –

Fuel Combustion wydaje się być najbardziej obiecującą, szczególnie
atrakcyjne rozwiązanie dla krajowego przemysłu (możliwość czystego spalania
węgla).

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(19)

Wydobycie ropy

naftowej wymaga dziś

wspomagania złóż.

Dlaczego:

długotrwała eksploatacja

zmniejszyła ciśnienie w

złożach.

złożach.

Jak wspomaga się

złoża:

pompowanie wody do

warstw roponośnych,

dziś nawet 95% objętości

wydobywanej cieczy

może stanowić woda

(washing machine effect)

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(20)

Efekt uboczny

wspomagania:

pompowanie dużej ilości

wody do złoża podnosi

koszty

i jest marnotrawieniem

energii.

energii.

Jak temu zaradzić:

podnieść ciśnienie w złożu

poprzez wtłoczenie gazu

(dlaczego nie miałby

to być CO

2

?)

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(21)

Dodatkowy efekt uboczny

wspomagania:

odgazowana ropa ma

znacznie

większą lepkość, podnosi

to koszty pompowania,

Jak temu zaradzić:

podnieść ciśnienie w złożu

poprzez wtłoczenie gazu

(dlaczego nie miałby

to być CO

2

?)

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(22)

Rezultat:

już dziś w złoża ropy na

Morzu Północnym

wtłacza się kilka

milionów ton CO

2

,

to doskonały sposób

magazynowania CO

2

magazynowania CO

2

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(23)

Inne możliwości magazynowania CO

2

: podwodne złoża węgla nie przewidziane do

eksploatacji (unmineable coal seams), głębokie pokłady solanki (deep saline

aquifiers), wyczerpane złoża węgla i gazu (depleted oil and gas resorvoirs).

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(24)

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(25)

JAK MAGAZYOWAĆ CO

2

? (CS)

C

C

S

(26)

Ocena trwałości magazynowania CO

2

: podwodne złoża ropy mogą w sposób trwały

przechowywać CO

2

.

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (1)

Carbon Mitigation Initiative to wspólny projekt :
- Princeton University
- British Petroleum (BP)
-Ford

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (2)

Ustalenia CMI:
- dziś emisja CO

2

wynosi 7 mld ton

-bez zmiany obecnej polityki w r. 2055 będzie to 14 mld ton

Jakie konsekwencje dla klimatu ?

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (3)

Jeden klin to:

- podwojenie sprawności wszystkich samochodów na świecie,

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (4)

Jeden klin to:

- 700-krotny wzrost ilości wszystkich kolektorów słonecznych na świecie,

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (5)

Jeden klin to:

-CCS z 800 wielkich elektrowni konwencjonalnych (2/3 całej mocy światowej),

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (6)

Jeden klin to:

- zainstalowanie najnowszych swietlówek i zaizolowanie wszystkich budynków na
świecie (uwaga: to 2 kliny)

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (7)

Jeden klin to:

-50-krotny wzrost mocy elektrowni wiatrowych

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (8)

Jeden klin to:

- potrojenie mocy elektrowni jądrowych (bo energetyka jądrowa

nie emituje CO

2

)

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (9)

Prognoza zapotrzebowania na energię opracowana przez Międzynarodową

Agencję Energii (IEA – International Energy Agency),

Energetyka jądrowa (Guclear power)

– kolor żóty -

udział nie przekraczający

w żadnym roku kilku procent całej zainstalowanej mocy

Energetyka jądrowa

(uclear power) – kolor żóty

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (10)

Potrojenie mocy zainstalowanych w

energetyce jadrowej, potrzebne do

zaoszczędzenia jednego klina CO

2

, nie

powinno być zbyt trudne (patrz niski

udział energetyki jądrowej na wykresie

powyżej), a przecież to oznaczałoby

osiągnięcie 1/7 założonego celu

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (11)

Jeden klin to:
- podwojenie sprawności wszystkich samochodów na świecie (nierealne ze względów

technicznych),

- 700-krotny wzrost ilości wszystkich kolektorów słonecznych zainstalowanych dziś na

świecie (prawdopodobnie możliwe, chociaż kosztowne),

- CCS z 800 wielkich elektrowni konwencjonalnych, tj. 2/3 całej dzisiejszej mocy

- CCS z 800 wielkich elektrowni konwencjonalnych, tj. 2/3 całej dzisiejszej mocy

zainstalowanej na świecie (prawdopodobnie konieczne i możliwe w części instalacji,
to 3500 razy większa skala od wydajności instalacji zainstalowanej w 1974 w złożu
Sleipner przez Statoil dla usuwania nadmiaru CO

2

z gazu ziemnego),

- zainstalowanie najnowszych swietlówek i zaizolowanie wszystkich budynków na

świecie (uwaga: to aż 2 kliny – konieczne w możliwie największej skali)

- 50-krotny wzrost mocy elektrowni wiatrowych (prawdopodobne),

- 3-krotny wzrost mocy zainstalowanych w elektrowniach jądrowych (realne)

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (12)

Jaki jest najlepszy i najtańszy sposób ograniczania emisji CO

2

?

Zmniejszenie ilości spalanych paliw

węglowodorowych – każdy kilogram nie spalonego

węgla to unikniecie emisji

węgla to unikniecie emisji

3 kilogramów CO

2

CMI – CARBO MITIGATIO

IITIATIVE (12)

Jaki jest najlepszy i najtańszy sposób ograniczania emisji CO

2

?

Zmniejszenie ilości spalanych paliw

węglowodorowych – każdy kilogram nie spalonego

węgla to unikniecie emisji

węgla to unikniecie emisji

3 kilogramów CO

2

Jak zmniejszyć ilość spalanego paliwa:

-zwiększyć sprawność technologii

przetwarzania paliw węglowodorowych