FUTURE EU ENERGY MIX - WILL COAL PLAY AN IMPORTANT ROLE? Andrzej Ziębik Gliwice, 29 maja 2006

1. FUTURE EU ENERGY MIX -WILL COAL PLAY AN IMPORTANT ROLE? Andrzej Ziębik Gliwice, 29 maja 2006

2. INNOWACYJNY ŚLĄSKI KLASTER CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCHNauka KLASTER System innowacyjny węglowo – energetyczny wpisany w Strategię Rozwoju Województwa Śląskiego Spójność działań w zakresie ·rozbudowy i unowocześnienia systemów energetycznych, ·wzrostu innowacyjności w sektorze węglowo - energetycznym ·poprawy jakości środowiska naturalnego, ·edukacji energetyczno – ekologicznej.

3. RAMOWY ZAKRES DZIAŁANIA w obszarze nauki ·innowacje technologiczne w kierunku poprawy efektywności energetycznej użytkowania węgla - nadkrytyczne i ultranadkrytyczne parametry w technologiach pyłowych, - techniki fluidalne, - zintegrowane układy ze zgazowaniem węgla ·układy skojarzonego wytwarzania ciepła i elektryczności z rozwinięciem w kierunku poligeneracji

4. RAMOWY ZAKRES DZIAŁANIA w obszarze nauki ·procesy ekologicznego spalania węgla połączone z usuwaniem i magazynowaniem CO2; współspalanie biomasy, ·badania wyprzedzające w zakresie produkcji wodoru i zastosowania ogniw paliwowych, ·technologie bezpiecznego wydobywania i uszlachetniania węgla; zmniejszenie uciążliwości szkód górniczych, ·uwarunkowania społeczne pozyskiwania i ekologicznego wykorzystania węgla.

6. Technologie do roku 2030: ·nadkrytyczne i ultra-nadkrytyczne siłownie z kotłami pyłowymi (w tym projekt AD 700 – 37,5 MPa, 700/720°C), ·siłownie z cyrkulacyjnymi, atmosferycznymi kotłami fluidalnymi (w tym projekt ALSTOM 600 MWe z parametrami nadkrytycznymi), ·układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem węgla.

7. TECHNIKA PYŁOWA – PARAMETRY NADKRYTYCZNE  Stan techniki ·nadkrytyczne i ultranadkrytyczne technologie pyłowe są obecnie efektywną, sprawdzoną i niezawodną technologią ze sprawnościami maksymalnymi  47% 50%, ·dojrzałość tej technologii jest na takim poziomie, że dalszy rozwój polega raczej na doskonaleniu niż na przełomowych odkryciach, ·istnieje możliwość przystosowania tej technologii do systemów o zbliżonej do zera emisji CO2.

8. TECHNIKA FLUIDALNA – ATMOSFERYCZNE PALENISKA CYRKULACYJNE Stan techniki ·technologia z atmosferycznymi cyrkulacyjnymi kotłami fluidalnymi jest dojrzała dla bloków o mniejszej mocy w porównaniu z technologią pyłową, ·jest to technologia alternatywna w stosunku do technologii pyłowych zdolna wykorzystywać niskokaloryczne paliwa stałe, biomasę i odpady, ·technologia ta jest sprawdzona do mocy ~ 300 MWe, jest ostatnio przystosowana do implementacji kotła z parametrami nadkrytycznymi (460 MWe) i jest opanowana na etapie komercyjnego projektu 600 MWe.

9. TECHNIKA FLUIDALNA – ROZWÓJ ·zwiększenie skali do 600 – 800 MWe, ·projektowanie w kierunku poprawy zwartości konstrukcji (compact system), ·rozszerzenie zakresu elastyczności paliwowej, ·wprowadzenie parametrów ultra – nadkrytycznych, ·poprawa efektywności usuwania SO2, ·obniżenie zużycia sorbentu, ·rozwój komercyjnego użytkowania odpadów, ·wprowadzenie instalacji usuwania CO2.

10. ZINTEGROWANE UKŁADY GAZOWO – PAROWE ZE ZGAZOWANIEM WĘGLA  Stan techniki ·różne technologie zgazowania węgla były i są pomyślnie demonstrowane w skali komercyjnej lecz nie osiągnęły jeszcze zadawalającej rocznej dyspozycyjności, ·główny problem dla układów zgazowania węgla stanowią koszty kapitałowe oraz niepewność eksploatacyjna, ·układy zgazowania są obecnie komercyjnie używane w wielu elektrowniach na świecie; obecnie nie mogą jeszcze konkurować z dużymi nowoczesnymi elektrowniami na parametry nadkrytyczne oraz z dużymi układami fluidalnymi.

11. Problem ograniczenia emisji CO2: ·koszt usuwania CO2 i jego magazynowania w przypadku czystych technologii węglowych jest konkurencyjny w stosunku do dróg bazujących na odnawialnych źródłach energii, ·zwiększenie sprawności wytwarzania energii elektrycznej jest niezbędne zarówno z punktu widzenia poszanowania zasobów, jak i obniżenia emisji CO2, ·współspalanie węgla i biomasy stanowi drogę do ograniczenia emisji CO2, ·gazyfikacja węgla zapewnia zrównoważony sposób do rozwoju energetyki wodorowej.

