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Der folgende Kommentar von Corwyn Bruce, P.Eng., ist eine Erklärung im Namen des International CCS Knowledge Centre.
Die Definition von Erfolg? Wenn die Anlage durchgängig 90 Prozent des CO2 abscheidet, würde ich sagen, dass sie es geschafft haben.
REGINA, Saskatchewan , Sept. 04, 2020 (GLOBE NEWSWIRE) -- Mit Schwerpunkt auf den Auswirkungen der Ölpreise auf die Entscheidung von Petra Nova, die Aktivitäten im Bereich der CO2-Sequestrierung (auch CCS, englisch für „Carbon Capture and Storage“) einzustellen, möchte ich gezielt den operativen Erfolg der Anlage in den Vordergrund rücken.
Stille Bewertungen, die durch fundierte technische Überprüfungen erreicht wurden, fehlt häufig die Anerkennung, die für Innovation, Umrüstung und Optimierung verdient wäre. Dies ist bei der CCS-Einrichtung bei Petra Nova (einer gemeinsamen Initiative von NRG & JX Nippon) der Fall. Einige Kommentare zu der Einrichtung besagen, dass es in den ersten drei Jahren viele Ausfallzeiten gab. Wenn Sie es jedoch von jemandem hören möchten, der vor Ort war, kann ich Ihnen sagen, dass dieses Projekt gefeiert werden sollte.
Ich habe die Möglichkeit, eine einzigartige Perspektive zu bieten, da ich Teil des Entwicklungsteams war, das das Kohlenstoffabscheidungssystem in der CCS-Anlage von Boundary Dam 3 (BD3) von SaskPower entworfen und gebaut hat. Durch die Integration in ein Kohlekraftwerk wurde es zur allerersten Anlage dieser Art auf der Welt. Ich habe auch das Privileg, nicht nur weiterhin in Bezug auf die Optimierung dieser Anlage beraten zu dürfen, sondern auch ein Team im International CCS Knowledge Centre zu leiten, das die weltweit gewonnenen Erkenntnisse veröffentlicht, um die Bereitstellung von CCS-Einrichtungen der nächsten Generation zu unterstützen und zu helfen, die globalen Klimaziele zu erreichen.
Es ist zwar wichtig zu verstehen, dass es möglicherweise externe hindernde Faktoren gibt – wie Marktkräfte, Strompreise und der Ölpreis, die die Entscheidung beeinflusst haben, Petra Nova als Reserve stillzulegen. Ich möchte jedoch als Experte für die Kohlenstoffabscheidung die Realisierbarkeit der Technologie und warum sie funktioniert unterstreichen.
DIESE ANLAGE WURDE ENTWICKELT, UM IHRE ZIELE ZU ERREICHEN. UND DAS TUT SIE.
Die gute Nachricht ist, dass Petra Nova eine Abscheidungseffizienz von 92,4 % vermelden kann (Technischer Abschlussbericht zu Petra Novai, eingereicht beim US-Energieministerium), was nicht nur das Ziel von 90 % übertrifft, sondern auch auf die langfristige Zuverlässigkeit der Anlage in Bezug auf den Abscheidungsprozess hinweist. Die CCS-Anlage funktioniert gut und hat viele der Risikoelemente überwunden, die sich in anderen Installationen als Herausforderung erwiesen haben.
