Aanmelden / registeren

CCS

Uit WikiMobi

Versie door Jeltjevdmeulen (Overleg | bijdragen) op 2 jan 2011 om 19:05
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
Ga naar: navigatie, zoeken
Vergassen css.jpg

CCS staat voor Carbon Capture and Storage. Dit artikel gaat met name over Capture, de afvang van koolstofdioxide, en niet zozeer over CO2 opslag. Elektriciteitscentrales, raffinaderijen en chemische fabrieken nemen ongeveer 60% van de door de mens geproduceerde CO2 emissies voor hun rekening. De huidige ontwikkelingen van hernieuwbare energie en energiebesparingen zijn niet toereikend om de internationale afspraken van CO2 reductie na te kunnen komen. Daarom is het afvangen van CO2 een steeds belangrijkere rol gaan spelen. Bron: TNO CCS is een tussenoplossing voor de komende 50-60 jaar. In die periode moeten er nieuwe duurzame(re) methoden voor elektriciteitsproductie ontwikkeld worden met zo min mogelijk CO2 uitstoot.

Helaas kunnen we momenteel nog niet zonder fossiele brandstoffen voor onder andere elektriciteitsproductie. Daarom is het van belang deze processen milieuvriendelijker te maken. Dit kan onder andere door ervoor te zorgen dat de CO2, die vrijkomt bij het proces, niet in de atmosfeer terechtkomt. CO2 is een broeikasgas en draagt bij aan klimaatverandering. In Nederland zou opslag van de CO2 bijvoorbeeld kunnen plaatsvinden in oude gasvelden. CO2 afvang is met name toe te passen bij grote kolen-, aardolie-, aardgas-, en biomassa land gestookte energiecentrales. Maar is ook toepasbaar bij de productiecentrales van aardgas, synthetische brandstoffen en waterstof (mits deze fossiele brandstoffen als voeding heeft). Helaas kost het ook veel energie om de CO2 af te vangen.

Vaak bestaan de emissies van deze centrales niet uit pure CO2, maar bevatten vele verontreinigingen. De CO2 moet dus gereinigd worden. Verbranding van steenkool produceert vaak wel pure CO2.

Inhoud

Definitie

Carbon Capture and Storage (CCS) is een technologie voor het afvangen (capture) van de kooldioxide (CO2) die vrijkomt bij verbranding en vergassing van fossiele brandstoffen. De afgevangen CO2 kan nuttig worden ingezet in bijvoorbeeld industrie of kassen, of worden opgeslagen in de bodem.

Historie

CO2 afvang wordt in de petrochemische industrie al zo’n 50 jaar toegepast. Tot voorkort was er nooit een goede stimulans of de mogelijkheid voor het opslaan ervan, en werd het altijd in de atmosfeer uitgestoten. Maar sinds 2000 wordt opslag (en afvang) actief bestudeerd en op kleine schaal gedemonstreerd, mede als reactie op de wereldwijde klimaatdoelstellingen zoals vastgelegd in het Kyoto protocol. Bron: CO2-afvang

Technologie

Er zijn grofweg vier concepten om CO2 af te vangen: na vergassing (pre-combustion), na de verbranding (post-combustion), na vergisting (scheiding van methaan en CO2) en door middel van verbranding met (bijna) pure zuurstof (oxy-fuel).

Bron: CO2-afvanginstallatie


Procesvarianten met voor en nadelen

Pre-combustion: Bij pre-combustion vindt de CO2-afvang plaats na de vergassing. De koolmonoxide in het syngas plus stoom wordt door middel van een ‘shift’ reactie omgezet in kooldioxide (CO2) en waterstof. De CO2 wordt vervolgens verwijderd door middel van een oplosmiddel. Het CO2 wordt in een vervolgstap weer gescheiden van het oplosmiddel door de druk te verlagen of de temperatuur te verhogen. Deze procesvariant heeft het thermodynamische voordeel dat de druk en concentratie (samen de partiële druk) van CO2 in syngas hoog zijn zodat het relatief minder energie kost om het CO2 te scheiden in vergelijking met afvang na verbranding. Er is toch nog een aanzienlijke daling van het rendement van de centrale

