En ny gasförbränningsmetod som tar bort behovet av dyr gasseparering har framgångsrikt skalats upp. Den nya metoden har gas-till-ånga effektivitetsstraff mycket lägre än alternativa CO2-avskiljningstekniker, samt en kostnad för undvikande av CO2 minskad med 60 % jämfört med aminskrubbning. Konsortiet planerar redan att utöka det till förbränning av biomassa.
Även om det är renare än förbränning av råolja eller kol, nuvarande metoder för att förbränna naturgas genererar fortfarande CO2 som en del av en rökgasblandning inklusive kväve, vattenånga och andra ämnen.
I denna form, CO2 kan inte lagras eller återvinnas. Detta har drivit forskare som finansierats under SUCCESS-projektet (Industriell ånggenerering med 100 % kolavskiljning och obetydlig effektivitetsstraff—Scale-Up of oxygen Carrier for Chemical-looping combustion using Environmentally SuStainable materials) att leta efter en livskraftig, alternativ förbränningsmetod som de hittade i 'Chemical looping combustion' (CLC).
Vad gör CLC till en så hög potential lösning för kolavskiljning och lagring?
Den största fördelen med CLC-tekniken är det faktum att luft och bränsle aldrig blandas, medan det energiintensiva gas-gas-separationssteget (separerar CO2 från en avgasström), vilket är vanligt inom andra koldioxidavskiljningstekniker, undviks. Detta minskar dramatiskt energistraffet för CO2-separering.
Vilken roll spelade SUCCESS i dess vidareutveckling?
SUCCESS-projektet fokuserade på de två viktigaste aspekterna av tekniken:uppskalning av produktionen av syrebärare och uppskalning av reaktorsystemets design. Huvudsyftet med projektet bestod i att göra CLC-teknik redo för demonstration i intervallet 10 MW bränsleeffekt. I det syftet, produktionsprocesser för syrebärarmaterial skalades upp till flertonsskalan och ett reaktorkoncept lämpligt för denna storlek presenterades.
Vilka var de största svårigheterna du mötte och hur övervann du dem?
De största svårigheterna låg i uppskalningen av syrebärarmaterialet från labbskala till flertonsskala. Denna uppskalning inkluderar två kritiska aspekter:identifiering av råvaror som är tillgängliga i industriell skala/kvantiteter och uppskalningen av själva produktionsprocessen.
Storskalig produktion av syrebärarmaterial sker med råvaror som har fler föroreningar än rena kemikalier som används i labbskala. Utmaningen är att identifiera effekterna av dessa föroreningar på slutprodukten och att välja den mest lämpliga råvaran. Dessa problem löstes under projektets gång, och materialproduktionen skalades upp framgångsrikt med produktion av 3,5 ton material.
Tillvägagångssättet bestod i iterativ optimering av storskalig produktion, d.v.s. regelbunden återkoppling under uppskalningsprocessen från testning i pilotenheter. Dock, vi ser fortfarande ytterligare potential för optimering av produktionsprocessen, leder till bättre prestanda material.
Hur gick valideringsfasen?
Valideringsfasen gick mycket bra. De producerade materialen har testats i flera pilotenheter från 10 kW till 1 MW. Driften med dessa material var framgångsrik i alla enheter. Jämförelse med benchmarkmaterial visar att det uppskalade materialets prestanda liknar det för benchmarkmaterialet.
Vad lärde du dig om CLCs kommersiella potential?
Den teknoekonomiska analysen av tekniken visade att den största potentialen för CLC av gasformiga bränslen, såsom naturgas eller raffinaderigas, är i industriell ångproduktion. Vi såg också hur viktigt det är att ta steget att gå vidare till nästa skala (i storleksordningen 10 MW) för att få operativ långvarig erfarenhet av CLC-tekniken.
Har du några uppföljningsplaner?
Baserat på resultaten av projektet, vi är övertygade om att tekniken är redo för demonstration i nästa skala. Det finns, dock, inga specifika uppföljningsplaner för demonstrationsprojekt ännu.
Det skulle också vara av stort intresse att utveckla CLC-teknik för användning av biomassa mot energiproduktion under nollutsläpp. Mot bakgrund av den återstående kolbudgeten för en ökning under 2 °C, Bio Energy CCS (BECCS) får allt större betydelse. Detta har också understrukits i IPCC:s senaste utvärderingsrapport. Vi ser en stor potential för CLC inom detta område.