Tatsächlich ist die Abscheidungsanlage von Petra Nova eng an die Leistungsmetriken gebunden und übertrifft diese sogar in positiver Weise. Die Anlage macht also das, wofür sie gedacht war, und noch einiges mehr. Neben der höheren als erwarteten Abscheidungsrate sind folgende Punkte hervorzuheben: Der Stromverbrauch und Dampfbedarf sind geringer als erwartet, die CO2-Reinheit liegt über den erforderlichen 99 % hinaus und die Emissionsrate für flüchtige organische Verbindungen (VOC) liegt bei 2,8 Tonnen pro Jahr – was die Regeln in Titel 30 des Texas Administrative Code for the National Ambient Air Quality Standards für Ozon übertrifft.ii
Darüber hinaus liegt der Aminverbrauch im Bereich der Spezifikationen. Die in lösungsmittelbasierten Abscheidungssystemen verwendeten Aminchemikalien neigen dazu, abgebaut zu werden und ihre Fähigkeit zu verlieren, die chemischen Reaktionen zu vervollständigen, die das CO2 aus dem Rauchgasstrom abtrennen. Dies würde durch sinkende Abscheidungsraten, einen höheren Chemikalienersatz und höhere Wartungskosten belegt werden. Die Anlage zur CO2-Abscheidung in Petra Nova meldet kein Problem, während der Aminverbrauch höher als erwartet ist.
Ein Teil unserer Lernkurve bei BD3 bestand darin, das Unvorhergesehene zu meistern, das sich aus einem allerersten Projekt seiner Art ergibt. Wir konnten die Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessern, so dass wir uns auf die Erhöhung der Kapazität und die Senkung der Betriebskosten der Anlage konzentrieren konnten. Es scheint jedoch bei Petra Nova so zu sein, dass die Gesamtleistung der Anlage in Ordnung ist – besser als in Ordnung. Wenn sie also in Betrieb ist, kann sie ihre Ziele konsequent erreichen oder übertreffen. Der Austausch wertvoller Erkenntnisse ist Teil unseres Angebots an Petra Nova. Es ist wichtig, die Erfolge zu markieren und die CCS-Anlage weiterhin in Betrieb zu halten.
BEREIT UND VERFÜGBAR
Wie die Erfahrung bei BD3 zeigt auch die Verfügbarkeit der Abscheidungsanlage von Petra Nova eine stetige Verbesserung im Laufe der Zeit. Wenn wir über eine CCS-Anlage sprechen, sind Leistung, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit Teil dieses Gesprächs. Meistens und wie wir sowohl bei Petra Nova als auch bei BD3 gesehen haben, ist die Menge an abgeschiedenem CO2 kein notwendiger Indikator für die Zuverlässigkeit der Abscheidungsanlage. Tatsächlich hat sich gezeigt, dass Ausfallzeiten von vielen Problemen herrühren, die nicht mit der Abscheidungsanlage in Zusammenhang stehen. Vergessen wir nicht, dass das Kraftwerk Boundary Dam 2018 von einem schweren Sturm getroffen wurde oder dass der Hurrikan Harvey Ausfallzeiten in Petra Nova verursachte.
Bei der Prüfung der technischen Daten war der Prozess der CO2-Abscheidung nur für einen geringen Teil der Ausfalltage der Anlage verantwortlich. Im Jahr 2017, dem ersten Betriebsjahr von Petra Nova, war der Abscheidungsprozess – ähnlich wie bei jedem neuen Projekt, bei dem eine Startzeit erforderlich ist, um den Betrieb anzupassen – für 41 Tage Gesamtverlust verantwortlich (in Ganztagesäquivalenten). Im Jahr 2018 verringerte sich dies auf 34 Tage und im Jahr 2019 konnte es nochmals auf 29 Tage reduziert werden. Also, für eine Sekunde auf der Welt und als erste Anlage dieser Größenordnung entsprechen 29 von 365 Tagen einer Verfügbarkeit von 92-93 % – was nach nur drei Jahren Laufzeit eine großartige Sache ist! Insbesondere wenn man bedenkt, dass Anlagen in diesem Maßstab aufgrund ihrer Größe und Spezialität häufig lange Vorlaufzeiten erfordern, was die Zeit für Änderungen verlängern kann.
Die verbleibenden Ausfälle bei Petra Nova waren auf andere Faktoren zurückzuführen, insbesondere auf die KWK-Anlage, das Kohlekraftwerk, das Ölfeld und das Wetter. Es ist wichtig, die Zuverlässigkeit der CO2-Abscheidungsanlage nicht mit der einer KWK-Anlage zu verwechseln, die den Dampf für den Prozess liefert.