Bron: CO2-afvang pre-combustion


Post-combustion: Bij post-combustion worden kolen eerst (op conventionele wijze) verbrand, daarna wordt de CO2 uit de afvalgassen gehaald. Het wordt met behulp van een oplosmiddel uit de rookgassen gehaald. Aan het gas wordt een vloeibaar absorberingsmiddel of een vast sorptiemiddel toegevoegd wat CO2 kan binden. Het CO2 wat nu gebonden is, wordt samen met het sorptiemiddel naar een andere tank getransporteerd waar de CO2 en het oplosmiddel weer van elkaar gescheiden worden. Dit gebeurt meestal door verhitting of drukverlaging. Het oplosmiddel gaat terug om nieuw CO2 te binden. Dit proces kost veel energie en door de grote stroom van stoffen, zijn grote tanks en lange pijpleidingen nodig.

The media player is loading...


Scheiding van CO2 kan ook plaatsvinden door het gebruik van membranen. De selectiviteit van de membranen voor verschillende gassen hangt af van het soort membraan. Welke gassen door het membraan gaan, hangt af van het drukverschil wat ontstaat bij het membraan. Er bestaan verschillende typen membranen die gebruikt kunnen worden voor CO2-scheiding; voorbeelden hiervan zijn: polymeren, metaalachtige en keramische membranen. Bron: SRCCS Na scheiding wordt het CO2 gedroogd en gecomprimeerd zodat het geschikt is voor transport. Deze compressie kost ook energie, afhankelijk van de gewenste druk. Samen leiden scheiding en compressie tot een significante verlaging van het rendement van de centrale door het gebruik van stoom en elektriciteit.

Bron: CO2-afvang post-combustion


Na vergisting (scheiding van methaan en CO2): Bij de vergisting van natte biomassa worden koolwaterstoffen omgezet in een gasmengsel. Dit gas bestaat voornamelijk uit CH4, CO2 en H2O. Bij dit proces moet het methaan en CO2 gescheiden worden. Bron: Energiek2020

[Draag bij aan het uitwerken van dit onderwerp, deze tekst graag aanvullen met informatie over: Technologie scheiding van methaan en CO2]

Verbranding met (bijna) pure zuurstof (oxy-fuel): In het Oxyfuel proces wordt de brandstof verbrand in een mengsel van pure zuurstof en gerecyclede CO2 in plaats van lucht. Omdat er zo geen stikstof bij betrokken is, zal het geproduceerde gas bijna geheel uit CO2 en waterdamp. Stof en zwavel moet er nog steeds uitgereinigd worden, dit gebeurt op de manier waarop dat ook in conventionele elektriciteitscentrales werkt. Bron: Vattenfall-oxyfuel Lucht moet wel eerst gescheiden worden om de zuurstof te produceren. Omdat de huidige beschikbare technologie, cryogene destillatie duur en energieslurpend is, ontwikkelt ECN zuurstofgeleidende membranen. Deze membranen kunnen op deze manier lucht scheiden. Bron: ECN-Oxyfuel

Bron: CO2-afvangst Oxyfuel


Meer informatie over: Ciuden oxyfuel facility

The media player is loading...

Rendementen, theorie en praktijk

CO2 afvang en compressie resulteert in een stijging van het energiegebruik. Dit komt voornamelijk door de CO2 scrubbers (wastorens) en het energieverbruik van de CO2 compressoren. De hoeveelheid energie per geproduceerde kWh zal gemiddeld stijgen met 16 tot 31%, afhankelijk van het type centrale. Het rendement van de centrale zal evenredig dalen met 8 tot 11%. Er wordt verwacht in de toekomst de rendementsverlaging te kunnen drukken tot 4 á 5%. Bron: CATO

De effecten van CO2 afvang op het rendement en het energieverbruik van drie centrales.


