CO 2 KIBOCSTS CSKKENTSNEK LEHETSGEI AZ ENERGETIKBAN Szndioxid

CO 2 KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI AZ ENERGETIKÁBAN Szén-dioxid leválasztás és eltárolás (CCUS) Buzea Klaudia Energia-Történelem-Társadalom 2015. November 19. Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. |

MIÉRT SZÜKSÉGES A CO 2 KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSE? IPCC: Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (1988 óta) Feladata: nyomon követni és felmérni a tudományos, szakmai és társadalmigazdasági információkat a klímaváltozással kapcsolatban Három munkacsoport: I. a klímakutatás tudományos eredményei II. a klímaváltozás hatásai, alkalmazkodás és sebezhetőség III. az ÜHG kibocsátás és kibocsátás-csökkentés lehetőségei + Task Force - az Üvegházhatású Gázok Nemzeti Leltárának összeállítása Jelentései: 3 munkacsoport jelentése + egy összefoglaló – – – 1990: első jelentés -> riói Föld Csúcs 1995: második jelentés -> UNFCCC 2001: harmadik jelentés -> emberi tevékenység, Kiotó 2007: negyedek jelentés -> bizonyosság nőtt 2013 -2014: ötödik jelentés http: //www. ipcc. ch/ Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 2

AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS KÖZVETLEN MEGFIGYELÉSEI Éghajlatváltozás: az éghajlatnak az idők során bekövetkező bármilyen változását jelenti függetlenül attól, hogy természetes vagy antropogén hatás okozza-e Globális felszínhőmérséklet változás Tengerszint-változás Jégtakaró változás Időjárási jelenségek IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Rep Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 3

NÉHÁNY KÖZVETLEN MEGFIGYELÉS Globális felszínhőmérsékletváltozás üteme az elmúlt 30 évben közel kétszerese az utolsó 100 év évtizedenkénti átlagának 1961 -1990 átlagához képest: Tengerszint-változás közvetlenül megfigyelt érték erre az időszakra: 3, 2 mm/év Jégtakaró változás IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 4

IDŐJÁRÁSI JELENSÉGEK Magasabb maximum hőmérsékletek és több forró nap Magasabb minimum hőmérsékletek és kevesebb hideg nap Meleg időszakok/hőhullámok gyakorisága nő Nagy csapadékot adó események száma gyakorisága növekszik Aszály által sújtott terület növekszik Az intenzív trópusi ciklonok aktivitása nő Szélsőségesen magas tengerszint előfordulásának növekedése (nem beleértve a cunamikat) Bizonyos vagy nagyon valószínű Vagy csak jobban megfigyelt? ? Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 5

AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS HATÓTÉNYEZŐI Sugárzási kényszer (Radioactive Forcing – RF, W/m 2): annak a mértékét fejezi ki, hogy egy hatótényező (üvegházhatású gázok, aeroszolok) mennyivel változtatja meg a Föld-légkörrendszer bejövő és kimenő energiájának egyensúlyát A pozitív kényszer melegíti a felszínt, a negatív kényszer hűti Az iparosodás előtti időszakra, 1750 -hez viszonyítják Teljes sugárzási kényszer: 2, 29 W/m 2 Az előző jelentéshez képest 43%-kal magasabb (ÜHG+bizonyosság) Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 6

AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS HATÓTÉNYEZŐI IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás

GWP globális melegítési potenciál: GWP (Global Warming Potencial) adott tömegű ÜHG meghatározott időszak alatt mekkora sugárzási kényszerrel rendelkezik ugyanakkora tömegű szén-dioxidhoz képest IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 8

AZ ÜVEGHÁZHATÁSÚ GÁZOK Légköri koncentráció növekedés 1750 -hez képest: CO 2 40%, CH 4 150%, N 2 O 20% ÜHG gázok légköri koncentrációja: 1 Pg. C/év=1 Gt/év, petagramm 1 Gt. C=3, 6 Gt. CO 2 IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Rep Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 9

KIEMELHETŐ KIJELENTÉSEK „Az emberi tevékenység hatása az éghajlati rendszerre kétségtelen. Ezt igazolja a légköri üvegház-koncentráció növekedése, a pozitív sugárzási kényszer, a megfigyelt melegedés és az éghajlati rendszer működéséről nyert új ismereteink. ” 1950 -es évektől napjainkig megfigyelt globális átlaghőmérsékletemelkedés hátterében az emberi tevékenység áll. „Az elmúlt három évtized mindegyike melegebb volt, mint az azt megelőző évtizedek 1850 óta. Az északi féltekén az 1983 -2012 -ig tartó időszak valószínűleg a legmelegebb 30 éves periódus az elmúlt 1400 évben. ” Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 10

