Τεχνολογίες δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από θερμικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Carbon dioxide (CO2) capture technologies in thermal power plants (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Τόκας, Δημήτριος
  3. Περιβαλλοντικός Σχεδιασμός Έργων Υποδομής (ΠΣΕ)
  4. 24 Σεπτεμβρίου 2018 [2018-09-24]
  5. Ελληνικά
  6. 91
  7. Ιωαννίδης, Θεόφιλος
  8. Παπαευθυμίου, Σπυρίδων | Ζέρβας, Ευθύμιος
  9. Δέσμευση CO2 | CO2 Capture | Σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας | Power Plants | Τεχνολογίες δέσμευσης CO2 | CO2 capture technologies | Χημική απορρόφηση με αμίνες | Amine based chemical absorption | Δέσμευση με μεμβράνες | Membrane based separation
  10. 13
  11. 55
  12. Περιέχει: πίνακες, διαγράμματα, εικόνες
    • Η μείωση των εκπομπών CO2 από πάσης φύσεως ανθρωπογενείς δραστηριότητες έχει γίνει θέμα εκτενούς ερευνητικής δραστηριότητας παγκοσμίως. Ένα πολύ μεγάλο ποσοστό από τις συνολικές εκπομπές CO2 οφείλεται στους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και κυρίως σε σταθμούς όπου γίνεται καύση ορυκτών καυσίμων. Για τη δέσμευση CO2 από τις υφιστάμενες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πιο βιώσιμη μέθοδος θεωρείται μέχρι σήμερα η τεχνολογία δέσμευσης μετά την καύση γιατί μπορεί να εφαρμοστεί με μικρότερες τροποποιήσεις στις εγκαταστάσεις και άρα με το μικρότερο δυνατό κόστος. Η χημική απορρόφηση ή η διεργασία διαχωρισμού με μεμβράνες είναι οι τεχνολογίες που είναι πιο πιθανό να εφαρμοστούν στο άμεσο μέλλον, αλλά είναι ακόμη αρκετά ενεργοβόρες. Η παρούσα εργασία εξετάζει το βασικό σχεδιασμό των διεργασιών χημικής απορρόφησης με αμίνες, τη διεργασία διαχωρισμού μέσω μεμβράνης και την τεχνολογία καύσης με καθαρό οξυγόνο. Επιπλέον συνοψίζονται κάποιες ενεργειακές και οικονομικές εκτιμήσεις από τη βιβλιογραφία για αυτές τις τεχνολογίες. Διαπιστώθηκε ότι στο συνήθη βαθμό δέσμευσης CO2 (90%) η διεργασία διαχωρισμού μέσω μεμβράνης δεν παρουσιάζει πλεονέκτημα σε σύγκριση με τη διεργασία χημικής απορρόφησης, που βασίζεται στη μονοαιθανολαμίνη όσον αφορά το συνολικό ενεργειακό κόστος. Παρ’ όλες τις προσπάθειες βελτιστοποίησης, ακόμη δεν έχει αναιρεθεί το γεγονός ότι οι υπάρχουσες τεχνολογίες δέσμευσης και αποθήκευσης CO2 θα επιβαρύνουν σημαντικά τους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, εκτός και αν υπάρξει στήριξη από την αρμόδια πολιτική ηγεσία με τη μορφή επιδοτήσεων ή την επιβολή υψηλότερων προστίμων για τις εκπομπές ρύπων. Τα τελευταία χρόνια, τα υβριδικά συστήματα με συνδυασμό περισσοτέρων από μιας τεχνολογίας δέσμευσης φαίνεται να αποτελούν μια νέα τάση σχεδιασμού. Τα συστήματα αυτά ωστόσο βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο και χρήζουν περαιτέρω έρευνας.
    • Reducing CO2 emissions (greenhouse gas emission) from human activity has become a worldwide research topic. Of all the sources of CO2 emissions, power plants burning fossil fuels and more specifically coals, contribute mostly and do therefore have a very big impact on the global warming. In order to capture CO2 from existing coal fired power plants, post combustion technology is considered the most viable method today, because it can be retrofitted to the plants with minimum modifications and smaller loss of efficiency when compared with alternative technologies. Chemical absorption and scrubbing process are the technologies that are most likely to be implemented in the near future but both are rather energy intensive. Membrane based CO2 separation process is introduced to be a competitive substitution for conventional chemical absorption technology the last few years. This master thesis reviews the basic process designs of, chemical absorption, membrane based separation processes for CO2 capture and oxy-fuel combustion with air separation, as well as relevant optimization methods including optimizing operational parameters, process modifications, membrane module types etc. In addition, some energetic and economic estimates from available literature for CO2 capture technologies are presented. It is found that membrane-based separation process does not offer obvious advantage over amine-based chemical absorption process at the typical 90% CO2 capture degree in terms of both energy consumption and cost. Furthermore various optimization methods have not changed the fact that even the most mature carbon capture technologies will lay burdens (efficiency loss) on power plants unless they can get enough support and allowances from the government. In recent years, hybrid system with the target of utilizing more than one single capture technology seems to be a new direction from the perspective of capture process design. However, their effective development up to industrial ground is not ready to be deployed yet and further research is required.
  14. Αναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές