Projekt CO2 EuroPipe ukončen

CO2Europipe, projekt 7. rámcového programu, probíhal od 1.4.2009 do 31. 10.2011 s účastí ČEZ, a. s. Cílem projektu byla definice infrastruktury pro transport a podzemní ukládání CO2 z velkých, především energetických zdrojů. ČEZ, a. s., vedl dílčí projekt Střední Evropa, jehož cílem bylo popsat infrastrukturu pro transport a ukládání CO2 ve střední Evropě, se zaměřením na Českou Republiku a Polsko


O technologii CCS

Technologie CCS (carbon capture and storage) je jednou z technologií, vyvíjených a ověřovaných pro snížení emisí oxidu uhličitého. Řetězec CCS tvoří tři části: separace, přeprava a podzemní uložení, schématicky je naznačen na následujícím obrázku.

Technologie CCS

Separace CO2

Nejpropracovanější technologie pro separaci CO2 je v současnosti založena na bázi vypírání CO2 ze spalinové směsi, s použitím amoniaku, nebo aminů. Výstavba i provoz separační jednotky jsou nákladné. Provozní náklady vznikají v souvislosti s  operacemi typu ohřev, chlazení, nebo komprese spalin, které sníží účinnost elektrárny v řádu jednotek procent. Díky finanční i energetické náročnosti se integrace separačních technik se zdroji CO2 uplatní především u velkých zdrojů CO2, například z elektrárenských spalin. Pro ilustraci je zobrazeno menší zařízení pro kondenzaci CO2, které se dnes využívá např. při získávání CO2 z petrochemických výrob.

Separace CO2

Přeprava CO2

U velkokapacitní přepravy CO2 se uvažuje především o přepravě potrubím, ve specifických případech také o přepravě lodní.  Pro ilustraci jsou uvedeny jednotkové náklady potrubní přepravy CO2 pro různé vzdálenosti a průtoky (2,5/10/20 Mt/rok). Uvedené náklady nezahrnují kompresi CO2, předpokládají vstupní/výstupní tlak 200 bar /60 bar, 8 % WACC a životnost produktovodu 40 let.  

Přeprava CO2

CO2, vystupující ze separační jednotky, musí splňovat poměrně striktní požadavky na složení: některé nečistoty (například voda, sirovodík, oxidy síry, oxidy dusíku) mohou být přítomny pouze v setinách procent; jiné, méně reaktivní, nečistoty mohou být přítomny ve vyšších koncentracích, např. dusík, argon, vodík, methan a v případě ukládání do aquiferů také kyslík. Nečistoty mohou mít vliv na tokové vlastnosti CO2, na dlouhodobou stabilitu CO2, nebo v neposlední řadě na korozní vlastnosti – na obrázku je uvedena typická morfologie potrubní koroze  vlivem CO2

 

 Potrubní koroze

 

Uložení CO2

Pro dlouhodobé uložení CO2 přicházejí v úvahu vhodné geologické struktury, například  solné aquifery (zvodně), nebo vytěžená ropná/plynová ložiska, často podmořská. Problémem především aquiferů je jejich malá prokoumanost, tedy velká nejistota pro odhad jejich úložné kapacity. Díky přirozeným podmínkám v geologických úložištích je CO2 přítomen v nadkritickém stavu a má velmi malý měrný objem. Za určitých podmínek CO2 postupně zreaguje za vzniku uhličitanů. V každém případě je nutné uměle vytvořené ložisko CO2 dlouhodobě monitorovat. Aquifery v některých evropských státech včetně České republiky jsou uvedeny na obrázku.

Uložení CO2

 

Cíle projektu CO2Europipe

Z uvedeného řetězce CCS představuje přeprava pravděpodobně nejméně nákladnou část, avšak plánování přepravní infrastruktury může být organizačně nejnáročnější částí praktické realizace CCS, především v hustě osídlených oblastech, nebo v oblastech s výskytem chráněných krajinných území. Právě problematikou přepravy CO2 se zabýval projekt CO2Europipe - jeho cílem byl popis infrastruktury pro velkokapacitní přepravu CO2 cestou iniciace několika modelových projektů a jejich postupnou integrací do transportní sítě CO2. Popisované jsou přepravní aspekty technické, kromě nich také organizační, finanční a společenské. CO2Europipe probíhal od dubna 2009 do října 2011 a byl podpořený ze 7. rámcového programu. Projekt koordinovala nizozemská organizace TNO, zúčastnily se mnohé energetické společnosti, například PGE, Vattenfall, Gassco, nebo RWE.

 

Demonstrační CCS jednotky

Již zmíněné demonstrační CCS jednotky různých velikostí a typů se v době psaní tohoto článku (listopad 2011) v Evropě intenzivně připravují. Například společnost Vattenfall buduje jednotky v německých lokalitách Schwarze Pumpe (0,1 Mt/rok, kyslíkové spalování) a Jänschwalde (2,7 Mt/rok kyslíkové + vzdušné spalování), PGE v polském Bełchatówu připravuje jednotku, která bude aplikována na 1/3 spalin 858 MWe bloku a která ročně zachytí 1,8 Mt CO2 (vzdušné spalování). Předběžné výpočty ukazují, že instalace CCS jednotky bude mít značný vliv jak na účinnost bloku, tak na cenu vyrobené elektřiny a že se CCS jednotka vyplatí v případě, kdy se cena povolenky na emisi tuny CO2 dostane na 50 EUR.

 

Přínosy projektu pro ČEZ

ČEZ se k projektu CO2Europipe připojil v době, kdy vyhodnocoval možnosti zřízení demonstračních jednotek v České republice. Přínos ČEZ v projektu spočíval především v popisu výběru modelové CCS jednotky a její postupné integraci do evropské CCS infrastruktury při respektování dostupných informací o budoucím rozvoji tuzemské energetické infrastruktury. Cíle ČEZ, tedy získat základní informace o velkokapacitním transportu oxidu uhličitého, byly účastí v projektu naplněny. Členství v projektovém konsorciu navíc umožnilo získat velké množství technických a jiných informací. Díky podpoře projektu z prostředků rámcového programu jsme tyto informace získali prakticky zadarmo.

Kritické parametry rozvoje technologie CCS v podmínkách České republiky  

  1. postupné zmenšující se využití hnědého uhlí pro výrobu energie v České republice v důsledku omezení zásob v ložiscích a díky existenci územně-ekologických limitů
  2. aplikace separace CO2 ze spalin má stále výrazný vliv na čistou účinnost výrobny energie – pokrok ve vývoji separačních metod zcela nenaplnil dřívější očekávání
  3. očekávané kontroverzní vnímání instalace CCS jednotek

Z těchto důvodů Skupina ČEZ v současnosti nerozvíjí žádný demonstrační projekt pro separaci a ukládání CO2.

 

Zdroje

Pokud není uvedeno jinak, byly použity informace a obrázky ze zpráv, dostupných na www.CO2europipe.eu.

Obrázek řetězce CCS byl převzat z: IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. de Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 442 pp.