Dr Johannes Lambertz, członek Zarządu RWE Power AG, dyrektor Departamentu Elektrowni Konwencjonalnych

Zmniejszenie ilości emitowanego dwutlenku węgla na statystyczną megawatogodzinę to w tej chwili najważniejszy temat dla energetyki, jeśli idzie o ochronę środowiska. Jest to także element, który decyduje coraz widoczniej o efektywności gospodarczej, albowiem te kraje, które muszą kupować prawo do emisji, muszą płacić 25 euro za każdą tonę wyemitowanego dwutlenku węgla. To jest więcej niż koszt samego węgla brunatnego, użytego do produkcji.

Mała emisja oznacza zwiększoną akceptację społeczną oraz oznacza wzrost efektywności ekonomicznej, a także wyzwanie techniczne i technologiczne na przyszłe lata. Ale chodzi nam przede wszystkim o takie rozwiązania techniczne, które pozwolą na wytwarzanie energii elektrycznej po konkurencyjnych cenach.

W 1957 blok o mocy 150 MW w elektrowni Frimmersdorf miał sprawności 30,8 proc. - zbudowany 9 lat później w tej samej elektrowni blok o mocy 300 MW miał sprawność tylko nieco wyższą, bo 31,4 proc. Ale zbudowany w 1970 roku blok 300 MW w elektrowni Niederaussem charakteryzował się już znacząco korzystniejszym współczynnikiem sprawności 35,8 proc. I znowu, uruchomiony w 1975 blok o dwukrotnie wyższej mocy - 600 MW w elektrowni Neurath przyniósł niewielkie tylko podniesienie współczynnika sprawności bo o 0,8 proc do 36,6 proc. Ale nasz najnowszy blok typu BoA o mocy 1000 MW uruchomiony w 2003 roku w elektrowni Niederaussem charakteryzuje się sprawnością powyżej 43 proc.

W ciągu niespełna pół wieku poprawiliśmy sprawność wytwarzania o blisko 50 proc. oraz zmniejszyliśmy emisję dwutlenku węgla o 30 procent. Planując przyszłość, zakreślamy trzy horyzonty czasowe. W pierwszym chodzi o optymalizację instalacji już istniejących i pracujących, a także o rekonstrukcję i budowę instalacji o wyższej sprawności, które zastąpią te przestarzałe. Drugi horyzont to nowe, ale dostępne już wysokozaawansowane technologie energetyczne i trzeci - najbardziej odległy - to idea bezemisyjnej czy jak niektórzy nazywają „zeroemisyjnej”, a więc „wolnej” od CO2 elektrowni konwencjonalnej. Nie chodzi tutaj o elektrownię, która nie będzie produkować CO2,, bo to niemożliwe, ale o instalację, która będzie tak zaprojektowana, że pozwoli na oddzielenie gazów odpadowych i ich dalsze zdeponowanie. Tego typu rozwiązania będą mogły być wykorzystywane w praktyce po roku 2020.

Po 2005 roku, kiedy rozpoczęto handel emisjami, zastanawialiśmy się, w jaki sposób możemy zwiększyć sprawność naszych instalacji działających w elektrowniach Neurath i Niederaussen. Retrofit turbin, a więc wymiana starych zużytych elementów nie tylko nowymi, ale nowocześniejszymi elementami zapewniającymi wzrost sprawności działania i efektywności ekonomicznej oraz optymalizacja warunków chłodzenia dała nam zwiększenie mocy o 180 MW z czego 120 to „zielone“ MW, bo pochodzące z podniesienia współczynnika sprawności, a nie z większej ilości spalanego paliwa. Z kolei poprawa stanu elektrotechniki i automatyki sterującej pozwoliła na osiągnięcie wyższego poziomu elastyczności. Kosztowało to 170 mln euro. Z kolei w elektrowni Weisweiler zamontowaliśmy dodatkowe turbiny gazowe. Pierwsza zostanie uruchomiona w czerwcu bieżącego roku, a druga pod koniec roku.

