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Il potenziale cambiamento di gioco di Carbon Capture si avvicina al completamento
Potenza netta
In un piccolo lotto tra Houston e la costa del Golfo, in una zona industriale ricca di stabilimenti petrolchimici e gasdotti, una società poco nota sta ultimando la costruzione di una centrale elettrica dimostrativa che potrebbe rappresentare una vera svolta energetica.
Se funziona come previsto, l'impianto a gas naturale da 140 milioni di dollari e 50 megawatt di Net Power catturerà efficacemente tutto il biossido di carbonio che produce, senza costi significativamente più elevati, in parte facendo affidamento sul gas serra stesso per avviare la turbina che genera elettricità. La tecnologia potrebbe consentire una nuova generazione di impianti che forniscono energia pulita, senza i rischi di sviluppo del nucleare (vedi Meltdown of Toshiba's Nuclear Business Dooms New Construction negli Stati Uniti), le restrizioni geografiche dell'idroelettrico o i problemi di intermittenza del solare e dell'eolico. Fondamentalmente, futuri impianti di questo tipo potrebbero anche fare affidamento sull'abbondante fornitura nazionale di gas naturale a basso costo.
Se funziona come pubblicizzato, potrebbe essere un vero punto di svolta, afferma Jesse Jenkins, ricercatore presso il MIT Energy Initiative.
Naturalmente, la strada per la cattura del carbonio è disseminata di molti più fallimenti di successi , compreso lo sforzo multimiliardario di Kemper recentemente abbandonato dalla Southern Company nel Mississippi. Quindi, fino a quando Net Power non sarà operativo, sarà impossibile dire se può davvero funzionare in modo efficiente, economico e affidabile come sperato. Ma il primo grande test si sta avvicinando rapidamente, con il primo incendio previsto per la fine di novembre o l'inizio di dicembre. (L'area intorno al sito ha subito inondazioni a causa dell'uragano Harvey, ma a partire da martedì la struttura stessa è stata prosciugata come progettato e rimane intatta.)
La maggior parte degli impianti a carbone o gas naturale funziona bruciando i combustibili fossili per convertire l'acqua in vapore, che fa girare la turbina che genera elettricità. Il calore in eccesso e i gas serra si diffondono come sottoprodotti del processo. La maggior parte dei tentativi di cattura del carbonio fino ad oggi hanno fissato un passaggio di pulizia sul back-end del sistema, il che aggiunge costi per definizione.
Il labirinto di tubi, serbatoi, compressori e pompe di Net Power nel sito di 1,5 acri a La Porte, in Texas, utilizza quello che è noto come Allam Cycle. Tra le altre differenze, elimina il ciclo del vapore sostituendo l'acqua con anidride carbonica supercritica. In questo stato, ottenuto a temperature e pressioni elevate, l'anidride carbonica assume le proprietà sia di un liquido che di un gas. Il processo è stato sviluppato principalmente dall'ingegnere chimico e inventore britannico Rodney Allam, ora partner e capo tecnologo di 8 Rivers Capital. Net Power è un collaborazione tra la società di investimento e sviluppo tecnologico con sede a Durham, Carolina del Nord, l'operatore dell'impianto Exelon Generation e la società di costruzioni energetiche CB&I.
Il ciclo funziona in questo modo: gli operatori dell'impianto alimentano inizialmente ossigeno puro, anidride carbonica e gas naturale in un combustore, che accende il gas. I principali sottoprodotti di tale processo sono l'acqua calda e molta CO₂ supercritica, che funge da fluido di lavoro efficiente per azionare la turbina adiacente. A sua volta, l'anidride carbonica passa attraverso una serie di compressori, pompe e scambiatori di calore, che aiutano tutti a recuperare quanto più calore possibile e riportare l'anidride carbonica all'inizio del ciclo.
L'anidride carbonica calda riduce significativamente la quantità di carburante necessaria in quella fase di combustione iniziale, migliorando ulteriormente l'efficienza complessiva. Fare affidamento sulla CO₂ supercritica evita anche le perdite di energia che si verificano quando l'acqua si sposta tra stato gassoso e liquido ed elimina diversi componenti altrimenti necessari di una centrale elettrica a vapore.
Se si mantiene l'intero ciclo al di sopra della fase supercritica, le efficienze sono sorprendenti, afferma Julio Friedmann, capo tecnologo energetico del Lawrence Livermore National Laboratory, che ha svolto ricerche approfondite sulla cattura del carbonio.
