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伯克利實(shí)驗(yàn)室嘗試CO2封存同時(shí)利用地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2011-09-21 來源:國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司

?? 由美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組,希望成為世界上首個(gè)利用二氧化碳通過地?zé)岚l(fā)電的團(tuán)隊(duì),他們還希望將二氧化碳永久存儲(chǔ)到地下。這個(gè)研究小組早些時(shí)候得到美國能源部500萬美元的資助開始設(shè)計(jì)和測試這項(xiàng)技術(shù)。伯克利實(shí)驗(yàn)室地球科學(xué)部表示,這是利用地?zé)峒訜岫趸紒磉M(jìn)行發(fā)電的首個(gè)項(xiàng)目。

研究人員的想法是將二氧化碳注入到地下三公里125℃的沉積層。在這些條件下,二氧化碳成為超臨界狀態(tài),這意味著它同時(shí)具有液態(tài)和氣態(tài)屬性。然后,二氧化碳被抽回地面,推動(dòng)汽輪機(jī),利用熱力發(fā)電。接著,再將二氧化碳注入到地下循環(huán)利用。隨著時(shí)間的推移,有一部分二氧化碳也會(huì)永久封存到地下。更多的二氧化碳會(huì)不斷注入到系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

這項(xiàng)技術(shù)可以幫助抵消地質(zhì)碳封存的成本。地質(zhì)碳封存是一項(xiàng)很有前途的減緩氣候變化的戰(zhàn)略,包括捕獲大型固定排放源的二氧化碳并注入到地下。這樣可以使化石燃料燃燒而不會(huì)釋放溫室氣體到大氣中,但是,這項(xiàng)技術(shù)成本昂貴。而且封存碳需要耗費(fèi)大量的電力,包括大型的泵和壓縮機(jī),他們開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)可以利用發(fā)電來降低其成本。這個(gè)方法還提供了一個(gè)挖掘地?zé)崮艿男路椒?。十多年來,伯克利?shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和其他理論認(rèn)為,超臨界的二氧化碳可以用來代替水。他們的工作表明,利用超臨界的二氧化碳從地下采熱比水更好。但一直沒有人嘗試這樣做。

在項(xiàng)目的第一階段,俄亥俄州Echogen電力系統(tǒng)公司將設(shè)計(jì)一種汽輪機(jī)來處理夾雜著碳?xì)浠衔锖退ㄔ诘叵码A段產(chǎn)生)的超臨界二氧化碳。得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家將分析整個(gè)壽命過程中對環(huán)境的影響。伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家將利用數(shù)值模型來預(yù)測隨著時(shí)間的推移,儲(chǔ)層中將如何滲透越來越多的二氧化碳。他們還將結(jié)合Echogen公司的輪機(jī)模型,通過耦合儲(chǔ)層模型來確定從二氧化碳可以抽取多少能量。

在項(xiàng)目的第二階段,研究組將建立和測試輪機(jī)。如果順利,他們將在“東南地區(qū)碳封存伙伴關(guān)系”框架下的Cranfield地區(qū)通過一次中試規(guī)模的測試來運(yùn)行該輪機(jī)。Cranfield地區(qū)地下三公里深的儲(chǔ)層已經(jīng)被證實(shí)是個(gè)理想的碳封存場地。測試所需的基礎(chǔ)設(shè)施都已經(jīng)到位,包括注射井和生產(chǎn)井。二氧化碳將通過得克薩斯州Denbury資源公司經(jīng)營的管道輸送。

目前,確定這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槊绹a(chǎn)生多少電力還為時(shí)尚早,這取決于碳捕集與封存運(yùn)行規(guī)模以及能夠加熱和儲(chǔ)存二氧化碳的儲(chǔ)層的可利用性等。該技術(shù)還將處理常規(guī)地?zé)崮茉聪到y(tǒng)所面臨的一個(gè)共同問題:注入到這些系統(tǒng)中的5%~10%的水由于通過孔隙空間而流失。在這種情況下,必須補(bǔ)充更多的水,這樣可能會(huì)用到備用不多的市政用水。這種方法是想讓一部分二氧化碳得到封存。他們的方法是通過一種漸進(jìn)損失的方法來封存發(fā)電廠排放的二氧化碳,而不是排放到大氣中。示范計(jì)劃就是要首次證明在減少溫室氣體排放的同時(shí)可以利用地?zé)崮墚a(chǎn)出清潔的基荷電力。(摘編自《先進(jìn)能源科技動(dòng)態(tài)監(jiān)測快報(bào)》)