Las emisiones ultrabajas permiten la generación de energía limpia a partir de carbón: la generación de energía a partir de carbón está pasando del negro al blanco

Polaris Atmosphere News: el 210 de junio, la Oficina de Información del Consejo de Estado celebró una conferencia de prensa en la que afirmó que a finales de 2019, Unidades de energía de carbón con emisiones ultrabajas de mi país. Representando el 86% de la capacidad total instalada de energía de carbón, mi país ha construido el sistema de suministro de energía de carbón limpio con emisiones ultrabajas más grande del mundo. Mirando al exterior, aunque la energía del carbón ha disminuido gradualmente después de haber proporcionado electricidad al mundo durante un siglo, muchos países todavía están invirtiendo en tecnología para controlar y transformar su contaminación para que pueda seguir sirviendo a la humanidad.

Los datos de la Agencia Internacional de Energía muestran que la generación de energía a partir de carbón en el mundo alcanzó un pico histórico en 2018 y luego comenzó a disminuir en 2019.

India: Controlar la contaminación generada por la energía del carbón costará decenas de miles de millones de dólares.

La generación de energía a partir de carbón ha sido durante mucho tiempo el líder en la producción de electricidad a nivel mundial. El Anuario Estadístico de la Energía Mundial publicado por BP en 2018 muestra que desde este siglo, la proporción de generación de energía a partir de carbón en la producción mundial de electricidad ha rondado básicamente el 40%, casi lo mismo que la energía nuclear, la hidroeléctrica y la energía renovable combinadas. A juzgar por la proporción de energía del carbón en el suministro energético, más de dos tercios de la electricidad en China, India, Polonia y Sudáfrica provienen de la energía del carbón.

Las centrales eléctricas de carbón de la India llevan mucho tiempo sin cumplir con los estándares de emisiones y se han convertido en un punto crítico de los problemas ambientales del país.

Los países en desarrollo asiáticos como la India carecen de energía limpia avanzada, tecnología de almacenamiento de energía y marcos políticos maduros de energía renovable, por lo que el costo del uso de energía limpia es alto. Para las economías emergentes como la India, la energía de carbón barata sigue siendo la mejor opción de generación de energía. Esto convierte al sur y sudeste de Asia en una de las pocas regiones del mundo donde la proporción de energía de carbón está aumentando, pero también causa contaminación local. trae muchos problemas.

La imagen es una central eléctrica de carbón subcrítica en Dutiguring, India. Tiene la eficiencia térmica más baja y las mayores emisiones de carbono por unidad de electricidad.

Hace unos años, un estudio sobre la contaminación del aire realizado por el Centro de Ciencia, Tecnología y Políticas (CSTEP) de la India mostró que para 2030, entre 300.000 y 320.000 personas se verían afectadas por el incumplimiento de las normas de emisiones. Y las muertes prematuras, 5,65 millones, 43,8 millones de personas serán hospitalizadas por enfermedades respiratorias. Instalar equipos más avanzados para controlar los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno y las partículas es una buena opción, pero según este informe, las centrales eléctricas alimentadas con carbón de la India perderán 9.800 millones de dólares, alcanzando los 1.150 millones de dólares, y el coste por kilovatio-hora aumentará. aumentar en 9. Llegar a 21. Después de sopesar el asunto, las autoridades indias finalmente llegaron a la conclusión de que valía la pena la inversión en controlar la contaminación generada por la energía del carbón. En diciembre de 2015, el Ministerio de Medio Ambiente, Silvicultura y Cambio Climático de la India (MOEFCC) emitió nuevas normas que limitan la concentración de óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas en las centrales eléctricas alimentadas con carbón y concedió dos años a las centrales eléctricas domésticas alimentadas con carbón. Pero en diciembre de 2017, las autoridades descubrieron que pocas centrales eléctricas alimentadas con carbón habían instalado equipos de control de la contaminación y se vieron obligadas a extender el plazo hasta 2022. Una fuente dijo que el plazo de dos años había ejercido una enorme presión sobre la industria energética del carbón, lo que había provocado el retraso. Pero la mayoría de los expertos creen que muchas plantas de carbón todavía no cumplirán con estándares estrictos para 2022. Las autoridades ya se han preparado para ello y están fortaleciendo la gestión en aspectos como la licitación y la aprobación de la construcción para evitar la falsificación de los datos de seguimiento y controlar el coste de la renovación. Actualmente, India está transformando todas las antiguas centrales eléctricas alimentadas con carbón en China para reducir sus niveles de emisiones a los estándares nacionales, y también cerrará una serie de antiguas centrales eléctricas que están gravemente fuera de servicio.