Praktijkstatus

Het Zweedse bedrijf Vattenfall heeft een kolencentrale gebouwd die CO2 kan afvangen. Het gaat om een proefproject in Brandenburg (Duitsland). Vanaf augustus 2010 zal de Willem-Alexander Centrale een pilot project starten voor het afvangen van CO2. Omdat dit een vergassingscentrale betreft, is het uitermate geschikt om pre-combustion van CO2 te testen. Dit project wordt uitgevoerd door NUON. Bron: Vattenfall en NUON 5% van de wereldproductie CO2 wordt gebruikt voor de productie van cement.

[Draag bij aan het uitwerken van dit onderwerp, deze tekst graag aanvullen met informatie over: aantal CCS installaties in Nederland]

Grondstoffen en leefomgeving

Emissies

Door het afvangen van CO2 komt er veel minder CO2 in de atmosfeer. Het toepassen van deze technologie op elektriciteitscentrales heeft ook gevolgen voor andere emissies naar de lucht. Zo kunnen bijvoorbeeld stikstofoxide emissies per kWh toenemen door toepassing van deze technologie. De SO2 emissies zullen waarschijnlijk lager zijn wanneer deze technologie wordt toegepast. Dit is echter nog onzeker.

Omgevingsbelasting

Het afvangen van CO2 vergt extra reiniging- en afvanginstallaties bij de centrale. Er zijn verschillende producten nodig om CO2 te scheiden van de andere stoffen in het rookgas. Enkele voorbeelden hiervan zijn: oplosmiddelen, membranen en lucht.

Risico´s: De belangrijkste risico´s van CCS zullen bestaan bij transport en opslag van CO2. Bij opslag zou een breuk kunnen ontstaan waardoor er CO2 vrij kan komen, dit risico is echter zeer klein. Meer informatie over: Discussie CO2 opslag in Barendrecht Ook bij transport zou CO2 kunnen vrijkomen, maar CO2 is niet brandbaar of explosief. Deze risico´s kunnen beperkt worden door de juiste veiligheidsmaatregelen. Bron: CATO

Toekomst

In Nederland zijn bedrijven als Shell, DSM en OCAP bezig met projecten om CO2 af te vangen en op te slaan. Voor CO2 afvang technologieën geldt dat het integreren van de technologie in de centrale de grootste uitdaging betreft. Dit betekent dat demonstratieprojecten nodig zijn om de technologie op grote schaal te bewijzen.

Ook Siemens en E.ON zijn samen CO2 afvang technologieën aan het ontwikkelen. Bron: E.ON

E.ON Benelux gaat na 2015 op grote schaal CO2 afvangen op de Maasvlakte. Naast het afvangen wil het bedrijf ook transport en opslag toepassen. E.ON heeft als doel gesteld dat in 2030 de CO2 emissie per opgewerkte kWh met 50% verlaagd moet worden ten opzichte van 1990. Bron: E.ON Benelux

Politiek, sociaal en economische factoren

Politiek en sociale factoren

Door het afvangen van CO2 zouden de wereldwijde klimaatdoelen sneller gehaald kunnen worden, omdat de CO2 niet meer in de atmosfeer terechtkomt. Bron: E.ON Benelux

Wanneer bedrijven bijdragen aan de overheidsdoelstelling om de uistoot van CO2 naar de atmosfeer te reduceren, kunnen zij subsidies krijgen. Zo zijn er dus subsidies beschikbaar voor het afvangen van CO2.

Hoewel CO2 afvang zelf niet echt omstreden is, zetten deskundigen en Greenpeace liever in op duurzame energieopwekking in plaats van het minder milieubelastend maken van bestaande elektriciteitscentrales. Bron: NU

Economische factoren

CO2 afvang en compressie resulteert in een stijging van het energie gebruik van ongeveer 20% wanneer deze technologie wordt toegepast in een elektriciteitscentrale gebaseerd op vergassing, een KV STEG. Het rendement van een centrale zal daarmee dalen.

