С помощью угольных шахт и электростанций некоторые компании рассматривают возможные варианты «нулевого энергопотребления».
Эпоха угольной отрасли подходит к завершению. В Великобритании растет «количество рекордных дней без использования угля». Германия проводит реверсивный аукцион, на котором заплатит производителям каменного угля, чтобы «они не работали».
Согласно новому отчету аналитического центра Ember, мировой парк угольных электростанций сейчас работает с коэффициентом использования 47 процентов. Поэтапный отказ от электроэнергии на угольных электростанциях в ближайшее время начнется по всей Европе. Большинство крупнейших экономик континента поставили такие цели к 2025 году; и цель Германии к 2038 году отказаться от использования угля – скорее исключение.
Но часть инфраструктуры угольной энергетики, - шахты и электростанции - не следует поспешно ликвидировать.
По всей Европе для множества проектов будет использоваться наследие угля во время энергетического перехода. Некоторые из этих проектов находятся на концептуальной стадии, но некоторые полностью профинансированы и готовы к масштабированию.
Угольная инфраструктура может использоваться в выработке электроэнергии, тепла, хранении энергии, а также улавливании и хранении углерода.
1. От энергии угля до энергии пластика?
Simec Atlantis Energy со штаб-квартирой в Эдинбурге, которая более известна генератором приливов и отливов MeyGen, приобрела Ускмутскую угольную электростанцию в Уэльсе в конце 2017 года.
Электростанцию мощностью 220 мегаватт планируется перевести с работы на угольном топливе на сжигание топлива из отходов. Топливо, предложенное компанией Simec Atlantis, представляет собой гранулы из смеси бумаги, картона и пластика, не подлежащие вторичной переработке. Тим Корнелиус, генеральный директор Simec Atlantis, считает, что таких пластиковых отходов достаточно для выработки 1 гигаватта электроэнергии в Великобритании. Испытание «гранул и процесс их измельчения успешно завершен, и эта технология вызывает интерес у владельцев угольных электростанций из Китая, Индии, США, Австралии и других стран континентальной Европы». Переоборудование будет происходить поочередно. Ожидается, что тендер по проектированию, закупкам и строительству завершится в первом квартале 2021 года.
2. Затопление шахт централизованного теплоснабжения.
Известно, что в глубоких шахтах температура выше, чем на поверхности. Проходя через шахту, вода нагревается, и ее можно использовать, как часть системы централизованного теплоснабжения. Если температура воды не достаточно высока, к системе теплоснабжения подключаются те потребители, которые находятся в непосредственной близости от объекта.
В феврале Великобритания одобрила первую схему централизованного теплоснабжения с использованием «воды из шахты». Комплекс Seaham Garden Village строится рядом со станцией по очистке питьевой воды, принадлежащей правительственному ведомству по угольной промышленности. Там вода достигает поверхности при температуре до 20 градусов Цельсия, что обещает мощность 6 мегаватт. Всего от этой шахты планируется отапливать 1500 домов.
Угольное управление Великобритании считает, что каждый населенный пункт, расположенный выше британских угольных месторождений, которые протянулись от юга Шотландии через большую часть Англии до Уэльса, может получить «обогрев помещений с помощью этого метода», что составляет четверть всех домов страны.
На аналогичной основе в Испании уже работает система мощностью 2 мегаватта, которую планируется увеличить до 6 мегаватт.
Тепловая энергия является самым крупным источником выбросов в Великобритании. Поскольку в Европе процесс обезуглероживания тепловой энергии идет медленно, а тепловые сети ограничены, распределенные тепловые центры, такие как шахты или отработанное тепло промышленных процессов, будут использоваться в большем объеме.
3. Изучение потенциала улавливания и хранения углерода.
В прошлом месяце ученые из Уэльса, Германии и Польши запустили пилотный проект по «закачке» СО2 на испытательном полигоне в Миколове (Польша).
На испытательной шахте «Барбара» будет пробурена горизонтальная скважина на глубине 50 метров с использованием существующих шахтных стволов, чтобы избежать вертикального бурения. Исследователи надеются увеличить объем газа, который может храниться внутри угольного пласта. Также будет проведена оценка экологических рисков для окружающей среды, прежде чем выбрать место для коммерческого проекта.
«Поскольку многие европейские регионы располагают значительными богатыми месторождениями угля, такие партнерства могут сыграть решающую роль в достижении целей ЕС по сокращению выбросов углерода», - сказал руководитель проекта профессор Хиуэл Томас в своем заявлении.
Большинство европейских проектов по улавливанию и хранению углерода сосредоточены на закачке CO2 на морское дно Северного моря, но такой возможности нет на всем континенте. Крупномасштабных проектов пока мало, несмотря на многолетний ажиотаж. В мае этого года крупные нефтяные компании Shell, Equinor и Total приняли окончательное инвестиционное решение по проекту Northern Lights, в рамках которого будет осуществляться закачка СО2 на морское дно Северного моря. Это первый проект, получивший лицензию в норвежских водах.
Демонстрационная установка ETES в Гамбурге предлагает «жизнь без угля».
4. Технология аккумулирования тепловой энергии.
Компания Siemens Gamesa - более известная своими ветряными турбинами - может казаться маловероятным кандидатом по модернизации старых угольных электростанций. Но ветроэнергетический гигант планирует сделать более длительным хранение энергии от возобновляемых источников энергии в системе.
Технология аккумулирования тепловой энергии от Siemens Gamesa может быть использована в качестве автономной технологии, но она становится самостоятельной, когда используется в качестве замены на угольных электростанциях. Система ETES использует электричество и любое резервное тепло, которое доступно для повышения температуры вулканических пород до температур выше 800 градусов по Цельсию. Тепло может генерировать пар для турбин при производстве энергии или отводе тепла.
Хасан Оздем, руководитель отдела управления технологиями и проектами Siemens Gamesa, ранее в этом году сообщил GTM, что ETES «меняет представление об энергетическом секторе». «Это были ветряные и солнечные электростанции против угольных и газовых электростанций. ETES может предложить традиционным электростанциям место в энергетическом будущем, превратив их в экологически чистые хранилища энергии».
Демонстрационная установка мощностью 30 мегаватт / 130 мегаватт-часов в Гамбурге (Германия) работает уже в течение года. Компания провела переговоры с 10 потенциальными заказчиками и готова масштабировать модульную систему до гигаватт-часов.
Кроме того, ведутся исследования по использованию угольных шахт для множества других методов хранения энергии. В затопленных шахтах на различной глубине могут использоваться камеры для создания подземной насосной гидростанции. В концепциях гравитационного хранения, таких как Gravitricity, можно использовать существующие шахтные стволы. Согласно предварительным исследованиям, угольные шахты также можно использовать для проектов по хранению сжатого воздуха.