улавливание и хранение углерода на тепловой электростанции

Калифорнийский университет в Беркли. «Использование воды - важный фактор при улавливании и хранении углерода».

Энергетические и водные системы неразрывно связаны. Изменение климата требует перехода на безуглеродную энергию и сохранения водных ресурсов, так как они становятся одновременно более востребованными и менее доступными.

Политики, бизнес-лидеры и ученые, стремящиеся решить неотложные проблемы изменения климата, все чаще обращают внимание на улавливание и хранение углерода (CCS) при достижении глобальных климатических целей.

Хотя CCS сводит к минимуму выбросы от сжигания топлива, его воздействие на глобальные водные ресурсы широко не изучалось.

Новые исследования показывают, что CCS может привести к снижению водных ресурсов на 43% электростанциях по всему миру, где дефицит воды уже является проблемой.

Кроме того, технологии, применяемые в этих регионах с дефицитом воды, имеют большое значение, и новые технологии CCS могут в значительной степени снизить спрос CCS на водопотребление.

Энергопроизводящие предприятия, такие как угольные электростанции, потребляют большое количество охлаждающей воды.

Тип охлаждения, используемый на электростанции (мокрые градирни, одностороннее охлаждение или конденсаторы с воздушным охлаждением), влияет на общее потребление воды.

Установка CCS на этих объектах требует дополнительной энергии, для компенсации процесса CCS.

При этом происходит дополнительное потребление охлаждающей воды.

Кроме того, сам процесс CCS увеличивает общее потребление воды способом, который зависит от используемой технологии CCS.

Большинство проектов CCS, действующих в настоящее время во всем мире, используют   технологию абсорбции.

Обычными абсорбентами являются водные основания, содержащие аминогруппы, которые связываются с диоксидом углерода, отделяя его от других газов в дымовой смеси.

Процесс поглощения CO2  в этих растворителях и последующая регенерация растворителей требуют отвода энергии от электростанции.

Циркуляция большого количества растворителей приводит испарению воды.

Другие современные технологии CCS используют гораздо меньше воды, поскольку они отделяют углекислый газ от дымовых газов путем адсорбции на твердые поверхности или пропускают выхлопные газы через мембраны.

Такие технологии потенциально снижают как энергетическую нагрузку, так и потребление воды.

В исследовании рассматривается, как можно внедрить технологии CCS на устойчивой основе без ущерба для водных ресурсов.

В частности, влияет ли добавление CCS на угольных электростанциях на потребление воды в каком-либо регионе мира так значительно, чтобы вызвать или усугубить дефицит воды?

Если смоделировать гипотетическое внедрение четырех различных технологий CCS на каждой глобальной угольной электростанции значительных размеров, которая в настоящее время работает по всему миру, то можно понять влияние на водозабор и потребление воды в разных регионах.
Используя глобальный биофизический ежемесячный гидрологический анализ, была проведена оценка, где, когда и в какой степени дефицит воды может ограничивать внедрение CCS.

Несколько удивительно, что в тех случаях, когда дефицит воды еще не существует, добавление CCS, как правило, не приводит к дефициту.

Однако 43% установленных в настоящее время мировых электростанций, работающих на угле, находятся в регионах, которые в настоящее время испытывают нехватку воды, по меньшей мере, в течение одного месяца в году, а более 30% мировых электростанций сталкиваются с нехваткой воды в течение пяти и более месяцев в году.

В этих регионах внедрение технологий усугубляет дефицит воды.

Модернизация электростанций с использованием менее интенсивных технологий улавливания может смягчить конкуренцию за пресноводные ресурсы, и выбор методов охлаждения становится все более важным.

Результаты позволяют получить более полное представление об использовании воды угольными электростанциями с улавливанием и без улавливания углерода.

Необходимо тщательно взвешивать компромиссы, и учитывать выбор технологии улавливания углерода. Эта работа рекомендуется для ознакомления политических деятелей, поскольку внедрение CCS будет наращиваться во всем мире.