Im Juli zeigen die Aufzeichnungen von BD3, dass die CCS-Anlage für 99,8 % des Monats in Betrieb war und 1,5 Stunden lang stillstand, als ein Booster-Lüfter aufgrund von Problemen mit der Wasserkühlung vorübergehend anhielt.iii Im Juli wurden in der Anlage 75.503 Tonnen CO2 abgeschieden, mit einer durchschnittlichen täglichen Abscheidungsrate (als die Anlage in Betrieb war) von 2.435 Tonnen pro Tag und einer maximalen eintägigen Abscheidungsrate von 2.627 Tonnen.
Pionierprojekte wie BD3 und Petra Nova spielen eine wichtige Rolle. Sie bieten eine Plattform für wesentliche Verbesserungen in der nächsten Runde. Wie im Bericht über CCS der zweiten Generation, der Shand CCS-Machbarkeitsstudieiv, erwähnt, ergeben sich aus der Erfahrung Anpassungen im Design, um Leistungsverbesserungen auf Anhieb zu sehen.
WIR LASSEN DIE HERAUSFORDERUNGEN DER ERSTEN GENERATION HINTER UNS
Bei der weiteren Überprüfung des technischen Berichts von Petra Nova sahen wir uns bekannten Herausforderungen gegenübergestellt, da diese unsere Erfahrungen bei BD3 genau widerspiegelten. Viele der Dinge, die als Probleme auftraten und anschließend behoben wurden, waren auch im Fall von BD3 angegangen worden. Dies sind wichtige Erkenntnisse, die wir teilen möchten und gern in neuen Anlagen angewendet sehen würden, da diese vorbeugenden Maßnahmen die Sicherheit erhöhen und Kosten und Risiken senken.
Es ist wichtig zu beachten, dass die gemeldeten Zuverlässigkeitsprobleme, die in beiden Werken konsistent waren, alle mechanische Probleme waren (und nicht in Verbindung mit der Chemie standen). Die Zuverlässigkeit mechanischer Geräte in Industrieanlagen folgt typischerweise derselben Reifekurve. Dies sind großartige Neuigkeiten, da mechanische Probleme lösbar sind und tatsächlich inzwischen gelöst wurden. Dies hat sowohl unsere Erfahrung und unser Verständnis vertieft als auch die nächsten Designentwürfe mit Daten versorgt. In Zusammenarbeit mit allen, die eine CCS-Anlage bauen möchten, können wir sicherstellen, dass diese Probleme nicht wiederholt werden.
Beispielsweise können Ausfallzeiten durch Redundanz erheblich verkürzt werden. Bis es weltweit mehr CCS-Anlagen gibt, um mehr Wissen zu erlangen, sind einige Redundanzen kluge Überlegungen. Eine bemerkenswerte Redundanz war die Zuverlässigkeit von Platten- und Rahmenwärmetauschern, die sowohl bei Petra Nova als auch bei BD3 zu Leistungseinbußen und Ausfallzeiten beitrug. Bei BD3 wurde dies bis 2018 weitgehend behoben.
Ein weiteres Beispiel für ein Zuverlässigkeitsproblem, das beiden CCS-Anlagen gemeinsam ist, war die Entwicklung einer Skalierung auf der Rückseite der Booster-Lüfterflügel. Diese Skalierung verursachte Vibrationen und letztendlich eine Abschaltung der Reinigungsvorgänge. Seit der Lösung bei BD3 wurden wir konsultiert und haben Petra Nova und andere Kunden zu einer Lösung beraten, die einfach und kostengünstig zu implementieren ist.
