Planlegger klimavennlig kullkraftverk
17. mars 2017
En norsk idé om kraftverk som vil etterape vekselvis lungevev og muskelceller, åpner for effektiv CO2-fri kullkraftproduksjon. Det skriver seniorforsker Yngve Larring i Sintef i et debattinnlegg i Dagens Næringsliv i dag.
"Verden vil trenge kull lenge, ifølge det internasjonale energibyrået IEA. Derfor jaktes det videre på kullkraftverk som kan kombinere effektiv strømproduksjon med energigjerrige løsninger for CO2 -fangst.

En av de mest lovende teknologiene låner trekk fra menneskekroppen. Det handler om maskiner som «puster». Den sprekeste som har tatt form på idéstadiet til nå, er unnfanget i Norge, skriver han og forklarer nærmere:

"På tegnebrettet har vi i Sintef nemlig klekket ut en unik variant av de pustende kjempene: Et kraftverk som ifølge beregninger vil omgjøre over 45 prosent av energien i sine kullmåltid til elektrisitet. Det overgår all beregnet effektivitet for andre «grønne» kullkraftløsninger.

Løsningen er utviklet for midler fra Forskningsrådet og inngår i en familie av fremtidskraftverk som utnytter såkalt sirkulasjonsforbrenning: «Chemical looping combustion (CLC)» på engelsk. Noen kraftverk i denne familien finnes alt som prototyper.

Ett fellestrekk er ifølge Larring at de har «lunger» som tar opp oksygen. Et annet er at utåndingsproduktet CO2, kommer ferdigrenset ut og kan gå rett til lagring.

«CLC-løsninger flest har «blodomløp» også. Det har ikke vår versjon. Ironisk nok gjør det utgaven vår ekstra sprek. Vanlige CLC-kraftverk har et «lungekammer». Luft, det vil si fire deler nitrogen og én del oksygen, dras her gjennom en «seng» av mineralpartikler. Disse gjør den samme jobben som proteinet hemoglobin utfører i blod", skriver han, og forklarer nærmere:
 
"Hemoglobin fanger oksygen fra innåndingsluft når blod går gjennom lungevev. Tilsvarende suger mineralpartiklene til seg oksygen i kraftverkets lunge. Og akkurat som hemoglobinet bringer oksygen ut til kroppens celler, frakter partiklene oksygenet sitt dit det skal forbrennes."

Ifølge Larring foregår oksygentransporten i vanlige  CLC-kraftverk i en «pulsåre», som hos mennesker. Åren går til et forbrenningskammer. En svær muskelcelle, om du vil, 
Hit føres også fossilt brensel, som kull. I «muskelen» skjer en forbrenning som trenger oksygenet. Avgassen, en blanding av CO2 og vanndamp, går til å produsere kraft. Gjennom avkjøling felles vannet i eksosen deretter ut. Tilbake er ren CO2 som kan sendes rett til lagring,» heter det i debattinnlegget.

Et vanlig CLC-kullkraftverk har en virkningsgrad – energieffektivitet – på 41 prosent. Det var lenge rekord i klassen «kullkraft med CO2 -fangst».
Beregninger tyder på at Sintefs løsning blir litt dyrere enn moderne, konvensjonelle kullkraftverk uten CO2 -fangst (virkningsgrad 47 prosent), men billigere og bedre enn om fangstanlegg kobles på bak konvensjonelle kullkraftverk (krymper virkningsgraden til 38 prosent).

«Skal vi lykkes, må de ekstra investeringskostnadene våre være lave og virkningsgraden høy. Målet er kraftverk som hverken sløser med energi eller investeringer, slik at vi får både lønnsom og klimavennlig kraft,» skriver Sintef-forskeren.
 
Kjempen vår vil bli matet med varm trykkluft som går til en serie «blodbanker» i dens indre: porøse stålsylindere, fylt med fastlåste mineralpartikler som kun tar opp oksygen.
Blodbankene står på rekke og rad, sammenkoblet ved hjelp av et pulserende ventilsystem: Mens én bank fylles – det vil si; suger oksygen til seg fra «luftrøret» – gir nabobanken surstoffet sitt bort til et parallelt rør- og kammersystem. Der brukes det til effektiv forbrenning av kull som kjempen har spist. Slik produseres varm oksygenfattig luft og varme avgasser kontinuerlig, i adskilte strømmer.

Clouet er at de varme gass-strømmene som går gjennom anlegget, lager elektrisitet i to runder. Mens vanlige kullkraftverk og de fleste CLC-kraftverk kun har én type turbin til kraftproduksjonen (dampturbiner), har løsningen vår to typer. Fordi luften er varm og komprimert, klarer den å drive en gassturbin, i tillegg til at avgassene driver dampturbiner. Derav den høye virkningsgraden", skriver han.

Larring påpeker at det fortsatt gjenstår å se om ventiler kan lages for så høye temperaturer som løsningen vår vil gi, men at ade allerede har  tenkt på alternative ventilfrie utforminger.

"Målet er kraftverk som verken sløser med energi eller investeringer, slik at vi får både lønnsom og klimavennlig kraft", skriver seniorforsker Yngve Larring i Sintef i sitt debattinnlegg i Dagens Næringsliv fredag.
KALENDER