Kemisk looping forbrænding til CO2-neutrale gasanlæg

En ny gasforbrændingsmetode, der fjerner behovet for dyr gasseparation, er med succes blevet opskaleret. Den nye metode har gas-til-damp effektivitetsstraffe meget lavere end alternative CO2-opsamlingsteknologier, samt en CO2-undgåelsesomkostning reduceret med 60 % sammenlignet med aminvaskning. Konsortiet søger allerede at udvide det til biomasseforbrænding.

Selvom det er renere end forbrænding af råolie eller kul, nuværende metoder til forbrænding af naturgas genererer stadig CO2 som en del af en røggasblanding inklusive nitrogen, vanddamp og andre stoffer.

I denne form, CO2'en kan ikke opbevares eller genanvendes. Dette har skubbet forskere finansieret under SUCCESS (Industriel dampgenerering med 100 % kulstoffangst og ubetydelig effektivitetsstraf—Scale-Up of oxygen Carrier for Chemical-looping forbrænding med miljømæssigt bæredygtige materialer) til at lede efter en levedygtig, alternativ forbrændingsmetode, som de fandt i 'Chemical looping combustion' (CLC).

Hvad gør CLC til en så høj potential løsning til kulstoffangst og -lagring?

Den største fordel ved CLC-teknologien er, at luft og brændstof aldrig blandes, mens det energitunge gas-gas-separationstrin (separering af CO2 fra en udstødningsgasstrøm), hvilket er almindeligt i andre kulstoffangstteknologier, undgås. Dette reducerer dramatisk energistraffen ved CO2-separering.

Hvilken rolle spillede SUCCES i dens videre udvikling?

SUCCESS-projektet fokuserede på de to vigtigste aspekter af teknologien:opskalering af oxygenbærerproduktion og opskalering af reaktorsystemets design. Hovedformålet med projektet bestod i at gøre CLC-teknologi klar til demonstration i intervallet 10 MW brændstofeffekt. Til det formål, produktionsprocesser for oxygenbærermateriale blev opskaleret til multitonsskalaen, og et reaktorkoncept, der passer til denne størrelse, blev præsenteret.

Hvad var de største vanskeligheder, du stod over for, og hvordan overvandt du dem?

De største vanskeligheder lå i opskaleringen af ​​oxygenbærermaterialet fra laboratorieskala til multitonsskala. Denne opskalering omfatter to kritiske aspekter:identifikation af tilgængelige råmaterialer i industriel skala/mængder og opskalering af selve produktionsprocessen.

Storskalaproduktion af oxygenbærermateriale udføres ved hjælp af råmaterialer, som har flere urenheder end rene kemikalier, der anvendes i laboratorieskala. Udfordringen er at identificere indvirkningen af ​​disse urenheder på det endelige produkt og at vælge det bedst egnede råmateriale. Disse problemer blev løst under projektet, og materialeproduktionen blev med succes opskaleret med produktion af 3,5 tons materiale.

Tilgangen bestod i iterativ optimering af storskalaproduktion, dvs. regelmæssig feedback under opskaleringsprocessen fra test i pilotenheder. Imidlertid, vi ser stadig yderligere potentiale for optimering af produktionsprocessen, fører til mere effektive materialer.

Hvordan forløb valideringsfasen?

Valideringsfasen gik meget godt. De producerede materialer er blevet testet i flere pilotenheder fra 10 kW til 1 MW. Drift med disse materialer var vellykket i alle enheder. Sammenligning med benchmarkmaterialer viser, at ydeevnen af ​​det opskalerede materiale svarer til benchmarkmaterialets.

Hvad lærte du om CLCs kommercielle potentiale?

Den teknoøkonomiske analyse af teknologien viste, at det største potentiale for CLC af gasformige brændstoffer, naturgas eller raffinaderigas, er i industriel dampproduktion. Vi så også, hvor kritisk det er at tage skridtet til at gå videre til næste skala (i størrelsesordenen 10 MW) for at få operationel langsigtet erfaring med CLC-teknologien.

Har du nogle opfølgningsplaner?

Baseret på resultaterne af projektet, vi er sikre på, at teknologien er klar til demonstration i næste skala. Der er, imidlertid, endnu ingen specifikke opfølgningsplaner for demonstrationsprojekter.

Det ville også være af stor interesse at udvikle CLC-teknologi til brug af biomasse til energiproduktion under nul-emission. I lyset af det resterende kulstofbudget for en stigning på under 2 °C, Bio Energy CCS (BECCS) får større og større betydning. Dette er også blevet understreget i den sidste vurderingsrapport fra IPCC. Vi ser et stort potentiale for CLC på dette felt.