Każda z tych turbin będzie działać równolegle z blokiem 600 MW. Moc netto turbiny gazowej to 190 MW i dodatkowe 80 MW turbiny parowej czyli w sumie 270 MW na każdy blok, łącznie w dwóch blokach osiągniemy zwiększenie mocy o 540 MW. Turbina parowa będzie wstępnym podgrzewaczem powietrza dla bloku pracującego z mocą podstawową 600 MW, a dzięki turbinie gazowej będziemy mogli szybko podnosić moc elastycznie reagując na zapotrzebowanie rynku na energię elektryczną. Ten zabieg technologiczny sprawia, że ogólna sprawność dwóch starszych już bloków wzrośnie do poziomu 40 proc. Koszt tego przedsięwzięcia to 150 mln euro. Przeliczając nakłady na megawaty jest to więc tańsze przedsięwzięcie niż zastosowane w pierwszych przypadku.

Z początkiem bieżącego roku w pobliżu elektrowni Neurath rozpoczęliśmy budowę nowego podwójnego bloku typu BoA o łącznej mocy 2100 MW, który będzie zastępował stare „stupięćdziesiątki“. Blok zostanie włączony do sieci w 2010 roku, zaś jego całkowity koszt to ok. 2,2 mld euro. Dzięki tej inwestycji będziemy mogli „zaoszczędzić“ 6 mln ton CO2. Według niemieckiego narodowego planu alokacji, po uruchomieniu nowego bloku będziemy mogli nadal wykorzystywać przydziały emisji dla starych zamykanych bloków. Wpływy ze sprzedaży praw do emisji przez 4 lata będą stanowiły rodzaj dotacji do nowej ekologicznej instalacji. Przez 18 lat nie będziemy mieli żadnych problemów z emisją CO2.Kolejnym krokiem na drodze poprawienia efektywności wytwarzania energii elektrycznej będzie wstępne osuszanie węgla przed jego spaleniem.

Dysponujemy już technologią fluidalnego osuszania węgla, ta technologia działa na zasadzie „pompy cieplnej“, dzięki czemu poziom wilgotności można zmniejszyć do wielkości 15 proc. I dopiero tak wstępnie osuszony węgiel trafia do młyna i dalej kierowany jest do nawęglania. To pozwala podnieść sprawność o kolejne 4, a może nawet i 5 proc. W związku z tym instalacja pracująca na wstępnie osuszonym węglu brunatnym będzie osiągała sprawność do 47 proc. Taką instalację zamierzamy wybudować w Niederaussem. W tej chwili organizujemy wstępny przetarg na poszczególne elementy tej instalacji. W przyszłym roku rozpoczniemy wylewanie fundamentów. Następny krok to podniesienie temperatury pary do 700 stopni dzięki temu można by zwiększyć sprawność o kolejne 4 proc.

Obecnie prowadzone są na szeroka skalę badania materiałowe, mające za zadanie znaleźć odpowiednie komponenty do budowy instalacji pracującej w takiej temperaturze. Dzięki zmniejszeniu wilgotności paliwa i zwiększeniu temperatur pary do 700 stopni będziemy w stanie osiągnąć sprawność całego procesu na poziomie przekraczającym 50 proc. Dalej jest wizja elektrowni wolnej od CO2. W tej dziedzinie realizujemy wiele kosztownych prac badawczych. Mam tutaj na myśli unijne projekty: ENCAP (IGCC, oxy-fuel wraz membranami wysokotemperaturowymi), CASTOR (przemywanie a następnie składowanie CO2) oraz CO2SINK (składowanie CO2)
Jak już wcześniej powiedziałem, komercyjna eksploatacja tego typu elektrowni będzie możliwa dopiero po 2020 roku. Ale zanim to nastąpi, będziemy musieli zbudować instalacje pilotażowe, które powstaną być może gdzieś w okolicach 2014-2015 roku. Tak więc wykorzystywany w ten sposób węgiel brunatny może zostać uznany za równoprawne, w pełni ekologiczne paliwo. Uważam że zarówno przemysł węgla brunatnego jak i placówki naukowo-badawcze - tak w Polsce jak i w Niemczech - mają odpowiednią wiedzę i doświadczenia i moglibyśmy się nimi wymieniać. Powiem więcej - niejedno moglibyśmy zrobić wspólnie.

Dokończenie znajdziesz w wydaniu papierowym. Zamów prenumeratę miesięcznika ENERGIA GIGAWAT w cenie 108 zł za cały rok, 54 zł - za pół roku lub 27 zł - za kwartał. Możesz skorzystać z formularza, który znajdziesz tutaj

Zamów prenumeratę