hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) – jonka avulla hiili – ja kaasulaitokset voivat erottaa hiilidioksidin savukaasuistaan ennen niiden sitomista maanalaisiin altaisiin ja poistaa niiden vaikutuksen ilmakehään-on pitkään mainostettu tärkeänä teknologiana vähentää fossiilisia polttoaineita käyttävän energiainfrastruktuurin ympäristövaikutuksia, joka ei käytännössä ole katoamassa lähiaikoina, varsinkaan kehitysmaissa.

vuosien investoinneista ja kehityksestä huolimatta CCS on kuitenkin vielä kaukana vakiintuneesta teknologiasta, sillä parhaillaan tutkittavat prosessit kärsivät epävarmoista ympäristövaikutuksista (hiilidioksidin erottamiseen käytetty energia korvaa jonkin verran sen poistamisesta saatuja hyötyjä) ja epävarmasta liiketoiminnasta, joka koskee sen kaupallisen arvon laajaa käyttöönottoa.

CCS on the rocks, ehkä nyt on aika epätavanomaisille ideoille. Vain yhden tällaisen ajatuksen esitti äskettäin Aberdeenin yliopiston kemian tekniikan vanhempi lehtori, professori Tom Baxter.

Guardian-lehden korkean profiilin Keep it in the Ground-kampanjan innoittamana, joka pyrki vakuuttamaan teollisuuden ja hallitukset siitä, että hiilivetyvarat on jätettävä hyödyntämättä ilmaston lämpenemisen vaikutusten rajoittamiseksi, Baxter ideoi uuden idean – mitä jos öljy-ja kaasuesiintymät voitaisiin jättää maahan, mutta silti ne olisivat käytettävissä energiavarantona? Toisin sanoen, Mitä jos saisimme kakkumme ja söisimme sen myös?

Katso kaikki Power Technology-tiimin uutiskirjeet Rekisteröidy uutiskirjeisiimme rekisteröidy täällä

”minun ’keep it in the ground’ oli: ’joo, voisimme tehdä sen ja silti saada palkinnon, joka on siitä saatava energia'”, sanoo Baxter, jolla on useiden vuosikymmenten kokemus öljy-ja kaasuteollisuudesta, liityttyään British National Oil Corporationiin vuonna 1980 ja työskenneltyään sen yksityistetyille seuraajille Britoilille ja BP: lle. Hän tekee edelleen konsulttityötä alalla Genesis Oil & Gas Consultants-yhtiön teknisenä johtajana.

in-situ combustion and the offshore power plant concept

Baxterin idea, josta hän alun perin kirjoitti The Conversation-lehden pääkirjoituksessa tammikuussa, esittää, että esimerkiksi Pohjanmeren offshore-öljynporauslautat voitaisiin muuttaa offshore-voimaloiksi in situ-palamisen avulla. In situ-polttoa on käytetty vuosikymmeniä öljy – ja kaasuteollisuudessa raskaan öljyn uuttamiseen; happi ruiskutetaan hiilivetyjen polttamiseksi säiliössä, jolloin raskasöljy ohenee ja kevyemmät komponentit höyrystyvät.

Baxterin konsepti vie prosessin askeleen pidemmälle; hiilivetyjen polttaminen niiden säiliöissä voisi tuottaa tarvittavan lämmön höyryn tuottamiseksi, joka voitaisiin sitten johdattaa pinnalle turbiinien pyörittämiseksi sähköntuotantoa varten. Tällä tavoin jäljelle jäävien öljy-ja kaasuesiintymien energiapotentiaali voitaisiin hyödyntää poistamatta hiilivetyjä ja päästämättä niiden haitallisia päästöjä ilmaan.

”miten se toimisi, puristettaisiin happipitoista ilmaa säiliöön, ja sitten aiheutettaisiin palorintama”, Baxter sanoo. ”Joten sytytät sen hiilivedyillä, jotka ovat alhaalla, ja sitten kun palorintama etenee, leikkaat viivan palorintamalle. Kuvittelisin, että kattilan syöttövesi menee sisäputkea pitkin, sitten tulee ulos ja kiertää takaisin renkaan yli, ja rengas on yhteydessä palorintamaan. Höyrystät siis kattilaveden. Se sitten otetaan pintaan, ja käytännössä nyt on höyryä sähköntuotantoon.

” se täytyisi tasata ja lähettää sitten maihin. Näen jonkinlaista synergiaa merituulivoimaloiden kanssa-niillä on sähkönkeruuasemia, jotka valvovat eri tuulivoimaloita ja vievät ne sitten maihin. Ajattelin ottaa sen.”

Baxter korostaa, että tämä ajatus on outside-the-box-ajattelun tuote ja sen tarkoituksena on herättää teollisuutta ja akateemista keskustelua. CCS: n kehittämiseen liittyvät jatkuvat vaikeudet tekevät siitä kuitenkin houkuttelevan konseptin, vaikka sen toimivuuteen todellisuudessa liittyy suuria epävarmuustekijöitä.

vaihtoehto CCS: lle?

Keep it in the Ground-kampanjan vauhdittamana Baxteria inspiroivat osittain myös CCS-konseptin puutteet, jotka eivät hänen mielestään ole tällä hetkellä toteuttamiskelpoisia nykyisen teknologian kustannusten ja alhaisen CO2-arvon vuoksi.