Durante tutto il ciclo, porzioni variabili di sottoprodotti vengono rimosse dal processo, pronte per la vendita e la spedizione tramite gasdotto, in particolare compreso l'anidride carbonica.
Eight Rivers è stato cofondato da una coppia di ex studenti del MIT: Bill Brown, che in precedenza era amministratore delegato di Morgan Stanley, e Miles Palmer, che ha lavorato nella tecnologia aerospaziale presso SAIC, un imponente appaltatore della difesa . Mentre le banche di Wall Street erano sull'orlo del collasso nel 2008, Brown ha proposto a Palmer di creare 8 Rivers, dicendo dal suo ricordo: 'Perché non ci riuniamo e facciamo del bene per cambiare?'
Inizialmente si sono concentrati sullo sviluppo di tecnologie per il carbone pulito, sperando di attingere ad alcuni dei fondi energetici nel pacchetto di incentivi federali del 2009. Ma hanno scoperto che le aziende semplicemente non avrebbero acquistato nulla che aggiungesse costi al processo. Alla fine furono presentati ad Allam, che stava pensando al potenziale dell'utilizzo di CO₂ supercritica per integrare la cattura del carbonio in una centrale elettrica. Alla fine è stato assunto da 8 Rivers e, con altri membri del suo team, ha iniziato a lavorare allo sviluppo della tecnologia necessaria per far competere il processo con gli impianti di gas naturale a ciclo combinato standard.
Per farlo davvero, la società dovrà avvicinarsi abbastanza ai costi di costruzione di tali impianti, che nel 2014 erano di $ 1.056 per kilowatt di capacità, secondo il National Renewable Energy Laboratory. L'azienda prevede che il suo primo impianto commerciale costerà circa $ 1.600 per kilowatt, in parte a causa di maggiori spese in conto capitale, garanzie e altri costi associati a un primo progetto di questo tipo. Ma credono di poter ridurre i costi a circa $ 1.000 quando avranno costruito da cinque a sette impianti su vasta scala.
Alla fine, Net Power prevede di produrre elettricità per circa $ 42 per megawattora, alla pari del gas naturale a ciclo combinato senza cattura del carbonio. Ma oltre a tutto ciò, l'azienda può anche vendere sul mercato diversi sottoprodotti, tra cui l'anidride carbonica. Presi insieme, questi potrebbero effettivamente spingere i costi di produzione dell'energia fino a circa $ 20 per megawattora (teoricamente anche a partire da $ 9 per megawattora).
Le politiche locali, statali o federali in materia di energia pulita, come le tasse sul carbonio, i sistemi cap and trade e gli standard sulle emissioni, potrebbero migliorare ulteriormente l'economia.
Net Power inizialmente intende agire come una società di licenza, piuttosto che uno sviluppatore o un operatore, vendendo la tecnologia a servizi pubblici, compagnie petrolifere e del gas e altri. La società ha già avviato conversazioni ed esplorato potenziali siti per il suo primo impianto commerciale, che spera diventi operativo già nel 2021.
Ci sono sempre i gremlin e li capisci mentre vai avanti, dice Brock Forrest, ingegnere senior di ricerca e sviluppo presso 8 Rivers. Ma dal punto di vista ingegneristico e tecnico, siamo fiduciosi di poter dimostrare che la CO₂ supercritica sarà in grado di generare elettricità.
Ci sono alcuni avvertimenti aggiuntivi da considerare: il mercato principale per l'anidride carbonica catturata sarebbe per l'uso nel recupero avanzato del petrolio, dove le compagnie energetiche lo iniettano nei pozzi invecchiati per aiutare a liberare il petrolio rimanente. Ciò suggerisce che il gas catturato continuerebbe a contribuire almeno indirettamente alla raccolta e alla combustione di combustibili fossili. Fondamentalmente, l'estrazione di gas naturale stessa comporta anche conseguenze ambientali, tra cui la fuoriuscita di gas serra, contaminazione delle falde acquifere , e terremoti innescati da successivi smaltimento delle acque reflue .
Ma nella misura in cui la tecnologia Net Power potrebbe ridurre l'uso del carbone e prevenire il rilascio di incalcolabili tonnellate di anidride carbonica dal gas naturale, molto probabilmente si aggiunge a un beneficio ambientale netto, almeno rispetto ad altre centrali elettriche a combustibili fossili .
Questa storia è stata aggiornata per correggere i costi di costruzione stimati.