Foto: Pixabay.com

Czy czysty węgiel uratuje świat?

Michał Wilczyński
10 grudnia 2018
Czy deponowanie dwutlenku węgla głęboko w ziemi (CCS)) jest optymalną metodą redukcji emisji gazów cieplarnianych ?

Prawie wszystkie metody tak zwanych „czystych technologii węglowych” w energetyce węglowej kończą się fazą wychwytu dwutlenku węgla ze spalin. Tak więc coś trzeba zrobić z tym gazem. Dla pełnej oceny wartości tych technologii kluczowe znaczenie ma zatem problem składowania tego gazu po odseparowaniu ze spalin. Ten proces w międzynarodowym obiegu naukowym i technicznym określa się jako carbon capture and storage (CCS – wychwyt i magazynowanie).

Redukcje emisji gazów cieplarnianych, a zwłaszcza dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych, mogą być zrealizowane przy pomocy trzech rozwiązań:

  •  poprawy efektywności energetycznej i zmniejszenia zapotrzebowania na energię (nie tylko w przemyśle, ale także w transporcie samochodowym, rolnictwie, budownictwie, usługach, sektorze gospodarki odpadami, gospodarstwach domowych);
  •  wykorzystania odnawialnych oraz alternatywnych źródeł energii (energia wiatru, słoneczna, biomasy, geotermalna, etc.);
  •  CCS – wychwytywania i składowania CO2 w głębokich partiach litosfery.

Zarówno efektywność ekonomiczna, jak i trwałość skutków dwóch pierwszych metod to oczywistość. Dodatkowo wnoszą one pożądany efekt doskonalenia technologii i poszukiwania innowacyjnych rozwiązań. W tym artykule skupimy się na rozważeniu trzeciej metody. Już na wstępie trzeba stwierdzić, że metoda CCS niektórym przedsiębiorcom jawi się jako sposób na utrzymanie spalania węgla. Problem w tym, że jeden z odpadów tego procesu będzie deponowany pod ziemią. Tylko na jak długo? A co z pozostałymi odpadami, takimi jak popioły, substancje toksyczne? Czy chcemy rozwiązać problem na dziś, czy na zawsze?

W technologii CCS trzeba najpierw oddzielić dwutlenek węgla od gazów spalinowych, a następnie ten gaz zużytkować lub składować. Już w fazie wychwytu zaczyna się poważny problem ekonomiczny, gdyż odseparowanie dwutlenku węgla od spalin obniża sprawność energetyczną wytwarzania energii o 8-11%, przy sprawności separacji rzędu 80-90%. Ponadto wychwyt dwutlenku węgla ze spalin z konwencjonalnych układów kocioł-turbina zwiększy koszty produkcji energii elektrycznej o 80%. W pierwszej dekadzie XXI wieku rozwój technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla był jednym z priorytetów Unii Europejskiej (program CASTOR). Wówczas postrzegano tę metodę jako radykalny sposób na redukcję emisji gazów cieplarnianych. W tamtym czasie oceniano, że CCS wraz ze wzrostem efektywności procesów energetycznych może w skali Europy obniżyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery nawet o 30%. W tej początkowej fazie desygnowano znaczne środki z budżetu Unii Europejskiej (NER300 – 3,7 mld EUR) na wsparcie projektów pilotażowych. Po początkowym entuzjazmie, podsycanym przez lobby węglowe i naftowe, przyszedł czas spokojnej oceny faktów naukowych i uzyskanych wyników z badań pilotażowych.

Także w Polsce dziesięć lat temu w środowiskach eksperckich zadawano sobie pytania w rodzaju: Czy jest to szansa dla polskiej energetyki węglowej? Czy rozwój CCS może zagwarantować nam pozycję ważnego gracza zarówno w Unii Europejskiej, jak i na świecie ? Czy CCS może stać się „cudownym” rozwiązaniem dla energetyki węglowej? Jak przekonać do tej technologii polityków i opinię publiczną – całe społeczeństwo, także jej przeciwników?

Podstawowy dylemat technologii CCS oddaje pytanie: Czy deponowanie dwutlenku węgla w skorupie ziemskiej jest zgodne z filozofią zrównoważonego rozwoju?

W pierwszych latach XXI wieku panowało dość powszechne przekonanie, zwłaszcza wśród polityków i osób spoza geologii, że Polska ma ogromne możliwości składowania dwutlenku węgla głęboko pod ziemią. Kosztem 36 mln zł na zlecenie Ministerstwa Środowiska przez cztery lata realizowano Narodowy Program „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z programem ich monitorowania” Program realizowany był przez konsorcjum instytucji naukowych i objął obszar całej Polski wraz ze strefą ekonomiczną Bałtyku. Zadania programu w swoich założeniach miały być bardzo praktyczne i spełniać „niezwykle ważną rolę”. W jego ramach poddano szczegółowej ocenie przydatności głębokie struktury geologiczne w ośmiu rejonach kraju, a także sczerpane i nieekonomiczne złoża węglowodorów oraz głębokie nieeksploatowane pokłady węgla zawierające metan. Bardzo dokładnie badano możliwości deponowania dwutlenku węgla pod ziemią w obszarze bliskim elektrowni Bełchatów, gdzie miała powstać instalacja demonstracyjna wychwytu dwutlenku węgla ze spalin dla nowego bloku 858 MWe. Instalacja ta miała wówczas promesę finansowania z budżetu Unii Europejskiej. Po weryfikacji struktur geologicznych zespół realizujący program w okolicach Bełchatowa z 7 badanych struktur od razu wykluczył 4 jako mało bezpieczne, a 3 uznano za wątpliwe. W ramach analizy wykonano wiele szczegółowych i różnorodnych badań terenowych. Wniosek końcowy z tych badań okazał się nader pesymistyczny: pojemność składowania kurczy się wraz z uszczegółowianiem rozpoznania.

