W Polsce jako podstawowe nośniki energii wykorzystuje się :

- węgiel kamienny

-ropę naftową

-gaz ziemny

Zużycie poszczególnych nośników energii w roku 2004 przedstawiało się następująco:

Struktura zużycia energii pierwotnej w Polsce w 2004 r.

Źródło: URE

Poniższy wykres przedstawia ilość uwolnionych ilości CO2 w zależności od użytego paliwa kopalnego (wyrażonego jako ilość kgCO2/MWh energii elektrycznej)

Jak widać na powyższym wykresie, najkorzystniejszy dla środowiska jest gaz ziemny. Aby ograniczyć emisję gazów szkodliwych, najprostszym sposobem byłoby przestawienie przemysłu oraz energetyki na paliwo gazowe. Jednak to przedsięwzięcie jest nierealne z przyczyn ekonomicznych, jak i politycznych (gaz jest drogi, a ponadto importujemy go od nieobliczalnego dostawcy, który jak to miało miejsce na Ukrainie w każdej chwili może nas odciąć od dostaw gazu).

Bardziej prawdopodobną oraz bardziej nas interesującą metodą, ograniczenia emisji gazów do atmosfery jest zastosowanie czystych technologii węglowych. Dlatego też moja praca idzie głównie w tym kierunku.

Pod względem emisji gazów cieplarnianych Polska należy do czołówki światowej (koniec pierwszej dziesiątki krajów uprzemysłowionych). Głównym powodem jest to, że zasadniczym surowcem energetycznym jest nadal węgiel. Udział CO₂ w całkowitej emisji gazów cieplarnianych w Polsce wynosi około 84%, a w odniesieniu do globalnej emisji światowej stanowi to około 1,5%. Wielkość zagregowanej emisji gazów cieplarnianych wyrażona w ekwiwalencie CO₂ wyniosła w 1999r około 460 mln ton. Zachodzące w gospodarce Polskiej zmiany powodują, że emisja ta systematycznie maleje na skutek wielu kierunkowych działań. Wpływ na to ma przede wszystkim modernizacja polskiej energetyki i zmniejszenie energochłonności produkcji przemysłowej.

IV program Ochrony Środowiska Unii Europejskiej do roku 2010 jako czołowy priorytet z zakresu atmosfery stawia ochronę klimatu i redukcję gazów cieplarnianych. „Europejski Program Zmiany Klimatu” ma doprowadzić do osiągnięcia przyjętego w Kyoto 8% redukcji CO₂ i dalszej redukcji emisji o 20-40% emisji w 2020. Wysiłki będą koncentrować się na:

- poprawie efektywności energetycznej produkcji,

- oszczędności energii oraz surowców,

- rozszerzeniu wykorzystania energii odnawialnej.

W Polsce do zasobów energii odnawialnej można zaliczyć metan z pokładów węgla oraz metan kopalń węgla, obecnie wydalany z powietrzem wentylacyjnym do atmosfery.

Kierunki rozwoju czystych technologii węglowych

- podnoszenie jakości węgla (redukcja CO₂ do 5%)

obejmuje czyszczenie/suszenie węgla, brykietowanie.

- podnoszenie sprawności istniejących zakładów (redukcja CO₂ do 22%)

poprawa sprawności konwencjonalnych układów wytwarzania energii ze spalania węgla w warunkach podkrytycznych 38-40% a co za tym idzie-obniżenie emisji. Superkrytyczne układy oferują nawet do 45% sprawność.

- technologie zaawansowane (redukcja CO₂ do 25%)

wysokoefektywne i niskoemisyjne technologie innowacyjne

- zerowa emisja (redukcja CO₂ do 99%)

wychwytywanie CO₂ i jego składowanie.

Czyste technologie węglowe:

Rozwój technologii czystego węgla sprawił, że spalanie jest coraz bardziej efektywne i coraz mniej węgla zużywa się na wytworzenie jednostki energii elektrycznej. W XX wieku sprawność cieplna procesów poprawiła się 8 -krotnie.

Dla osiągnięcia sprawności przemian energetycznych oraz obniżenie negatywnego wpływu na środowisko zasadniczy wpływ ma fakt, w jaki sposób węgiel jest spalany, a nie samo paliwo.

Na poprawę efektywności energetycznej, ekonomicznej i ekologicznej procesów spalania węgla wpływa cały ciąg procesów: od poprawy jakości węgla, poprzez technologie spalania aż po urządzenia kontroli i redukcji emisji.

Mianem czystych technologii węglowych (Clean Coal Technologies - CCT) określa się procesy i technologie, prowadzące do zmniejszenia negatywnego wpływu spalania węgla na trzech etapach:

I przed spalaniem

II w trakcie spalania

III po spalaniu

Etap I - wzbogacanie węgla

Poprawa jakości węgla jest pierwszym w szeregu możliwych, a jednocześnie jednym z najbardziej efektywnych procesów. Oczyszczanie węgla w prostych procesach przeróbki i wzbogacania ogranicza emisje SO₂, zmniejsza ilość odpadów produkowanych przez elektrownię oraz poprawia sprawność termiczną procesu (przez co redukuje emisję CO₂).

Etap II - nowoczesne efektywne technologie spalania

Rozwój nowoczesnych technologii spalania nakierowany jest na poprawę sprawności najbardziej popularnych w świecie instalacji konwencjonalnego spalania pyłu węglowego, spalania w złożu fluidalnym oraz spalania węgla uprzednio zgazowanego. Wyższa sprawność skutkuje mniejszym zużyciem paliwa, przez co zmniejsza emisję zanieczyszczeń powietrza.

Spalanie pyłu węglowego

We współczesnych konwencjonalnych elektrowniach węglowych, węgiel jest spalany pod postacią pyłu. Sprawności nowych instalacji pracujących przy podkrytycznych parametrach pary wynoszą 38 - 40%. Starsze elektrownie często mają sprawność rzędu 25%. Proste zastąpienie starej technologii na nową mogłoby znacząco ograniczyć emisję. Elektrownie wykorzystujące technologie ultra-nadkrytyczne (345bar i 649^oC) osiągają sprawność ok 50%.

Spalanie w złożu fluidalnym

Ta technika poprawia efektywność samego procesu spalania, wymianę ciepła oraz odzysku produktów odpadowych. Pozwala nam to obniżyć emisję tlenków azotu.

Spalanie w cyklu kombinowanym ze zgazowaniem

Węgiel jest spalany bezpośrednio, ale przedtem reaguje z tlenem i parą wodną wytwarzając gaz syntezowy. Gaz ten jest oczyszczany a następnie spalany w turbinie gazowej wytwarzając energię elektryczną. Poprawia to sprawność oraz obniża emisję tlenków azotu i siarki.

Etap III - technologie redukcji emisji

Odpylanie

Można stosować elektrofiltry lub filtry tkaninowe co pozwala osiągnąć skuteczność odpylania powyżej 99,5%

Odsiarczanie

Metoda mokrego odsiarczania - absorbentem jest wodna zawiesina wapna lub kamienia wapiennego, a produktem końcowym siarczan wapnia. Dodatkowy etap utleniania powoduje, że produktem procesu jest czysty gips, będący produktem handlowym, co znakomicie poprawia efekt ekonomiczny procesu odsiarczania. Skuteczność w tej metodzie przekracza 90%.

---