211service.com
Få kraft från kol utan att gräva upp det
Att omvandla kol i marken direkt till rent brinnande gaser kan ha enorma miljöfördelar – inte minst av dem skulle undvika destruktiv gruvdrift. Problemet är att tekniken för underjordisk kolförgasning fortfarande är i ett tidigt skede.
Riktigt rent kol: Swan Hills Synfuels genererar en rent brinnande gasblandning från kol vid sin underjordiska förgasningsanläggning nordväst om Edmonton. Företaget planerar att generera 300 megawatt kraft med gasen och samtidigt lagra den resulterande koldioxiden i Albertas oljefält.
Nu säger Albertas regering att de kommer att ge C$285 miljoner ($271 miljoner) till ett kolförgasningsprojekt av Calgary-baserade Swan Hills Synfuels som involverar den djupaste operationen någonsin för att generera kraft från kol – utan att gräva upp det.
Tidigare demonstrationer av tekniken har förvandlat kollag så djupa som 1 000 meter under ytan till renbrinnande gas. I kontrast, Swan Hills Synfuels ’ Projektet för 1,5 miljarder CAD föreslår att nå ner 1 400 meter. Att arbeta på det djupet kan minska hotet om grundvattenförorening från det pyrande sönderfallande kolet. Vi har 800 meter sten – mycket av den ogenomtränglig – mellan oss och sötvattensakviferer, säger Swan Hills president Doug Shaigec.
Vad mer är, om tekniken kan nå djupare lager av kol, kan den ge tillgång till mycket mer av det fossila bränslet, säger Julio Friedmann, som är projektledare för kolhantering för Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien.
När projektet startar 2015 hoppas Swan Hills kunna generera 300 megawatt kraft från sin kolgas samtidigt som de säljer över 1,3 miljoner ton koldioxid per år. Koldioxiden skulle kunna användas av oljeproducenter och i slutändan lagras i oljekällor. Detta kan resultera i lagring av 10 till 20 miljoner ton koldioxid per år till 2020. Det skulle hjälpa Alberta att nå sitt 2020-mål för koldioxidavskiljning på 25 till 30 miljoner ton per år, enligt en rapport förra månaden från en allians av kanadensiska industriföretag .
Pilottester av Swan Hills bekräftar livskraften för dessa löften, enligt Shaigec. Han säger att piloten producerade utmärkt gas med hjälp av ett par intilliggande brunnar placerade 50 till 60 meter från varandra, installerade i kollagen med samma riktningsborrningstekniker bakom den accelererande produktionen av naturgas från skifferavlagringar.
Syre drivs ner i foderbrunnen och kollagen antänds, vilket driver temperaturen till 800 till 900 ºC och trycket till nästan 2 000 PSI. Under dessa tryck reagerar syre, kol och saltvatten (som finns i kolet och även injiceras via matningsbrunnen) för att bilda en gas som är ungefär en tredjedel metan och två tredjedelar väte, tillsammans med lite kolmonoxid och kol dioxid. Gasen dras till ytan via den intilliggande produktionsbrunnen, där kolmonoxiden omvandlas till väte och CO2 och all CO2 avlägsnas.
Shaigec är fåordig om hur Swan Hills lyckades uppnå gasflöde mellan sina brunnar, med tanke på den låga permeabiliteten hos kol som kläms under 1 400 meter sten. Vi har använt mekaniska medel för att etablera en adekvat kommunikationsväg mellan brunnarna, säger han, med hjälp av standardtekniker för borrning, komplettering och stimulering. Den vanliga mekaniska metoden med vilken skiffergasproduktion stimuleras är sprickbildning av berg med högtrycksvatten.
Brunnspar: Riktningsborrning styr ett par intilliggande brunnar in i den 1 400 meter långa kollagen vid Swan Hills Synfuels pilotanläggning i Alberta. Syre och vatten som matas ner i en brunn orsakar en förgasningsreaktion och skickar rent brinnande syntetisk gas upp i den andra brunnen.
Shaigec säger att cirka 20 brunnspar borde generera tillräckligt med syntetisk gas för att mata ett kraftverk på 300 megawatt som Swan Hills planerar att bygga med en kommersiell partner som man ännu inte har valt ut. Anläggningen kommer att vara identisk med ett konventionellt naturgaseldat kraftverk med kombinerad cykel, med endast mindre justeringar av gasturbinen för att ta emot blandningen av väte och metan. Tack vare den väterika blandningen kommer anläggningen att producera bara 250 kilo CO2 per megawattimme kraft. Resultatet, säger Shaigec, kommer att bli kraft som är mycket renare än Albertas konventionella naturgas- och koleldade generatorer, som släpper ut ungefär 400 och 1 000 kilogram per megawattimme.
Swan Hills konkurrenter hoppas under tiden kunna bygga sina egna kraftverk med låga koldioxidutsläpp genom att hantera risken för förorening av grundvatten. Montreal-baserad Laurus energi väntar på tillstånd att antända brunnar som den har borrat i en 200 meter djup kollag i Albertas Drayton Valley. Alberta Geological Survey och provinsens Energy Resources Conservation Board drog slutsatsen i en granskning som släpptes i somras att det finns en oro angående förorening av grundvatten från verksamheten, och kallar oro för ett potentiellt hinder.
Laurus VD Rebecca McDonald insisterar på att hennes företags teknologi, utvecklad av Lauruss syskon, Ergo Exergy, har visat sig vara säker vid flera år långa kontinuerliga brännskador i Australien och Sydafrika. Nyckeln, säger hon, är ständig övervakning av grundvattnet och hantering av processen för att säkerställa att vatten från omgivande skikt matas in i reaktorn och inte rinner ut. Undertryck på skarven gör att föroreningar inte kan gå därifrån och förorena grundvattnet, säger McDonald.
Swan Hills räknar med att dess projekt kommer att vara konkurrenskraftigt med naturgas- och koleldade kraftverk som inte fångar upp deras koldioxidutsläpp. Vi positionerar den här generationen för att vara den resurs som väljs, inte bara ur miljösynpunkt utan även ur ekonomisk synvinkel, vilket innebär att konkurrera med konventionellt kol såväl som naturgaseldad produktion under senare delen av nästa decennium, säger Shaigec .
Att sälja koldioxid till oljeproducenter blir livsviktigt, säger Shaigec. Och han medger att regeringens politik som sätter ett pris på koldioxid bara kan hjälpa. Vi är inte särskilt noga med hur det tar form i slutändan, så länge vi ser mer lika villkor [för] projekt som tränar avskiljning och lagring av CO2.