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Strom aus Kohle gewinnen, ohne sie auszugraben
Die direkte Umwandlung von Kohle im Boden in sauber verbrennende Gase könnte enorme Vorteile für die Umwelt haben – nicht zuletzt die Vermeidung destruktiver Bergbaubetriebe. Das Problem ist, dass die Technologie zur unterirdischen Kohlevergasung noch in den Kinderschuhen steckt.
Wirklich saubere Kohle: Swan Hills Synfuels erzeugt in seiner unterirdischen Vergasungsanlage nordwestlich von Edmonton ein sauber verbrennendes Gasgemisch aus Kohle. Das Unternehmen will mit dem Gas 300 Megawatt Strom erzeugen und das dabei entstehende Kohlendioxid in Albertas Ölfeldern speichern.
Jetzt sagt die Regierung von Alberta, dass sie 285 Millionen kanadische Dollar (271 Millionen Dollar) für ein Kohlevergasungsprojekt der in Calgary ansässigen Swan Hills Synfuels bereitstellen wird, das die tiefste Operation aller Zeiten zur Stromerzeugung aus Kohle umfasst – ohne sie auszugraben.
Frühere Demonstrationen der Technologie haben Kohleflöze bis zu einer Tiefe von 1.000 Metern unter der Oberfläche in sauber verbrennendes Gas verwandelt. Im Gegensatz, Swan Hills Synfuels Das 1,5-Milliarden-C$-Projekt sieht vor, 1.400 Meter in die Tiefe zu reichen. Arbeiten in dieser Tiefe könnten die Gefahr einer Grundwasserverschmutzung durch die schwelende, sich zersetzende Kohle verringern. Wir haben 800 Meter Gestein – ein Großteil davon undurchlässig – zwischen uns und Süßwasser-Aquiferen, sagt Doug Shaigec, Präsident von Swan Hills.
Darüber hinaus könnte die Technologie, wenn die Technologie in tiefere Kohleschichten vordringen kann, Zugang zu viel mehr fossilen Brennstoffen ermöglichen, sagt Julio Friedmann, Projektleiter für Kohlenstoffmanagement beim Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien.
Wenn das Projekt 2015 startet, hofft Swan Hills, 300 Megawatt Strom aus seinem Kohlegas zu erzeugen und gleichzeitig über 1,3 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr zu verkaufen. Das CO2 könnte von Ölproduzenten genutzt und schließlich in Ölquellen gespeichert werden. Dies könnte dazu führen, dass bis 2020 10 bis 20 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr gespeichert werden. Dies würde Alberta helfen, sein 2020-Ziel einer CO2-Abscheidung von 25 bis 30 Millionen Tonnen pro Jahr zu erreichen. laut einem Bericht einer Allianz kanadischer Industrieunternehmen im letzten Monat .
Pilottests von Swan Hills bestätigen laut Shaigec die Realisierbarkeit dieser Versprechen. Er sagt, das Pilotprojekt habe mit zwei benachbarten Bohrlöchern im Abstand von 50 bis 60 Metern, die mit den gleichen Richtungsbohrtechniken im Kohleflöz installiert wurden, hervorragendes Gas produziert, wie dies bei der beschleunigten Produktion von Erdgas aus Schieferlagerstätten der Fall ist.
Sauerstoff wird durch die Zufuhrbohrung getrieben und das Kohleflöz wird entzündet, wodurch die Temperatur auf 800 bis 900 °C und der Druck auf fast 2.000 PSI erhöht wird. Unter diesen Drücken reagieren der Sauerstoff, die Kohle und das salzhaltige Wasser (in der Kohle vorhanden und auch über den Förderbrunnen injiziert) zu einem Gas, das zu etwa einem Drittel aus Methan und zu zwei Dritteln aus Wasserstoff besteht, zusammen mit etwas Kohlenmonoxid und Kohlenstoff Dioxid. Das Gas wird über die angrenzende Förderbohrung an die Oberfläche gesogen, wo das Kohlenmonoxid in Wasserstoff und CO2 umgewandelt und das gesamte CO2 entfernt wird.
