Polacy, Niemcy, Belgowie, Francuzi, Hiszpanie i Szwedzi wspólnie prowadzą projekty naukowe, uczą studentów i promują przedsiębiorczość w nauce. W obszarze badań nad technologiami węglowymi i gazowymi stanowimy w Europie jedną drużynę, o czym warto pamiętać szczególnie teraz, kiedy na nowo rozgorzał spór o „limity CO2” i odżyły obawy o przyszłość polskiego przemysłu węglowego.

Czy uczonym z KIC-InnoEnergy uda się znaleźć rozwiązania najgorętszych problemów związanych z energetyką?

Polska koordynuje jeden z sześciu tzw. węzłów wiedzy i innowacji (KIC) InnoEnergy. Pracami polskiego węzła w Krakowie kieruje spółka CC Poland Plus – a część merytoryczną koordynuje prof. dr hab. inż. Tomasz Szmuc z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Jak podkreśla prof. Szmuc, czyste technologie węglowe mają pozwolić na efektywniejszą produkcję energii i jednoczesną redukcję emisji CO2. Naukowcy pracują nie tylko nad metodami przechwytywania i magazynowania CO2, ale także nad jego efektywną zamianą na paliwa lub węglowodory. Chodzi o to, żeby nadal korzystać z węgla, nie szkodząc klimatowi. Węzeł opracowuje też technologie łączące energetykę węglową z odnawialną i nuklearną. W pilotażowe przedsięwzięcia angażuje się przemysł energetyczny i chemiczny.

„Zapowiadana przez KIC +transformacja wykorzystania węgla+ w Europie ma polegać na tym, że zamiast spalać węgiel potraktujemy go jako surowiec chemiczny. To główne przesłanie dotyczy zarówno węgla kamiennego, jak i brunatnego” – tłumaczy prof. Szmuc.

Nad zaawansowanymi niskoemisyjnymi elektrowniami węglowymi pracują uczeni i przedsiębiorcy pod wodzą Politechniki Śląskiej. Skupiają się nad zwiększeniem efektywności wytwarzania energii elektrycznej oraz redukcji emisji CO2, tlenków azotu, itp. Projekty są związane z zaawansowanymi technologiami wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej z węgła kamiennego, brunatnego lub biomasy. Prace dotyczą spalania (w powietrzu, tlenie), technologii o wysokich parametrach (temperatura/ciśnienie), poszukiwania nowych materiałów (stopy, kompozyty) oraz efektywnych sorbentów i technologii wychwytu CO2, tlenków azotów, itp.

„Nawet jeśli dysponować będziemy sprawnymi technologiami wychwytu gazów, to pozostaje problem składowania, w szczególności dużej ilości CO2. W aktualnej sytuacji w Europie brak jest społecznej akceptacji na podziemne składowanie CO2 mimo zaawansowanych metod analizy struktury geologicznej oraz monitorowania. Pozostaje zatem zatłaczanie w rejonach pod dnem morskim przy okazji wydobywania ropy naftowej lub gazu ziemnego” – mówi prof. Szmuc.

Zatłaczanie CO2 w końcowej fazie wydobycia węglowodorów pozwala „wypchnąć” pozostałą część ropy czy gazu. Dzięki temu można poprawić efektywność eksploatacji złóż, a jednocześnie pozbyć się kłopotliwego CO2. Badania z tym związane są przedmiotem jednego z projektów KIC-InnoEnergy.

„Ograniczone metody składowania skłaniają do poszukiwania nowych metod efektywnych metod chemicznego przetwarzania CO2 w produkty chemiczne. Badania te mają jednak charakter laboratoryjny i do uzyskania skali przemysłowej prowadzi długa i kosztowna droga. Jednak w perspektywie wzrostu kar za emisję CO2 konieczne jest ich prowadzenie” – zaznacza prof. Szmuc.

Inne badania związane są ze zgazowaniem węgla. Projekt o akronimie CoalGAS koordynuje AGH. Jednym z jego podtematów jest układ usuwania związków rtęci przy produkcji energii elektrycznej z węgla.

„W najbliższym czasie wejdzie regulacja UE dotycząca ograniczania emisji związków rtęci. Polski sektor energetyczny musi być do tego przygotowany. W projekcie bierze udział Grupa Tauron, która udostępniła teren elektrowni na zbudowanie bocznej instalacji umożliwiającej przepuszczenie części spalin przez naszą aparaturę. W realnych warunkach badamy i rozwijamy metody wychwytywania związków rtęci. To właściwie od razu pilotaż projektu, dlatego kwestia przeskalowania będzie już w miarę łatwa” – prognozuje prof. Szmuc.

W ramach tego projektu jest też analizowane zagadnienie zgazowania biomasy i jej współspalania z węglem. Biomasa tradycyjnie zawiera ponad 60 proc. wilgotności, dlatego na efektywność tego procesu wpływa wstępne jej suszenie. Uczeni pracują nad specjalną metodą brykietowania biomasy, która pozwoli dokładać jej nawet ponad 30 proc. do układu węgiel-biomasa. Kolejna kwestia to zgazowanie odpadów, nie tylko w ramach ekologicznego pozbywania się śmieci, ale i możliwości wykorzystania odpadów jako surowca energetycznego. Jest to jeden z najszerzej traktowanych tematów w Europie, tu CC Poland Plus współpracuje z węzłem niemieckim.

Inne prace dotyczą magazynowania energii. „Elektrownia konwencjonalna lub nuklearna pracuje w sposób stały, trudno regulować jej produkcję energii elektrycznej, a zmienia się zapotrzebowanie. Jeśli połączymy to ze źródłami energii odnawialnej (fotowoltaika, wiatraki), to dochodzi kolejna ilość energii, na którą nie zawsze jest zapotrzebowanie. Szukamy więc sposobów na magazynowanie energii” – wyjaśnia prof. Szmuc.

Dodaje, że możliwe jest magazynowanie energii poprzez przekształcenie jej na energię chemiczną (akumulatory), energię mechaniczną (wirujące masy), wprost poprzez hydrolizę wody i wykorzystanie wodoru jako nośnika energii (ogniwa paliwowe). W projekcie MINERVE, koordynowanym przez Francuzów, uczeni zajmują się metanizacją CO2 (produkcją gazu syntezowego). Prof. Szmuc przyznaje, że jest to mało efektywne, bo energię elektryczną należy przetworzyć do innej postaci, a następnie wykonać transformację w przeciwnym kierunku. Transformacja w dwie strony wiąże się z obniżeniem efektywności produkcji. Kwestia ekonomiczna to nie jedyny problem.

„Wyprodukowanie brakującej energii powoduje emisję CO2. Powstaje pytanie, jak dalece możemy redukować emisję przy obecnych możliwościach. Jesteśmy na granicy wytrzymałości materiałowych. Z punktu widzenia technologicznego i ekonomicznego to są zagadnienia bardzo trudne” – przyznaje rozmówca PAP.

Źródło : PAP – Nauka w Polsce