This topic seems particularly relevant considering the recent EU summit in Brussels, during which European leaders have reached a deal to cut CO2 emissions by 40% by 2030, compared with 1990 levels. Poland and other countries whose GDP is below 60% of the EU average are to get help in reaching the agreed targets. They will be allowed to grant free emission certificates to their power companies until 2030. They will also share funds from a special-purpose reserve financed from 2% of overall carbon emission allowances. It is estimated that, by 2030, Poland will receive a total of about PLN 7.5 billion. Of course this is just a drop in the bucket compared to what it needs to fully modernize its power industry.
Nevertheless, this solution may allow Poland to invest in modern, cleaner coal-fired power plants or increase the efficiency of the existing ones. Almost half of the coal-fired power units in Poland have more than 40 years. This results in a decreased efficiency and failures. Moreover, the average efficiency of Polish coal-fuelled plants is about 35%. In comparison, state-of-the-art coal-fired power plants achieve an efficiency of above 50%.
It may be obtained by the increase in thermodynamic parameters of steam cycle. A standard coal-fired power plant operates such that the thermal energy generated from burning coal heats water which boils first and then is converted to superheated steam. Modern power plants use supercritical or ultra-supercritical steam parameters, thanks to which they can operate at very high steam pressures and temperatures. This, in turn, enables more efficient operation of the turbine and boiler, thereby reducing overall coal consumption and emissions of CO2. In practice, less fuel is needed to produce the same amount of energy and, therefore, the emission of greenhouse gases is lower.
Nowadays, effective filters and advanced technologies, such as flue gas washing or coal drying, are able to decrease emissions of sulphur, nitrogen oxides, hydrocarbons, heavy metals as well as other pollutants and particulates. The efficiency of power units also varies with the quality of the coal burned. For example, ligniteemits larger amount of CO2 than bituminous coal.
But, apart from the improved coal combustion efficiency, additional measures are needed to decrease the world’s CO2 emissions. One of them is definitely the use of Carbon Capture and Storage technology (CCS), which captures and stores CO2 deep underground before it reaches the atmosphere. Another is co-firing of coal and biomass in existing coal-fired power plants. Both methods, although still being developed, are considered milestones in the development of a low-carbon economy.
Magdalena Marcinkowska
GLOSSARY:
fossil fuel – paliwo kopalne
coal-fired power plant [also coal-fuelled/coal-burning power plant] – elektrownia węglowa
carbon dioxide – dwutlenek węgla
greenhouse gases – gazy cieplarniane
summit – szczyt, spotkanie na szczycie[np. economic summit – szczyt gospodarczy]
to reach a deal – dojść do porozumienia, zawrzeć umowę
emission certificate – pozwolenie na emisję
a drop in the bucket/ocean – kropla w morzu (potrzeb)
power unit – blok energetyczny
failure – awaria
state-of-the-art – najnowocześniejszy
steam cycle – obieg parowo-wodny
superheated steam – para przegrzana
supercritical steam parameters – nadkrytyczne parametry pary
boiler – kocioł
consumption – zużycie
flue gas washing [also flue gas cleaning] – oczyszczanie gazów spalinowych
pollutant – substancja zanieczyszczająca środowisko
particulates – pył, cząstki stałe
lignite – węgiel brunatny
bituminous coal [also hard coal/hard bituminous coal] – węgiel kamienny
combustion – spalanie
Carbon Capture and Storage technology – technologia sekwestracji dwutlenku węgla
low-carbon economy – gospodarka niskoemisyjna
Fot. Wikipedia
Tłumaczenie
Węgiel – przeszłość czy przyszłość?
Węgiel od dawna pozostaje głównym paliwem kopalnym wykorzystywanym do produkcji energii elektrycznej. Zaspokaja on blisko 90% zapotrzebowania energetycznego Polski. Jednocześnie elektrownie węglowe, emitujące duże ilości dwutlenku węgla do atmosfery, stanowią jedno z największych źródeł zanieczyszczeń powietrza i przyczyniają się do globalnej zmiany klimatu. Zastosowanie ekologicznie czystych technologii węglowych może poprawić sprawność energetyczną elektrowni i obniżyć emisję gazów cieplarnianych.
Temat ten wydaje się szczególnie aktualny, zważywszy na ostatni szczyt Unii Europejskiej w Brukseli, podczas którego przywódcy państw europejskich doszli do porozumienia, by do 2030 roku ograniczyć emisję dwutlenku węgla o 40% w porównaniu z 1990 rokiem. Polska i inne kraje, których PKB wynosi poniżej 60% średniej unijnej, mają otrzymać pomoc w osiągnięciu ustalonych celów. Będą one mogły przekazywać darmowe pozwolenia na emisję elektrowniom do 2030 roku. Podzielą się także środkami ze specjalnej rezerwy utworzonej z 2% pozwoleń na emisję. Szacuje się, że do 2030 roku Polska otrzyma w sumie około 7,5 mld zł. Oczywiście to jedynie kropla w morzu w porównaniu z tym, jakich środków potrzebuje, by w pełni zmodernizować swój przemysł energetyczny.
Niemniej jednak takie rozwiązanie może pozwolić Polsce na inwestowanie w nowoczesne, bardziej ekologiczne elektrownie węglowe lub zwiększenie efektywności już istniejących. Prawie połowa bloków węglowych opalanych węglem w Polsce ma ponad 40 lat. Skutkiem jest obniżona efektywność energetyczna i awarie. Poza tym średnia sprawność polskich elektrowni węglowych wynosi około 35%. Dla porównania, najnowocześniejsze elektrownie węglowe osiągają sprawność nawet ponad 50%.
Można to osiągnąć poprzez udoskonalenie termodynamicznych parametrów pary. Standardowa elektrownia węglowa działa tak, że energia cieplna ze spalania węgla ogrzewa wodę, która najpierw wrze i dopiero później zamienia się w przegrzaną parę. Nowoczesne elektrownie stosują nadkrytyczne lub ultranadkrytyczne parametry pary, dzięki czemu mogą pracować przy bardzo wysokich ciśnieniach i temperaturach pary. To z kolei wpływa na poprawę sprawności turbiny parowej i kotła, w efekcie ograniczając zużycie węgla, a także emisję dwutlenku węgla. W praktyce mniej paliwa potrzebne jest do wytworzenia tej samej ilości energii, co sprawia, że emisja gazów cieplarnianych jest niższa.
Obecnie skuteczne filtry oraz zaawansowane technologie, takie jak oczyszczanie gazów spalinowych czy suszenie węgla, są w stanie zmniejszyć emisję siarki, tlenków azotu, węglowodorów, metali ciężkich, a także innych substancji toksycznych i pyłów. Efektywność bloków energetycznych zmienia się też zależnie od jakości spalanego węgla. Dla przykładu, węgiel brunatny emituje więcej CO2 niż węgiel kamienny.
Jednak oprócz poprawy efektywności spalania węgla, w celu zmniejszenia emisji CO2 na świecie, potrzebne są dodatkowe działania. Jednym z nich jest zastosowanie technologii sekwestracji dwutlenku węgla (CCS), polegającej na wychwytywaniu i składowaniu CO2 głęboko pod ziemią, zanim jeszcze dotrze do atmosfery. Kolejne to współspalanie węgla i biomasy w istniejących już elektrowniach węglowych. Obie metody, choć wciąż w fazie rozwoju, uważane są za kroki milowe na drodze do rozwoju niskoemisyjnej gospodarki.