”se, että on paljon energiaa, on vähän itsetuhoista”, hän perustelee. ”Olen työskennellyt useiden hiilidioksidin talteenottojärjestelmien parissa, ja ollakseni rehellinen, en voinut nähdä, miten ne toimisivat. Ainoa tapa, jolla voisin nähdä hiilidioksidin talteenoton toimivan on, jos yhteiskuntamme alkaisi arvostaa hiiltä paljon enemmän kuin me tällä hetkellä, tai jos ajaisi hiilidioksidin talteenoton kustannukset alas, ja 30-parittomiin vuosiin, en ole nähnyt tällaista askelmuutosta teknologiassa, että luulen sinun tarvitsevan lähes suuruusluokkaa säästöjä.”

offshore-voimalaitoskonseptilla voisi olla merkittäviä etuja CCS: ään verrattuna. Ensinnäkin se perustuu jo öljy-ja kaasuteollisuudessa käytettyihin todistettuihin teknologioihin, vaikka niitä olisi laajennettava ja mukautettava, jotta siirryttäisiin höyrypohjaiseen sähköntuotantoon.

kaikki hiilivedyt pysyisivät säiliöissään, ja paikan päällä tuotetun sähkön tuottaminen vähentäisi tehottomuutta kuljetettaessa hiilivetyjä ja hiilidioksidia edestakaisin maalla sijaitsevien voimalaitosten ja syrjäisten varastointipaikkojen välillä.

hiilivetyjen polttaminen maan alla voisi myös mahdollisesti auttaa pidentämään kypsien öljykenttien käyttöikää, mikä on Yhdistyneen kuningaskunnan hallituksen strategian tavoite Pohjanmeren taloudellisen elpymisen maksimoimiseksi. ”Yleensä öljykentästä luopuessa 30 prosenttia alkuperäisestä öljystä on yhä paikallaan, jota ei saa takaisin”, Baxter sanoo. ”Joten voisitko polttaa sen loppuun?”

vuori kiivettäväksi:voisiko idea todella toimia?

niin houkuttelevalta kuin Baxterin idea paperilla kuulostaakin, on kiistatonta, että on paljon haasteita ratkaistavana ja epävarmuustekijöitä kvantifioitavana, ennen kuin in situ-voimantuotanto voitaisiin saavuttaa öljy-ja kaasukentillä. Pelkästään teknisestä näkökulmasta Baxter kuvailee haasteita ”aika hurjiksi”.

” teknisistä huolenaiheista suurin on se, kuinka paljon lämpöä saa takaisin, ja mikä on palamistuotteiden kohtalo?”hän pohtii. ”Voisivatko nuo palamistuotteet jollakin tavalla vaarantaa olemassa olevan geologisen tiivisteen eheyden, joka pitää öljyä ja kaasua siellä? Kaivossa olisi myös todellisia suunnittelunäkökohtia, jopa sen Metallurgia, lämpökasvu, kaikkea tuollaista.”

myös taloudellisia haasteita on runsaasti, ja yhtälöön tulee monia kustannuskertoimia. Vedenalaiset kaapelit esimerkiksi sähkönsiirtoa varten voisivat nousta kymmeniin tai satoihin miljooniin, kun taas merenalaiset muutokset, kuten ”säiliön pepperointi lukuisilla höyrykaivoilla”, voisivat myös olla valtavan kalliita, Baxter huomauttaa.

varhaisen kehityksen olisi todennäköisesti tapahduttava maalla sijaitsevissa öljy-ja kaasutehtaissa, joissa kustannukset ovat yleensä alhaisemmat. Onshore-pilottihankkeita voitaisiin käyttää prosessin teknisen toteutettavuuden arvioimiseen ja ongelmien tunnistamiseen ennen offshore-käyttöönottoa, prosessi Baxter sanoo, että todennäköisesti kestää vuosikymmenen tai enemmän.

mutta mistä investointi näin radikaaliin ja kalliiseen konseptiin tulisi? Baxter epäilee, että yksityisten investointien koordinointi erilaiselta öljy-ja kaasusektorilta riittäisi, minkä vuoksi julkisin varoin tarvittaisiin todennäköisesti laajaa testausta, jota idean validointi edellyttäisi.

ottaen huomioon vaadittavan sitoutumisen, on ilmiselvä kysymys: kannattaisiko se kaikki? Tarvitsemmeko tarpeeksi hiilivetyjä tämän ajatuksen ajamiseen sen sijaan, että jatkaisimme siirtymistä uusiutuviin energialähteisiin, energian varastointiin, kysyntäjoustoon ja niin edelleen? Baxter myöntää avoimesti, ettei hänellä ole vastausta tähän peruskysymykseen.

mutta koska Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus on jo käyttänyt yli 100 miljoonaa puntaa epäonnistuneisiin CCS-järjestelmiin, hän huomauttaa, että perustason validointitutkimukset voitaisiin suorittaa vain murto-osalla näistä kustannuksista.

loppujen lopuksi tällainen häiritsevä ajattelu on kuitenkin olemassa ensin keskustelun ja väittelyn herättämiseksi, ja vaikka tämä ajatus onkin lopulta liian kunnianhimoinen ollakseen realistinen, se voi silti innostaa tiedonhaluisia ihmisiä tarttumaan soihtuun ja viemään sitä eteenpäin eri tavalla.

”luulen, että olen ainoa, joka puhuu siitä”, Baxter sanoo haikeasti nauraen. ”Mutta jos sinulla on jotain sinitaivas juttuja ja voit kirjoittaa ne helposti, voit todella vetää esiin joitakin kiinnostusta ja se kipinöitä ideoita muilta ihmisiltä, jotka ehkä haluavat ottaa sen ja katsoa sitä.”