Shaigec ist verschwiegen darüber, wie es Swan Hills gelungen ist, einen Gasfluss zwischen seinen Bohrlöchern zu erreichen, angesichts der geringen Durchlässigkeit der Kohle, die unter 1.400 Metern Gestein zerquetscht wird. Wir haben mechanische Mittel verwendet, um einen angemessenen Kommunikationsweg zwischen den Bohrlöchern herzustellen, sagt er, unter Verwendung von Standardbohr-, Abschluss- und Stimulationstechniken. Die mechanische Standardmethode zur Stimulierung der Schiefergasförderung ist das Aufbrechen von Gestein mit Hochdruckwasser.
Gut Paare: Gerichtete Bohrungen führen zwei benachbarte Bohrlöcher in das 1.400 Meter lange Kohleflöz der Pilotanlage von Swan Hills Synfuels in Alberta. Sauerstoff und Wasser, die in ein Bohrloch geleitet werden, verursachen eine Vergasungsreaktion, die sauber verbrennendes synthetisches Gas in das andere Bohrloch schickt.
Shaigec sagt, dass etwa 20 Bohrlochpaare ausreichend synthetisches Gas erzeugen sollten, um ein 300-Megawatt-Kraftwerk zu speisen, das Swan Hills mit einem noch nicht ausgewählten kommerziellen Partner bauen will. Die Anlage wird baugleich mit einem konventionellen Erdgas-Kombikraftwerk sein, mit nur geringfügigen Anpassungen an der Gasturbine, um das Gemisch aus Wasserstoff und Methan aufzunehmen. Dank dieses wasserstoffreichen Mixes wird die Anlage nur noch 250 Kilogramm CO2 pro Megawattstunde Strom produzieren. Das Ergebnis, so Shaigec, wird ein Strom sein, der weitaus sauberer ist als Albertas konventionelle Erdgas- und Kohlegeneratoren, die etwa 400 und 1.000 Kilogramm pro Megawattstunde freisetzen.
Die Konkurrenten von Swan Hills hoffen unterdessen, ihre eigenen kohlenstoffarmen Kraftwerke bauen zu können, indem sie das Risiko einer Grundwasserverschmutzung managen. in Montreal ansässig Laurus-Energie wartet auf die Genehmigung zum Anzünden von Bohrlöchern, die es in ein 200 Meter tiefes Kohleflöz im Drayton Valley in Alberta gebohrt hat. Das Alberta Geological Survey und das Energy Resources Conservation Board der Provinz kamen in einer in diesem Sommer veröffentlichten Überprüfung zu dem Schluss, dass Bedenken hinsichtlich der Grundwasserverschmutzung durch den Betrieb bestehen, und nannten die Bedenken ein potenzielles Hindernis.
Rebecca McDonald, CEO von Laurus, besteht darauf, dass sich die Technologie ihres Unternehmens, die von Ergo Exergy, dem Firmengeschwister von Laurus, entwickelt wurde, bei mehrjährigen kontinuierlichen Verbrennungen in Australien und Südafrika als sicher erwiesen hat. Der Schlüssel, sagt sie, sei die ständige Überwachung des Grundwassers und das Management des Prozesses, um sicherzustellen, dass Wasser aus den umgebenden Schichten in den Reaktor einfließt und nicht abfließt. Unterdruck auf die Naht bedeutet, dass Schadstoffe dort nicht austreten und das Grundwasser verunreinigen können, sagt McDonald.
Swan Hills geht davon aus, dass sein Projekt mit Erdgas- und Kohlekraftwerken konkurrenzfähig sein wird, die ihre CO2-Emissionen nicht abfangen. Wir positionieren diese Generation nicht nur aus ökologischer Sicht, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht als die Ressource der Wahl, was bedeutet, dass sie in der zweiten Hälfte des nächsten Jahrzehnts sowohl mit konventioneller Kohle als auch mit erdgasbefeuerter Erzeugung konkurrieren kann, sagt Shaigec .
Der Verkauf von Kohlendioxid an Ölproduzenten wird von entscheidender Bedeutung sein, sagt Shaigec. Und er räumt ein, dass eine Politik der Regierung, die CO2 bepreist, nur helfen kann. Wir sind nicht allzu genau darüber, wie dies letztendlich aussehen wird, solange wir gleiche Wettbewerbsbedingungen für Projekte sehen, die die Abscheidung und Speicherung von CO2 praktizieren.