BIZONYTALANSÁGOK Bizonytalanságok a troposzféra klímaváltozását illetően – Melegedési ütem – Fejlettebb mérések Bizonytalanságok a klímaváltozás hatótényezőit illetően – Aeroszol-felhő kölcsönhatás Paleoklíma – nagyjából 100 000 éves periodicitással váltakoztak a jégkorszakok és a melegebb, úgynevezett interglaciális időszakok – jelenleg egy interglaciális (tehát meleg) periódusban tartunk, illetve az eddigi periodicitás alapján várható, hogy a párezer éven belül egy újabb jégkorszak kezdődik Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 11

MIÉRT SZÜKSÉGES A CO 2 KIBOCSÁTÁS CSÖKKENTÉSE? 2°C-os határérték? 1. 5°C-os határérték? • • 1990 -es évek közepén politikai kérésre klímavédelmi célérték (No. ) megvizsgálták a homo sapiens megjelenése óta eltelt idők klímaváltozását -> az elmúlt 130 000 évben a globális átlaghőmérséklet nem volt 2°C-kal magasabb az ipari forradalom kezdetéhez képest viszonyítva -> az iparosodás után is célszerű, hogy a globális átlaghőmérséklet-emelkedés ne haladja meg ezt a 2°C-os határt Aktualitás: UNFCC Párizs, 2015. 11. 30 -2015. 12. 11. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 12

HOGYAN LEHET CSÖKKENTENI A CO 2 - KIBOCSÁTÁST? Energiatermelési technológiák változtatása, fejlesztése Energiaigények csökkentése Hatásfok javítás IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report Üzemanyag váltás Fogyasztás Alacsonyabb C/H arány Elosztás Atomenergia Termelés Megújuló energia CCUS U hasznosítá s S eltárolás Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 13

CCUS CO 2 légköri kibocsátásának csökkentése Carbon Capture Usage Storage 1. CO 2 megkötés 2. CO 2 szállítás 3. CO 2 tárolás http: //blogs. ei. columbia. edu Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 14

MEGKÖTÉS Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. |

POST-COMBUSTION CCS Advantage: • retrofitting • flexible operation • high CO 2 purity (>99. 5%) • several equipment suppliers Disadvantage: • Reduction of thermal efficiency • Increasing operating costs • Large space requirement • Large amount of chemicals to be handled www. zeroemissionsplatform. eu Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 16

CO 2 LEVÁLASZTÁS KÉMIAI OLDÓSZERREL www. energy. siemens. com Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és

PRE-COMBUSTION CCS IGCC – Integrated Gasification Combined Cycle Advantage: • high efficiency • easier capture (higher partial CO 2 pressure) • low overall emission and high CO 2 purity • hydrogen used as fuel or stored Disadvantage: • unsuitable for retrofit • high energy demand of ASU and gasifier • complex equipment, limited flexibility • advanced hydrogen turbine www. zeroemissionsplatform. eu Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 18

OXYFUEL CCS Advantage: • almost 100% capture efficiency • low overall emission • modification only on flue gas side • no solvents needed • little additional space required Disadvantage: • lower CO 2 purity • limited flexibility • high energy demand of ASU • high temperature in the boiler www. zeroemissionsplatform. eu Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 19

SZEPARÁLÁSI MÓDSZEREK Leválasztási rendszer Tüzelés utáni leválasztás Tüzelés előtti leválasztás Szeparálási feladat CO 2/N 2 CO 2/H 2 O 2/N 2 Kémiai Fizikai Kémiai Abszorpció Adszorpció Kriogén technológia Membránok Oxyfuel tüzeléses leválasztás Fiziko-kémiai Fizikai Kémiai Cseppfolyósítás Desztilláció Polimer alapú Kerámia alapú Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 20

GŐZIGÉNY FEDEZÉSE Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19.

SZÁLLÍTÁS Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. |

SZÁLLÍTÁS Lehetőségek: – szállítás gázként csővezetéken, – szállítás gázként hajóval, – szállítás folyékony állapotban csővezetéken keresztül, – szállítás folyékony állapotban hajóval, – szállítás folyékony állapotban közúti tartálykocsikkal. Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 23

CSŐVEZETÉKI SZÁLLÍTÁS Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19.

TÁROLÁS FELHASZNÁLÁS Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19.

TÁROLÁSI MÓDOK Kimerült olajmezőkben tárolás és EOR: – – Tartós gáztömörség Fúrólyukak tömítése Fokozott olajkitermelés növeli a gazdaságosságot USA-ban 1970 óta Kimerült földgázmezőkben tárolás és EGR: – Megvalósult projekt még nincs Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 26

TÁROLÁSI MÓDOK Mélysósvizes tárolók: – 800 méternél mélyebben fekvő, porózus, magas sótartalmú oldattal telített üledékes kőzetek – CO 2 a pórusokban nyelődik el – Kapacitás több száz évre becsült – Norvégiában tesztelik Leművelésre alkalmatlan széntelepeken: – Felszínen abszorbeálódik vagy pórusokban csapdázódik→megnöveli a metánkihozatalt – USA, Kanada, Lengyelország Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 27

