fot: jpower.co.jp
Jedna z nowoczesnych japońskich elektrowni węglowych Isogo
fot: jpower.co.jp
Czy można mówić o „bezdymnych kominach” elektrowni węglowej? Japońscy inżynierowie są tego pewni, a na dowód pokazują siłownię Isogo, której 200-metrowy komin góruje nad Jokohamą. Planują budowę elektrowni na węgiel o sprawności 55 procent. Ma to nastąpić już w 2025 r.
Isogo wytwarza rocznie ok. 8,1 TWh elektryczności – ok. 30 proc. zapotrzebowania metropolii liczącej 3,7 mln mieszkańców. Uruchomiona w latach 60. XX w. elektrownia węglowa ma dziś najwyższą na świecie sprawność - 45 proc. Wszystko dzięki technologii USC, którą opatentowała japońska firma Electric Power Development Co.
- Isogo to historia zmagań o wyciśnięcie maksymalnej temperatury i ciśnienia pary do napędu turbogeneratora. Z tej samej ilości paliwa powstaje wtedy więcej prądu. To ekonomiczne i korzystne dla środowiska – tłumaczy Hiroshi Sasatsu, menedżer Isogo, na portalu japońskiego Ministerstwa Gospodarki, Handlu i Przemysłu.
Rewolucja USC
Pierwsze testy technologii USC zaczęto z pomocą japońskiego rządu w latach 80. XX w. Poszukiwano materiałów, które zniosą ogromne ciśnienia i temperatury.
- Krok po kroku, sprawdzając rozwiązania w praktyce, wdrażaliśmy je komercyjnie. W elektrowni cieplnej potrzeba na to długich lat. Nie chodzi tylko o stabilną produkcję prądu, ale też obsługę i utrzymanie siłowni – mówi Sasatsu.
Dwa bloki z lat 60. o łącznej mocy 530 MW zastąpiono w 2002 i 2009 r. nowymi jednostkami po 600 MW mocy każda. Temperaturę strumienia pary udało się podnieść z 560 do ok. 600 st. C. Jej ciśnienie wzrosło z 16,6 MPa do 25 MPa.
W trosce o środowisko
- Istnieją dwie perspektywy, globalna i miejscowa, spojrzenia na ochronę środowiska naturalnego. Ze względu na świat przyjmujemy zadanie redukcji dwutlenku węgla przy pomocy wysokowydajnych technologii. Ze względu na troskę o środowisko lokalne absolutnym obowiązkiem jest usunięcie substancji zanieczyszczających powietrze nad tak dużym miastem, jakim jest Jokohama. Już w 1964 r. J-Power i gmina zawarły pierwsze w Japonii porozumienie środowiskowe. Stanowi ono model dla innych porozumień gmin z przemysłem. Po wymianie bloków na nowsze, największą wagę przywiązujemy do usuwania tlenków azotu (powodujących smog fotochemiczny) oraz tlenków siarki - przyczynę kwaśnych deszczy, jak też pyłów i sadzy – wyjaśnia Hiroshi Sasatsu.
W Isogo pracuje pierwsza japońska instalacja suchego odsiarczania, która usuwa ponad 95 proc. tlenków siarki, a urządzenia denitryfikujące radzą sobie z 90 proc. tlenków azotu. Elektrofiltry wychwytują ponad 99 proc. pyłów. Dane z monitoringu zanieczyszczeń w trybie on-line trafiają na komputery w siedzibie władz miejskich.
Wyścig trwa nadal
Sprawność cieplna japońskich elektrowni węglowych jest niepobita i bardzo trwała (zdolność generacji prądu bez pogorszenia parametrów przez kolejne dekady). Średnio od kilku lat nie spada poniżej 40 proc. W Europie do tego progu zbliżają się elektrownie niemieckie (oraz nowe polskie). Około 36 proc. sprawności mają bloki w USA i Korei Południowej. Trochę gorzej (ale z wyraźnym trendem w górę) wypadają Chiny. Sprawność siłowni węglowych w Australii spadła poniżej 35 proc. W Indonezji wynosi średnio ponad 30 proc., a w Indiach nie przekracza granicy 30 proc.
Japończycy nie spoczęli na laurach po wdrożeniu USC i pracują nad A-USC (Advanced Ultra-Supercritical, zaawansowaną technologią USC o sprawności 48 proc.). Temperatura pary ma wzrosnąć do 700 stopni Celsjusza, a największym kłopotem są odpowiednio trwałe materiały odporne na ciepło i ciśnienie.
W planach inżynierowie mają dwa kolejne hity. Po pierwsze technologię IGCC ze sprawnością także 48 proc. IGCC (integrated gasification combined cycle – połączony cykl ze zintegrowanym zgazowaniem węgla) ma blok gazowo-parowy i turbinę gazową, można zasilać go rodzajami węgli, które trudno spalić w tradycyjnych elektrowniach. Zarówno IGCC, jak i A-USC mają być wdrażane komercyjnie od 2020 r.
Dekadę później według japońskich projektów nastąpi czas technologii IGFC (integrated gasification fuel cells), będącej połączeniem IGCC z ogniwami paliwowymi. Sprawność podskoczy do 55 proc. Szacuje się, że wynik ten Japończycy osiągną w 2025 r.
Dlaczego węgiel?
Inżynierowie i politycy z Kraju Kwitnącej Wiśni nie mają wątpliwości, że dzięki nowoczesnym technologiom spalania węgiel będzie jednym z ich podstawowych paliw do wytwarzania prądu.
- Węgiel w technologiach USC daje bezkonkurencyjną, najwyższą z możliwych wydajność produkcji elektryczności. Jego ceny w porównaniu do wahań cen ropy naftowej i gazu są względnie stabilne.
Jedynym realnym problemem spalania węgla są emisje dwutlenku węgla. Dlatego uwagę przyciąga też gaz płynny LNG. Byłby najbardziej perspektywiczny, gdyby nie problemy z magazynowaniem i bezpieczeństwo dostaw - tłumaczą japońscy eksperci energetyczni.
- Węgiel postrzegany jest jako paliwo szczególnie szkodliwe dla środowiska przez skojarzenia z zadymieniem i sadzą. Ten obraz jednak należy bezpowrotnie do przeszłości. Elektrownie węglowe w Japonii osiągnęły praktycznie etap bezdymności - dodają energetycy w Jokohamie.
