Potensiell Carbon Capture Game Changer nærmer seg ferdigstillelse

Netto kraft

På en liten tomt mellom Houston og Gulf Coast, i en industrisone fullpakket med petrokjemiske fabrikker og gassrørledninger, fullfører et lite kjent selskap byggingen av et demonstrasjonskraftverk som kan representere et genuint energigjennombrudd.

Hvis det fungerer som forventet, vil Net Powers 140 millioner dollar, 50 megawatt naturgassanlegg effektivt fange opp all karbondioksid den produserer, uten vesentlig høyere kostnader, delvis ved å stole på selve klimagassen for å skru turbinen som genererer elektrisitet. Teknologien kan muliggjøre en ny generasjon av anlegg som leverer ren kraft, uten utviklingsrisikoen ved kjernekraft (se Meltdown of Toshibas Nuclear Business Dooms New Construction i USA), de geografiske restriksjonene for vannkraft, eller intermitterende problemer med sol og vind. Det er avgjørende at fremtidige anlegg av denne typen også kan stole på landets rikelige tilførsel av billig naturgass.

Hvis det spiller ut som annonsert, kan det være en faktisk game changer, sier Jesse Jenkins, en forsker ved MIT Energy Initiative.

Selvfølgelig er veien til karbonfangst full av langt flere feil enn suksesser , inkludert Southern Companys nylig forlatte Kemper-innsats for rene kull på flere milliarder dollar i Mississippi. Så inntil Net Power er oppe og går, vil det være umulig å si om det virkelig kan fungere så effektivt, billig og pålitelig som håpet. Men den tidlige store testen nærmer seg med stormskritt, med første brann planlagt i slutten av november eller begynnelsen av desember. (Området rundt stedet har hatt flom som et resultat av orkanen Harvey, men fra og med tirsdag har selve anlegget drenert som designet og forblir uskadet.)

De fleste kull- eller naturgassanlegg fungerer ved å brenne fossilt brensel for å omdanne vann til damp, som forvandler turbinen som genererer elektrisitet. Overskuddsvarme og drivhusgasser forsvinner som biprodukter av prosessen. De fleste forsøk på karbonfangst til dags dato har boltet et skrubbetrinn på bakenden av systemet, noe som legger til kostnader per definisjon.

Net Powers labyrint av rør, tanker, kompressorer og pumper på det 1,5 mål store området i La Porte, Texas, bruker det som er kjent som Allam-syklusen. Blant andre forskjeller eliminerer den dampsyklusen ved å erstatte vann med superkritisk karbondioksid. I denne tilstanden, oppnådd under høy varme og trykk, tar karbondioksid egenskapene til både en væske og en gass. Prosessen ble først og fremst utviklet av den britiske kjemiingeniøren og oppfinneren Rodney Allam, nå partner og sjefteknolog ved 8 Rivers Capital. Net Power er en samarbeid mellom det Durham, N.C.-baserte teknologiinvesterings- og utviklingsfirmaet, anleggsoperatøren Exelon Generation og energikonstruksjonsfirmaet CB&I.

Syklusen fungerer slik: Anleggsoperatørene mater i utgangspunktet rent oksygen, karbondioksid og naturgass inn i en brenner, som antenner gassen. De viktigste biproduktene fra den prosessen er varmt vann og mye superkritisk CO₂, som fungerer som en effektiv arbeidsvæske for å drive den tilstøtende turbinen. På sin side går karbondioksidet gjennom en rekke kompressorer, pumper og varmevekslere, som alle hjelper til med å gjenvinne så mye av varmen som mulig og returnere karbondioksidet til begynnelsen av syklusen.

Det varme karbondioksidet reduserer betydelig mengden drivstoff som trengs i det første forbrenningstrinnet, og forbedrer den totale effektiviteten ytterligere. Å stole på superkritisk CO₂ unngår også energitap som oppstår når vann skifter mellom gass- og væsketilstand, og eliminerer flere ellers nødvendige komponenter i et dampelektrisk kraftverk.

Hvis du holder hele syklusen over den superkritiske fasen, er effektiviteten utrolig, sier Julio Friedmann, sjefsenergiteknolog ved Lawrence Livermore National Laboratory, som har gjort omfattende forskning på karbonfangst.