Ein drittes Beispiel waren Probleme mit dem CO2-Kompressor-Ladeluftkühler aufgrund einer Nichtübereinstimmung in Bezug auf die Materialverträglichkeit. Obwohl sie sich bei Petra Nova und BD3 unterschiedlich manifestierten, hatten beide Probleme mit den Konstruktionsmaterialien für die CO2-Kompressor-Ladeluftkühler. Dies unterstreicht den Wert der praktischen Erfahrung und das wesentliche Wissen, das wir unseren Kunden bieten müssen, um die richtigen und robusten Materialien für die nächsten Anlagenkonstruktionen auswählen zu können.
Die Übereinstimmung in Bezug auf die Redundanz- und Zuverlässigkeitsprobleme weist auf drei wichtige Tendenzen hin: 1) Die Erfahrung zeigt die Notwendigkeit, die Technologie der ersten Generation zu überarbeiten, 2) der Erfolg und die Anpassungen zeigen, dass sich die Zuverlässigkeit im Laufe der Zeit verbessert, und 3) wir wissen jetzt, wie wir Probleme lösen und weiter lernen können – und so Fortschritte bei der CO2-Abscheidung der zweiten Generation machen.
DIE EMISSIONEN STEHEN NICHT STILL
Die Einstellung des Betriebs bei Petra Nova bedeutet, dass die Emissionen jetzt in die Atmosphäre abgelassen werden, während die Abscheidungsanlage im Leerlauf betrieben wird. CCS spielt im Energiesektor eine bedeutende Rolle für den Energieerzeugungssektor (der für 32 % der weltweiten CO2 Emissionen verantwortlich ist).v Um die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, müssen große, emissionsintensive Industrie- und Stromerzeugungsprozesse erheblich dekarbonisiert werden. CCS kann dies tun.
Aus wissenschaftlich-technischer Sicht ist es verblüffend, dass es zur Einführung neuer CCS-Einrichtungen und zum fortgesetzten Betrieb bestehender Einrichtungen noch kein klares „Ja“ gibt, wenn die Technologie nachweislich erfolgreich ist und sich schnell für eine einfache Bereitstellung mit reduzierten Risiken und Kosten entwickelt.
Corwyn Bruce ist Vice-President, Project Development and Advisory Services, des International CCS Knowledge Centre und verfügt über praktisches Fachwissen durch die Arbeit an der BD3-CCS-Einrichtung. Er ist Hauptautor der Shand CCS-Machbarkeitsstudie.
Über das International CCS Knowledge Centre (Knowledge Centre): Mit dem Auftrag, das globale Verständnis und den Einsatz von CCS in großem Maßstab zur Reduzierung der globalen Treibhausgasemissionen voranzutreiben, bietet das Knowledge Centre das Know-how zur Implementierung von CCS-Großprojekten sowie zur CCS-Optimierung durch die grundlegenden Erkenntnisse aus sowohl der vollständig integrierten Boundary Dam 3 CCS-Anlage als auch der umfassenden CCS-Studie der zweiten Generation, bekannt als Shand-Studie. Das seit 2016 unter der Leitung eines unabhängigen Gremiums tätige Knowledge Centre wurde von BHP und SaskPower eingerichtet. Weitere Informationen: https://ccsknowledge.com/
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198 - 10 Research Drive Regina, SK S4S 7J7
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i W.A. Parish Post-Combustion CO2 Capture and Sequestration Demonstration Project Final Technical Report, wie bei dem DOE eingereicht, https://www.osti.gov/biblio/1608572-parish-post-combustion-co2-capture-sequestration-demonstration-project-final-technical-report
ii Texas Commission on Environmental Quality, https://www.tceq.texas.gov/
iii SaskPower, BD3-Statusupdate: Juli 2020, 12. August 2020, https://www.saskpower.com/about-us/our-company/blog/bd3-status-update-july-2020
iv Shand-CCS-Machbarkeitsstudie, https://ccsknowledge.com/initiatives/2nd-generation-ccs---shand-study
v International Energy Agency, Perspektiven in der Energietechnologie 2017, https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2017
Ein Foto zu dieser Ankündigung ist verfügbar unter https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/9fb5e6d2-cd7e-42f3-8534-9a8c500efca0