¿Cómo implantar las tecnologías CAC? · ¿Cómo implantar las tecnologías CAC? Captura Carlos...

¿Cómo implantar las tecnologías CAC?

Captura

Carlos Abanades

Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías existentes de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Tecnologías emergentes de Captura de CO2

13/12/2010 2Capture

Índice

El concepto de CCS

Aire

Central térmica(hoy)

CarbónCH4

Humo

Central térmica(con captura)

Aire

CarbónCH4

N2H2O

CO2Supercrítico

El concepto de CCS

Aire

Central térmica(hoy)

CarbónCH4

Humo

Central térmica(con captura)

Aire

CarbónCH4

N2H2O

CO2Supercrítico

CO2 puro

CO2Compresión

y Deshidratación

Post-combustiónCarbón

GasBiomasa

Combustión Separación CO2

Aire

CO2

N2

N2 O2H2

CO2

Pre-combustión

AireAire/O2vapor

GasHC

GasificaciónCarbónBiomasa

Reformado +

Separación CO2

Combustión

O2

Aire

Oxi-combustión CarbónGas

Biomasa Combustión

Separación

CO2

N2

Sistemas de captura de CO2

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías existentes de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Tecnologías emergentes de Captura de CO2

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Índice

• La corriente de gases de combustión pasa a través de una instalación que separa la mayor parte del CO2

• Las impurezas en la corriente de gases son fundamentales en el diseño de la planta y afecta significativamente a los costes (partículas, NOx, SO2…)

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Post-combustión• Tecnología de final de proceso• “Disponible” comercialmente • Puede usarse en plantas existentes

Absorción química

8CaptureIn Salah, Argelia

(CO2 de gas natural)

Malasia(200 t/día CO2 gases

de combustión de carbón)

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Post-combustión

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20 MW Pilot Plant AEP Mountaineer Station

West Virginia (USA)

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías “existentes” de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Tecnologías emergentes de Captura de CO2

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Índice

• La corriente de gases no contiene Nitrógeno

• La combustión se produce en oxígeno puro o en una mezcla de éste con gas de combustión rico en CO2

• El gas de combustión consiste en CO2 con vapor de agua

• Se enfría el gas para condensar el vapor

• La corriente de CO2 se comprime, seca y purifica antes de llevarla a la tubería de transporte

12

Oxycombustión

Planta 3000 t/d cortesía Air Products

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Oxycombustión

Planta Piloto 30 MW de Foster Wheeler en CIUDEN

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías existentes de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Tecnologías emergentes de Captura de CO2

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Índice

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Pre-combustiónEsquema del proceso de gasificación:• Oxidación parcial por aportación de calor

• Gasificación de materia sólida carbonatada

• CO shift para síntesis de hidrógeno

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Pre-combustión

Dakota del Norte (USA) 3.3 Mt de CO2/año

Central de GICC de Elcogas (Puertollano)

El “Road Map” del SET Plan de la UE

1st Generation: Commercial plants2nd Generation:

Large Demonstrations3rd Generation:

Pilot tests in power plants

2010 2015 2020 2025 2030

CO

2 em

issi

on a

void

ed

1st Generation: Pilot tests in power plants

2nd Generation: R&D on concepts3rd Generation:

Basic R&D

1st Generation: Large demonstrations

2nd Generation: Pilot tests in power plants

3rd Generation: R&D on concepts

1st Generation: CCS plants as standard

2nd Generation: Commercial plants

3rd Generation: Large demonstrations

Period I

Period II Period

III

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías “existentes” de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Tecnologías emergentes de Captura de CO2

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Índice

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías “existentes” de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Ejemplos de tecnologías emergentes de Captura de CO2

- Ca-looping, Chemical looping, Adsorpción, Membranas, Antisublimación…

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Índice

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Tecnologías “existentes” de Captura de CO2

– Post-combustión

– Oxy-combustión

– Pre-combustión

• Ejemplos de tecnologías emergentes de Captura de CO2

- Ca-looping, Chemical looping, Adsorpción,

Membranas, Antisublimación…13/12/2010 20Capture

Índice

TECNOLOGÍAS DE CAPTURA DE CO2. Procesos emergentes

Carlos Abanades

Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)

Introducción

Membranas (para CO2, H2, O2)

Chemical looping

Ca-looping (Carbonatación-calcinación)

OtrosCurso de Aspectos Ambientales de Sistemas de Captura y Almacenamiento de CO2, Iberdrola, 16 Nov 2010

• Más de 30 publicaciones (incluyendo una de las 10 más citadas en Chem. Engng. J.)• 4 patentes relacionadas (aunque hay 10s anteriores, desde el siglo XIX ¡ )• 3 Proyectos Europeos desde 2002

Calcinador

CO2gases“sin” CO2

Carbonatador

Fuentede CO2

CaO

CaCO3

Calor (a alta T)

Cal

or (a

alta

T)

Ciclo CaO/CaCO3 para captura de CO2 en postcombustión

Plan de desarrollo

2008: 30KWt

X 50

2011: 1,7 MWt 2014: 20-30 MWt

X 20

~2020: 350 MWe

X 30

DEMO PLANT

Hay planes de desarrollo en competencia-colaboración, al menos en Alemania (200 kW , 1 MW) y Taiwan (2 MW)

GHGT10 (Amsterdam, Sept 2010)

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Chemical Looping

• ¿Qué es la Captura de CO2?

• Coste de Captura de CO2 (con tecnologías existentes)

• Ejemplos de tecnologías emergentes de Captura de CO2

- Ca-looping, Chemical looping

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Índice

¾ partes del coste total del sistema completo de captura, transporte y

almacenamiento de CO2

El coste de la captura de CO2(IPCC, SRCC, 2005)

0

20

40

60

80

100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Cos

t of

Ele

ctri

city

($ /

MW

h)

CO2 Emission Rate (tons CO2 / MWh)

New Plants with Capture

New Gas and Coal Plants without Capture

Pulverized Coal Combustion (PC)

Coal Gasification Combined Cycle (IGCC)

Natural Gas Combined Cycle (NGCC)

Esta diferencia se debe reducir a través de I+D y Demostración .. .

Otras estimaciones de costes. ETP-ZEP (Plataforma Europea) Nov 2010 (draft)

Para finalizar….• Existen tecnologías comerciales de “captura de CO2” desde hace décadas.

Costes y penalizaciones energéticas conocidas (10-12 ptos netos). Tienen que adaptarse y ser demostradas a las escalas y condiciones de centrales térmicas, pero lo pueden hacer en 3-5 años si hay incentivos (como los +1000 M€ del Fondo Europeo para la Recuperación)

• La competencia, a nivel global, y las decisiones políticas, decidirán cuáles son las tecnologías que pasan a etapas de escalado y demostración. Una segunda oleada de tecnologías prometen bajar costes y penalizaciones de rendimiento energético y competir con las actuales a partir del 2020.

• Amplio abanico de tecnologías emergentes. Las tecnologías de carbonatación-calcinación para post-combustión se han desarrollado y se desarrollan con liderazgo científico y tecnológico de España.