Wyniki Narodowego Programu CCS w Polsce wykazały, że pojemność struktur geologicznych nadających się do „bezpiecznego składowania” w nich dwutlenku węgla jest znacznie mniejsza, niż dotychczas szacowano. Po drugie – uwzględnienie czynnika bezpieczeństwa składowania eliminuje większość wytypowanych wcześniej struktur o potencjale magazynowym. I wreszcie na koniec: “Dotychczas zakończone projekty CCS w Polsce nie uprawniają do przedstawienia wiarygodnego bilansu pojemności składowania dwutlenku węgla w głębokich strukturach geologicznych”.

Światowy Instytut Węgla (World Coal Institute)  stwierdził, że w 2003 roku koszt sekwestracji i deponowania dwutlenku węgla wynosił 35-55 USD/MWh, co czyniło tę technologię zupełnie nieopłacalną. W latach następnych wiele badań było skoncentrowanych na obniżeniu kosztów technologii CCS. Program badawczy finansowany przez Departament Energii USA zakładał zredukowanie kosztu wychwytu dwutlenku węgla do 2,5 USD/MWh w horyzoncie 2008 – 2012 roku. Te założenia okazały się całkowicie nierealistyczne. McKinsey & Co podaje koszt redukcji jednej tony dwutlenku węgla metodą wychwytu i deponowania pod ziemią na 60-90 USD, z szansą, iż w 2030 roku koszty te mogą wynieść 30-45 USD.W 2005 roku IPCC (Intergovermental Panel on Climate Change) podał, że koszt sekwestracji w technologii IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) szacowany jest na 10-32 USD/MWh, co powoduje wzrost kosztów produkcji energii elektrycznej o 21-78%.

W okresie ostatnich 10 lat projekty wychwytu i deponowania pod ziemią dwutlenku węgla, rozpoczęte w Wielkiej Brytanii, Danii, Holandii i Niemczech, z powodu wysokich kosztów i niewielkich możliwości składowania dwutlenku pod ziemią zostały zarzucone.W Europie zrealizowany został jeden projekt w Hiszpanii, który jednak nie osiągnął przemysłowych wielkości składowania CO2.

W drugiej dekadzie XXI wieku początkowy entuzjazm polityków i osób związanych z energetyką węglową mocno osłabł. Rozpoczęła się epoka dynamicznego rozwoju odnawialnych źródeł energii, nawet w tak „węglowych” krajach, jak Chiny i Indie. Dodatkowym impulsem jest szybko rosnąca efektywność ekonomiczna odnawialnych źródeł energii, a szczególnie fotowoltaiki i turbin wiatrowych. Technologie sekwestracji CO2 można uznać za nieudaną próbę dekarbonizacji gospodarki światowej. Stało się oczywiste, że ludzkość powinna skupić się na rozwiązywaniu rzeczywistych problemów nadmiernej emisji CO2 poprzez rozwój bez emisyjnych technologii wytwarzania energii.

Na zakończenie trzeba powtórzyć, że dostępne a efektywne ekonomicznie metody trwałej redukcji emisji gazów cieplarnianych polegają na zmniejszeniu zużycia energii poprzez wysoką efektywność i ograniczenie strat, a także ograniczanie konsumpcji paliw kopalnych, i wprowadzanie nowych technologii, a zwłaszcza odnawialnych źródeł energii. Metody redukcji ograniczonej w sensie objętości i czasu składowania, czyli właśnie wychwytywanie ze spalin i deponowanie w skorupie ziemskiej dwutlenku węgla, to technologie tymczasowe i ingerujące w środowisko, ze skutkami trudnymi do przewidzenia.

Dr Michał Wilczyński – geolog i ekolog, niezależny ekspert w dziedzinie paliw i energii, były wiceminister i Główny Geolog Kraju w Ministerstwie Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa. Ekspert Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego UE, autor wielu publikacji z dziedziny surowców energetycznych i polityki gospodarowania surowcami mineralnym.
——
Jeśli podoba Ci się to, co robimy, prosimy, rozważ możliwość wsparcia Zielonych Wiadomości. Tylko dzięki Twojej pomocy będziemy w stanie nadal prowadzić stronę i wydawać papierową wersję naszego pisma.
Jeżeli /chciałabyś/chciałbyś nam pomóc, kliknij tutaj: Chcę wesprzeć Zielone Wiadomości.

 

Jeśli nie zaznaczono inaczej, materiał nie może być powielany bez zgody redakcji.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.