Door CO2 af te vangen, zullen de opwekkosten toenemen met 1,3 tot 3 eurocent per kWh. Een ton vermeden CO2 kost nu tussen de 40 en 70 euro. Dit hangt af van de technologie welke gebruikt wordt. 60% van deze kosten komt door de extra investeringen en 40% is toe te schrijven aan het extra energiegebruik voor de afscheiding en compressie. Bron: Klimaatportaal

In de bovenstaande tabel staan De kosten per ton vermeden CO2, voor afvang, transport en opslag samen. Er is gerekend met tien euro per ton vermeden CO2 voor transport en opslag bij elkaar.



Kengetallen

Klimaatverandering

Door het afvangen van CO2 komt er veel minder CO2 in de atmosfeer. Maar het kan andere emissies naar de lucht vergroten.

Leefomgeving

Het afvangen van CO2 vergt naast (extra) reiniging- en afvanginstallaties bij de centrale, ook veel extra energie. Tevens zijn er oplosmiddelen, membranen of lucht nodig (cryogene installatie) met de hierbij benodigde installaties en technieken. De belangrijkste risico´s van CCS zullen bestaan bij transport en opslag van CO2.

Kosten

Door CO2 af te vangen, zullen de opwekkosten toenemen met 1,3 tot 3 eurocent per kWh. Een ton vermeden CO2 kost nu tussen de 40 en 70 euro. Dit hangt af van de technologie welke gebruikt wordt. 60% van deze kosten komt door de extra investeringen en 40% is toe te schrijven aan het extra energiegebruik voor de afscheiding en compressie.

De investeringskosten van een poederkool verbranding liggen op ongeveer 1200 euro/KW. De kosten voor poederkoolverbranding inclusief CCS liggen op ongeveer 1800 euro/KW.

Tijd

Bedrijven als Shell, DSM, OCAP, E.ON Benelux, TNO en Siemens zijn technologieën aan het ontwikkelen voor het afvangen van CO2. Deze technologieën moeten zowel economisch rendabel zijn en milieuvriendelijk. Siemens en E.ON willen in 2020 de afvangtechnologieën klaar hebben. E.ON Benelux gaat na 2015 op grote schaal CO2 afvangen op de Maasvlakte. E.ON heeft als doel gesteld dat in 2030 de CO2 emissie per opgewerkte kWh met 50% verlaagd moet worden ten opzichte van 1990.

Hernieuwbaarheid

Bij post-combustion kunnen oplosmiddelen gebruikt wordt om CO2 te scheiden van de rest van de rookgassen. Deze oplosmiddelen worden niet verbruikt in het proces, maar hergebruikt nadat ze CO2 hebben gebonden en verwijdert uit de afgassen.

De afgevangen CO2 wordt in het Oxyfuel proces al voor een klein deel hergebruikt in het afvangproces. 5% van de wereldproductie CO2 wordt gebruikt voor de productie van cement.

Toelichting

Milieutechnisch gezien is CO2 afvang een goede tijdelijke oplossing om verdere toename van CO2 uitstoot in de atmosfeer tegen te gaan. Het is echter geen oplossing voor de uistoot van CO2. Er zijn subsidies beschikbaar voor de technologie omdat ze bijdragen aan CO2 reductie in de atmosfeer. Het afvangen kost nu nog veel energie en de investeringskosten zijn hoog. Er is weinig politieke en sociale weerstand voor het afvangen van CO2. De opslag van CO2 roept daarentegen erg veel weerstand op van omwonende.

Extra informatie en interessante ontwikkelingen

TNO is een project gestart om CO2 af te vangen (post-combustion) met behulp van waterige oplossingen van amines zoals Mono Ethanol Amine (MEA). CO2 kan hiermee goed afgevangen worden. Het probleem met de oplossingen is het CO2 weer uit de oplossing te krijgen. Wanneer zuurstof in contact komt met de amines, kunnen ze worden omgezet in stoffen die geen CO2 meer kunnen binden. TNO is bezig met het ontwikkelen van milieuvriendelijke absorptie-oplossingen die wel geschikt zijn. Bron: CO2 afvangen met aminozuren

Links

Rapporten

Organisaties en bedrijven

Overgenomen van "http://wikimobi.nl/wiki/index.php?title=CCS&oldid=5390"