12. „ZERO” EMISYJNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Elektrownie opalane paliwami kopalnymi są odpowiedzialne za 1/3 globalnej emisji CO2. Zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie. Węgiel będzie dalej przeważającym paliwem w produkcji elektryczności. To samo dotyczy w krótszym horyzoncie czasowym gazu ziemnego. Jeżeli nie będzie instalacji usuwania i magazynowania CO2 jego udział w atmosferze będzie wzrastał, co grozi nasileniem efektu cieplarnianego. Czyste technologie energetyczne, przede wszystkim technologie pyłowe i układy ze zgazowaniem węgla powinny ulec przekształceniu w „zero” emisyjne technologie energetyczne.

13. Przykłady nowych koncepcji w węglowych technologiach energetycznych w aspekcie przejścia do ZET Oxy-coal (oxy-fuel combustion) – spalanie węgla w mieszaninie tlenu technicznego i recyrkulujących spalin – wzrost koncentracji CO2 w spalinach – zwiększenie efektywności usuwania CO2. Układy hybrydowe (przykłady) Układy ze zgazowaniem węgla z ciśnieniowym kotłem fluidalnym Zintegrowane układy zgazowania węgla i ogniwa paliwowe Chemical Looping Combustion

14. Placówki naukowe – członkowie Klastera POLITECHNIKA ŚLĄSKA a w szczególności Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Wydział Górnictwa i Geologii Wydział Chemiczny Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA INSTYTUT CHEMICZNEJ PRZERÓBKI WĘGLA INSTYTUT INŻYNIERII CHEMICZNEJ PAN Placówki naukowe – partnerzy Klastera AKADEMIA GÓRNICZO – HUTNICZA POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

15. Plan działania A.Ocena stanu wiedzy i potencjału naukowego w śląskich placówkach naukowo-badawczych w zakresie: ·czyste technologie węglowe, ·ekologiczne spalanie węgla, ·kogeneracja i poligeneracja, ·sekwestracja CO2, ·wodór z węgla, ·czysty węgiel. B.Przegląd prac naukowo-badawczych wykonanych w ostatnim okresie w wymienionych dziedzinach przez śląskie placówki naukowo-badawcze.

16. Plan działania C. Współpraca z partnerami przemysłowymi w celu określenia potrzeb przemysłu w zakresie czystych technologii węglowych. Organizacja spotkań roboczych naukowo-przemysłowych. D. Organizacja WSZECHNICY AKADEMICKIEJ WĘGIEL – ENERGIA FINALNA – ŚRODOWISKO Miejsce Centrum Edukacyjno-Kongresowe Politechniki Śląskiej Zgoda JM Rektora z 15 marca 2006

17. Plan działania E.Ścisła współpraca z Platformami Technologicznymi ZRÓWNOWAŻONE SYSTEMY ENERGETYCZNE I CZYSTA KARBOENERGIA Koordynator: Profesor Janusz LEWANDOWSKI PPT WODORU i OGNIW PALIWOWYCH EUROPEAN TECHNOLOGY PLATFORM ZERO EMISSION FOSSIL FUEL POWER PLANTS Professor Kurt Haege 

18. Plan działania F. Przygotowanie wspólnych inicjatyw projektów technologicznych do VII Programu Ramowego Unii Europejskiej: ·technologia pyłowa; parametry nadkrytyczne; spalanie w atmosferze modyfikowanej tlenem, ·technologia fluidalna z udziałem tlenu, ·zintegrowane układy zgazowania węgla; poligeneracja; wodór z węgla, ·sekwestracja CO2.

19. Plan działania G. Udział w projektach zamawianych • ·chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla, • ·inżynieria procesów ograniczania emisji oraz utylizacji gazów szkodliwych i cieplarnianych, • ·nadkrytyczne bloki węglowe, • energetyczne użytkowanie biomasy, • ocena potencjału kogeneracji w Polsce.

20. Plan działania H. Współpraca zagraniczna Wykorzystanie dotychczasowych kontaktów zagranicznych Członków Klastera oraz Nowych Partnerów w dziedzinach ujętych w ramowym zakresie działania Klastera Zacieśnienie współpracy naukowo-badawczej z ośrodkami naukowo-badawczymi oraz przemysłem i samorządami lokalnymi Czech i Niemiec w zakresie czystych technologii węglowych Cel Przygotowanie wspólnych inicjatyw projektów technologicznych do VII Programu Ramowego UE

21. Plan działania I. Gremia decyzyjne i doradcze Powołanie Rady Naukowej Klastera Utworzenie zespołu ekspertów w dziedzinie czystych technologii węglowych Powołanie grup roboczych ekspertów Cel najbliższy Nadzór merytoryczny nad opracowaniem założeń do dokumentu „Podstawy strategii innowacyjnej dla czystej energii na bazie węgla”

22. Plan działania J.Opracowanie polskiego programu badawczego Czyste Technologie Węglowe Mapa drogowa Czystych Technologii Węglowych Ścieżki przejścia do Zero Emisyjnych Technologii Cel nadrzędny „ŚLĄSKA DOLINA CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH” -szansa dla Polski  Professor Louis Jestin (EDF) “Polska musi obrócić wady węgla w jego zalety poprzez objęcie przewodnictwa w dziedzinie nowoczesnych czystych technologii opartych na węglu” (ENERGETYKA – zt NR IV – 2004)