TÁROLÁSI MÓDOK Óceáni tárolás: – Tengervízben feloldás vagy szuperkritikus folyadékként a tengerfenéken tárolás – Technológiai akadályok – Környezeti bizonytalanságok Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 28

FELHASZNÁLÁS Karbonátképzés: – Szén-dioxid és fémoxidok reakciója – Környezetben lassan megy végbe – Magas energiaigény, ipari hulladékok ártalmatlanítása Algatelepek Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 29

TÁRSADALMI ELFOGADOTTSÁG Hosszútávú tárolás: 10 000 - 100 000 év szivárgásmentesen Nem mérgező gáz, de: 1986, Kamerun kialudt vulkánból felszabadult CO 2 kiszorította a levegőt a völgyekből Megoldás: – Hosszútávú monitoring rendszer – Részletes szabályozási háttér Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 30

TÁRSADALMI ELFOGADOTTSÁG EURÓPA 2009/31/EK irányelv = CCS irányelv Régiónkban: – Ausztria megtiltotta a tárolást területén – Lengyelországban alappillér (Belchatow projekt) – Románia EU jogszabályt fordításként átültette jogrendszerébe – Csehország, Lettország, Litvánia, Szlovénia és hazánk támogatja Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 31

MAGYARORSZÁG Mélysósvizes tárolók (2100 -2700 millió tonna tárolókapacitás) 2011 tavasz: bányászati törvény hatálya alá kerül a CCS + szén-dioxid geológiai tárolásáról szóló új kormányrendelet Kutatottság: MOL Zrt. , Mátrai Erőmű Akkor lesz érdekes, ha új lignitblokk épül! Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 32

MAGYARORSZÁG Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. |

CCUS A VILÁGBAN Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11.

PROJEKTEK A VILÁGBAN Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11.

PILOT PROJEKTEK (2013) Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11.

PILOT PROJEKTEK (2015) Wilhelmshaven, Germany – Fluor Ecoamine FG Plus – MEA – 747 MWe/3. 5 MWe , 70 tpd – Petra Nova (+gázturbina? ) Brindisi, Italy – Mitsubishi – KEPCO KMCDR – KS-1 – 60 tpd Plant Barry, USA – Mitsubishi – KEPCO KMCDR – 770 MW /25 MW Le Havre, France – Alstom AAP, Ucarsol FGC 300 – 600 MWe/5 MWe AEP Mountaineer , USA – Alstom CAP – 1300 MWe 1. 5% – We Energies Field, USA – E. On Karlshamm, Germany Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 37

NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK Legalább 800 000 tonna CO 2 leválasztás évente szénerőmű esetén Legalább 400, 000 tonna CO 2 leválasztás évente ipari létesítmények, gáztüzelésű erőművek esetén The Global Status of CCS: 2014 www. globalccsinsitute. com Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 38

NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK The Global Status of CCS: 2014 www. globalccsinsitute. com Buzea Klaudia|

NAGYERŐMŰVI CCS PROJEKTEK Project name Location Boundary Dam Canada Kemper USA Petra Nova USA Sinopec Shengli China Haifeng China TCEP USA Don Valley UK Huaneng Green. Gen China HECA USA Korea-CCS 1 South Korea Shanxi China Caledonia UK Korea-CCS 2 South Korea Peterhead UK ROAD Netherlands White Rose UK Operation date 2014 2016 2018 2019 2020 2020 2022 2023 2019 -20 2020 -21 Capture type Plant size MW Capture capacity Mtpa Storage type Post Pre Post Pre Pre Post Oxyfuel 110 582 250 2000 400 650 405 300 350 570 500 385 250 426 1. 0 3. 0 1. 4 1. 0 2. 4 1. 5 2. 0 2. 7 1. 0 2. 0 3. 8 1. 0 1. 1 2. 0 EOR EOR Geological Storage EOR Under evaluation Geological Storage Not specified Geological Storage Geological Storage http: //www. globalccsinstitute. com/projects/large-scale-ccsprojects Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 40

BOUNDARY DAM – UPS&… http: //www. powermag. com http: //saskpowerccs. com Buzea Klaudia| Szén-dioxid

WHITE ROSE, VATTENFALL, FUTUREGEN - …DOWNS Future. Gen, USA Overunned costs, Do. E cancelled funding Revised as Future. Gen 2. 0 Vattenfall, Germany 100 million EUR Closed all CCS R&D White Rose, UK 300 million EUR from NER 300 Drax end further investment „it is always cheaper to emit CO 2 to the atmosphere than to capture and store it, markets will only evolve if climate policy is put in place that forces reduction of atmospheric CO 2 emissions” (Howard Herzog) Buzea Klaudia| Szén-dioxid leválasztás és eltárolás| © 2015 Energia-Történelem-Társadalom| 2015. 11. 19. | 42