Energetyka: czy prąd ze zgazowanego węgla może się opłacać?

Zgazowanie to proces, który polega na przekształceniu węgla w tzw. gaz syntezowy

Obecnie gaz syntezowy, powstały w wyniku zgazowania węgla z powodzeniem jest wykorzystywany w przemyśle chemicznym. Taki gaz może również posłużyć do produkcji energii elektrycznej. Tego typu instalacje już istnieją, choć na razie nie są efektywne ekonomicznie. Niewykluczone, że to w przyszłości się zmieni.

Gaz syntezowy jest obecnie wykorzystywany jako substytut gazu ziemnego w przemyśle chemicznym. Podobnie jak w przypadku gazu ziemnego, ze zgazowania węgla można otrzymać tlenek węgla i wodór, które są następnie bazą do produkcji metanolu i amoniaku, a w dalszej kolejności nawozów, paliw, tworzyw sztucznych, kauczuków czy fenoli.

Chiny przodują
W zgazowaniu węgla na potrzeby przemysłu chemicznego przodują obecnie Chiny. Wynika to z faktu, że azjatyckie mocarstwo nie ma własnych zasobów gazu ziemnego, stąd decyzja o zastąpieniu go substytutem w postaci gazu syntezowego powstałego w wyniku zgazowania węgla, którego w Chinach nie brakuje.

Gaz powstały ze zgazowania węgla można również wykorzystać do produkcji energii elektrycznej. Takie instalacje istnieją, co pokazuje, że technicznie jest to możliwe, choć mają raczej charakter demonstracyjny z uwagi na małą efektywność ekonomiczną. Działają identycznie jak siłownie gazowo-parowe, czyli prąd wytwarza zarówno turbina gazowa, jak i turbina napędzana parą, z tą różnicą, że zamiast gazu ziemnego paliwem jest gaz syntezowy.

- W Tampie na Florydzie pracuje jedna taka instalacja, ale tylko dlatego, że służy do utylizacji odpadów z rafinerii ropy naftowej, tzw. koksu naftowego. Dwie w Europie - jedna w Holandii i jedna w Hiszpanii - zostały zamknięte. Jednak nie z powodów ograniczeń technicznych, ale z powodów ekonomicznych. Koszty wytwarzanej w ten sposób energii są niekonkurencyjne. Porównując to do polskich realiów: jeśli dzisiaj na giełdzie można kupić energię w cenie 170 zł za MWh, to w przypadku instalacji opartych na zgazowaniu węgla ta cena przekraczałaby 250 zł za MWh. To wcale jednak nie musi oznaczać, że ta technologia nie może być perspektywiczna. Tak jak w każdym przypadku, na początkowym etapie rozwoju, kiedy zastosowanie nie jest zbyt szerokie, koszty, głównie inwestycyjne, są kilka razy wyższe – argumentuje prof. nadzw. Marek Ściążko, sekretarz naukowy w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu.

Jak podkreśla naukowiec, szansą dla tej technologii jest m.in. fakt, że w przypadku układów zgazowania usuwanie CO2 ze spalin jest dwa razy tańsze niż w przypadku konwencjonalnych elektrowni parowych. Dlatego, jeśli zostanie utrzymana dotychczasowa polityka Unii Europejskiej, która przewiduje coraz większe opłaty za emisję CO2, to wytwarzanie energii elektrycznej w oparciu o zgazowanie węgla mogłoby stać się konkurencyjne. Taką granicą opłacalności jest 40 euro za tonę CO2.

Pomysł Japończyków
Jeszcze inny pomysł na rozwój technologii zgazowania węgla i produkcji energii elektrycznej mają Japończycy. W Japonii działa już instalacja doświadczalna, która wytwarza prąd ze stosu ogniw paliwowych napędzanych wodorem. Wykorzystywany w niej wodór jest otrzymywany w wyniku zgazowania węgla. Zaletą tego rozwiązania jest bardzo wysoka sprawność, sięgająca 60 proc., choć to dopiero raczkująca technologia.

- Kiedy w latach 90. zaczął się rozwój wielkoskalowych instalacji zgazowania węgla do produkcji prądu, podjęto takie projekty, bo dawały bardzo wysoką sprawność rzędu 48-50 proc. To było bardzo dużo, w porównaniu z energetyką konwencjonalną, w przypadku której ten wskaźnik sięgał maksymalnie 42 proc. Od tego czasu sprawność energetyki konwencjonalnej wzrosła do 50 proc., co zmniejszyło zainteresowanie zgazowaniem. Trudno powiedzieć, jaka będzie przyszłość tej technologii. Póki co te instalacje nie „przeskoczyły” skali i mają moc maksymalnie 250 MW. Podczas gdy tradycyjne bloki węglowe mają moc 1000 MW, taką samą sprawność i dodatkowy atut, jakim jest elastyczność. W przypadku ograniczonego zapotrzebowania można zmniejszać moc do 40 proc. Instalacje oparte na zgazowaniu węgla takiej elastyczności nie mają – konkluduje naukowiec z IChPW.