211service.com
Koolstofafvang blijft ongrijpbaar
Op 1 oktober werd een kolencentrale in West Virginia, geëxploiteerd door American Electric Power (AEP), de eerste elektriciteitscentrale in de VS die een deel van haar kooldioxide-uitstoot ondergronds pompte. Tegelijkertijd sluist het Amerikaanse ministerie van Energie miljarden stimuleringsdollars naar koolstofafvang en -vastlegging. En FutureGen, een door de overheid gesteund project om de eerste emissievrije kolencentrale te bouwen, lijkt uit de as te herrijzen.
Leg dit vast : Een koolstofafvang- en -opslagfaciliteit die wordt geëxploiteerd door American Electric Power en Alstom in de Mountaineer Power Plant in New Haven, WV.
Op het eerste gezicht lijkt het erop dat koolstofafvang en -vastlegging (CCS) op weg is om schone steenkool te realiseren. Geen enkele CCS-operatie op commerciële schaal is echter bijna voltooid in de VS, en totdat er een marktprijs is vastgesteld voor kooldioxide, zeggen experts dat er waarschijnlijk niets zal veranderen.
Zolang er geen markt is, zal de technologie niet van de grond komen, zegt Howard Herzog , hoofdonderzoeksingenieur bij het MIT Energy Initiative. Het is verbazingwekkend dat er net zoveel projecten gaande zijn als vandaag; het zijn allemaal onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten die met subsidies worden gefinancierd.
De American Recovery and Reinvestment Act van 2009 zorgde voor $ 3,4 miljard aan federale financiering voor CCS-projecten, waaronder $ 1 miljard voor FutureGen en meer dan $ 1 miljard voor andere commerciële operaties. Maar zelfs met dit geld blijven er aanzienlijke hindernissen.
Er zijn een reeks technische uitdagingen die moeten worden overwonnen, zegt Tom Williams, een woordvoerder van het nutsbedrijf Duke Energy, dat onlangs 17 miljoen dollar heeft geïnvesteerd in onderzoek naar koolstofafvang in een kolenvergassingscentrale in Edwardsport, IN, en momenteel op zoek is naar federale financiering om de afvang- en opslagtechnologie in de fabriek verder te ontwikkelen. Toelatingsuitdagingen, sekwestratie-uitdagingen, geologische uitdagingen en efficiëntie-uitdagingen moeten allemaal worden uitgezocht, zegt Williams.
Een van de geologische uitdagingen waarmee Duke Energy en anderen die onderzoek doen in CCS, worden geconfronteerd, is ervoor te zorgen dat de druk in reservoirs diep onder het aardoppervlak niet te hoog oploopt als kooldioxide wordt geïnjecteerd. Er zijn alleen bepaalde veilige niveaus waar je de druk op kunt verhogen voordat je in problemen komt met seismische activiteit, zegt Herzog.
Ernest Majer , een seismoloog van het Lawrence Berkeley National Laboratory, heeft in september leden van de Amerikaanse senaat geïnformeerd over deze potentiële gevaren. Hij zegt dat het ondergronds pompen van vloeibare kooldioxide onder druk de potentie heeft om kleine aardbevingen te veroorzaken, hoewel dit met de juiste locatiekeuze en injectiesnelheden geen probleem zou moeten zijn. Als je grote hoeveelheden injecteert in een actieve storing, dan krijg je inderdaad problemen, maar wij injecteren al jaren probleemloos afvalwater van gemeenten, zegt hij. Je moet het gewoon goed engineeren.
Dit betekent met name het implementeren van betrouwbare monitoringsystemen om de verplaatsing van kooldioxide diep onder de grond te volgen. Sensoren die in olie- en gasvelden worden gebruikt, zijn voor dit doel goed ontwikkeld, hoewel minder dure monitoringsystemen de vastlegging van kooldioxide voor kolencentrales kostenconcurrerender zouden maken.
Elke keer dat je een sensor duizenden voet naar beneden plaatst, moet er een boorput worden geboord die, afhankelijk van de diepte en diameter, tussen de 5 [miljoen] en 10 miljoen dollar kan kosten, zegt Ken Humphreys van de FutureGen Alliance. Humphreys zegt dat er momenteel minder dure systemen in ontwikkeling zijn, zoals akoestische sensoren die de beweging van kooldioxide vanaf het oppervlak volgen.
Terwijl ingenieurs nieuwe technologieën ontwikkelen voor het afvangen en vastleggen van koolstof, kunnen technische tegenslagen onvermijdelijk zijn. AEP, het nutsbedrijf dat op 1 oktober 2 procent van zijn kooldioxide-uitstoot ondergronds begon te pompen, had gehoopt eerder te kunnen beginnen met de opslag, maar het project liep vertraging op toen sensoren een hoger dan verwacht vochtgehalte in de kooldioxide aantoonden. Als het vloeibaar gemaakte gas te veel water bevat, kan zich koolzuur vormen, waardoor de stalen buizen die worden gebruikt om het ondergronds te transporteren, worden aangetast.
Om het watergehalte naar een veilig niveau te brengen, zei AEP dat het de kooldioxide verder zou moeten afkoelen om water door neerslag te verwijderen voordat het ondergronds wordt gepompt. Uit aanvullende tests bleek echter dat het vochtgehalte verkeerd was gelezen en zich in feite binnen veilige niveaus bevond.
Er zijn zeker kinderziektes om het op gang te krijgen, zegt Gary Spitznogle van AEP. Het is gewoon de aard van een nieuw proces. Niet alles werkt goed in de eerste iteratie.
De cap-and-trade-wetgeving die nu zijn weg vindt door het Congres, zou kunnen helpen bij het bespoedigen van oplossingen voor veel van de technische problemen waarmee CCS nog steeds wordt geconfronteerd. Maar een van de grootste resterende vragen is of er voldoende reservoirs zijn om alle koolstofdioxide die mogelijk wordt opgevangen op te slaan.
De best bestudeerde opslagafzettingen zijn voormalige olie- en gasreservoirs bedekt met lagen niet-poreus gesteente die de petrochemicaliën miljoenen jaren diep onder de grond opgesloten hielden. Maar van de naar schatting 3.947 gigaton koolstofdioxide-opslagcapaciteit in de VS bestaat slechts 1 procent uit uitgeputte aardgas- en oliereservoirs. De overgrote meerderheid van de capaciteit – 3.630 gigaton – bestaat uit diepe zoute formaties die minder nauwkeurig zijn onderzocht.
We zijn op de plek waar het geen probleem is om miljoenen tonnen per jaar te verwerken, maar om het klimaatprobleem op te lossen moeten we miljarden tonnen of gigaton per jaar doen, en op die schaal wordt opslag een reëel probleem, zegt Herzog.
Majer, van het Lawrence Berkeley National Laboratory, zegt dat kleinschalige tests zoals het proefproject van AEP een grote bijdrage zullen leveren aan het bepalen van de levensvatbaarheid van opslag in zoute aquifers. We weten nog niet alle antwoorden, maar we weten wel min of meer hoe we de antwoorden moeten krijgen, zegt hij. En wie weet, het antwoord is misschien nog steeds, het gaat niet werken.