Gjennom syklusen fjernes varierende deler av biprodukter fra prosessen, klare til å selge og sendes med rørledning, spesielt inkludert karbondioksid.

Eight Rivers ble medstiftet av et par MIT-alumner: Bill Brown, som tidligere var administrerende direktør i Morgan Stanley, og Miles Palmer, som jobbet innen romfartsteknologi ved SAIC, en massiv forsvarsentreprenør . Da Wall Street-bankene sto på randen av kollaps i 2008, sa Brown Palmer om å sette opp 8 Rivers, og sa etter hans erindring: 'Hvorfor samles vi ikke og gjør det godt for en forandring?'

De fokuserte først på å utvikle rene kullteknologier, i håp om å utnytte noen av energifondene i den føderale stimulanspakken fra 2009. Men de fant ut at selskaper rett og slett ikke ville kjøpe noe som økte kostnadene for prosessen. De ble til slutt introdusert for Allam, som hadde tenkt på potensialet ved å bruke superkritisk CO₂ for å integrere karbonfangst i et kraftverk. Han ble til slutt ansatt av 8 Rivers, og sammen med andre medlemmer av teamet satte han i gang med å utvikle teknologien som er nødvendig for å få prosessen til å konkurrere med standard naturgassanlegg med kombinert syklus.

For å virkelig gjøre det, må selskapet komme ganske nær anleggskostnadene for slike anlegg, som sto på $1 056 per kilowatt kapasitet i 2014, ifølge National Renewable Energy Laboratory. Selskapet forventer at det første kommersielle anlegget vil koste rundt 1600 dollar per kilowatt, delvis på grunn av høyere kapitalutgifter, garantier og andre kostnader forbundet med et første prosjekt av sitt slag. Men de tror de kan få kostnadene ned til rundt 1000 dollar innen de har bygget fem til syv fullskalaanlegg.

Til slutt forventer Net Power å produsere elektrisitet for rundt $42 per megawattime, på nivå med kombinert naturgass uten karbonfangst. Men på toppen av det hele kan selskapet også selge flere biprodukter til markedet, inkludert karbondioksid. Til sammen kan disse effektivt presse energiproduksjonskostnadene ned til rundt $20 per megawatt-time (teoretisk til og med så lavt som $9 per megawattime).

Lokale, statlige eller føderale retningslinjer for ren energi – som karbonavgifter, tak- og handelssystemer og utslippsstandarder – kan alle forbedre økonomien ytterligere.

Net Power har i utgangspunktet til hensikt å fungere som et lisensselskap, i stedet for en utvikler eller operatør, som selger teknologien til verktøy, olje- og gasselskaper og andre. Selskapet har allerede startet samtaler og utforsket potensielle nettsteder for sitt første kommersielle anlegg, som det håper vil komme online allerede i 2021.

Det er alltid gremlins, og du finner ut av dem mens du beveger deg, sier Brock Forrest, senior forsknings- og utviklingsingeniør ved 8 Rivers. Men fra et ingeniørmessig og teknisk perspektiv er vi sikre på at vi vil kunne vise at superkritisk CO₂ vil kunne generere elektrisitet.

Det er noen ekstra forbehold å vurdere: Hovedmarkedet for det fangede karbondioksidet vil være for bruk i økt oljeutvinning, der energiselskaper injiserer det i aldrende brønner for å frigjøre gjenværende olje. Det antyder at den fangede gassen vil fortsette å bidra i det minste indirekte til innsamling og brenning av fossilt brensel. Det er avgjørende at utvinningen av naturgass i seg selv også har miljøkonsekvenser, inkludert lekkasje av klimagasser, forurensning av vanntabeller , og jordskjelv utløst av påfølgende avløpsvann .

Men i den grad Net Power-teknologien kan redusere bruken av kull og forhindre utslipp av utallige tonn karbondioksid fra naturgass, gir det høyst sannsynlig en netto miljøgevinst – i det minste sammenlignet med andre kraftverk med fossilt brensel .

Denne historien ble oppdatert for å korrigere beregnede byggekostnader.

gjemme seg