India es el mayor productor de carbón del mundo. La imagen muestra una mina de carbón a cielo abierto en la India.

Aparte de tecnologías específicas, podemos creer que los problemas que enfrenta la India en el control de la contaminación generada por la energía del carbón son comunes a muchos países en desarrollo. Afortunadamente, sin embargo, a medida que disminuye el costo de la generación de energía renovable, el estatus de “rey” de la energía del carbón en la combinación energética de la India puede comenzar a tambalearse.

Japón: Eliminar gradualmente las ineficientes centrales eléctricas de carbón

Según datos publicados por la Agencia Internacional de Energía (EIA) en 2019, la generación de energía de más de 90 centrales eléctricas de carbón Se espera que las plantas en Japón en 2018 sean 3,17 billones de kilovatios-hora, lo que representa aproximadamente 1/3 de la estructura energética de Japón. El 99% del consumo total de carbón de Japón proviene de importaciones. En 2018, Japón importó más de 26.543,8 mil millones de toneladas de carbón.

Si se incluye la generación de energía a gas natural, el 74% de la electricidad de Japón proviene de energía fósil, cifra muy superior a la de los países desarrollados de Europa y Estados Unidos.

Después del accidente nuclear de Fukushima, la construcción de centrales eléctricas de carbón en Japón ha aumentado durante varios años consecutivos.

La razón de la alta proporción de energía alimentada por carbón en Japón son las emergencias históricas. Ya en 2010, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón planeó reducir la generación de energía a partir de carbón a más de la mitad para 2030 y utilizar la energía nuclear para compensar esta brecha. , aumentando la proporción de energía nuclear al 50%. Sin embargo, el accidente nuclear de Fukushima en 2011 no sólo debilitó enormemente la "limpieza" de la energía eléctrica de Japón, sino que también desencadenó un sentimiento "antinuclear" del público que no se ha aliviado durante muchos años. Para compensar la brecha energética causada por el cierre de la energía nuclear, Japón ha lanzado muchos proyectos de energía a base de carbón. Sin embargo, Japón ha manejado relativamente bien la contradicción entre la expansión de la capacidad de energía del carbón y el control de la contaminación, porque Japón tiene confianza en la tecnología de control de la contaminación de la energía del carbón.

Desde las décadas de 1970 y 1980, Japón ha desarrollado y puesto en uso una gran cantidad de tecnologías avanzadas en muchos aspectos de la generación de energía a partir de carbón, algunas de las cuales se han exportado al extranjero (incluida China). Entre las tecnologías de prevención y control de la contaminación de los gases de combustión, en la ruta de la tecnología de tratamiento colaborativo de los gases de combustión con tecnología de precipitador electrostático de baja temperatura como núcleo aplicada en Japón, la eficiencia colaborativa de eliminación de polvo de la desulfuración húmeda puede alcanzar 70~90. Otro ejemplo es la tecnología de desulfuración de coque activado en la tecnología de desulfuración de recursos, que utiliza coque activado para adsorber y desorber dióxido de azufre a través de un lecho móvil, y utiliza el proceso de producción de ácido sulfúrico para preparar ácido sulfúrico, integrando la desulfuración y la recolección de materias primas industriales. Esta tecnología se ha aplicado en grandes centrales eléctricas en Japón y otros países, y ha logrado resultados de aplicación de 2.600 MW de unidades en la central eléctrica Shinji de Japón.

En términos de combustión con bajo contenido de nitrógeno, las japonesas Mitsubishi e Hitachi han obtenido buenos resultados en el desarrollo y aplicación de quemadores con bajo contenido de óxido de nitrógeno. En términos de solicitudes de patentes relacionadas con la tecnología de combustión con bajo contenido de nitrógeno, entre los 10 principales solicitantes de patentes del mundo, 6 son de Japón y 3 de Estados Unidos. Pero la buena noticia es que el número de patentes en este campo en China ha aumentado rápidamente en los últimos años.

2065438 En junio de 2005, Japón estableció la "Asociación para la Promoción de Tecnología de Generación de Energía Térmica de Nueva Generación", compuesta por personas del gobierno, la industria y el mundo académico, y comenzó a promover el desarrollo de tecnologías de utilización limpias y eficientes. para la generación de energía térmica de próxima generación. 2065438 En julio de 2008, el Gabinete japonés aprobó el quinto plan estratégico energético para promover la transformación de Japón hacia una generación de energía a carbón de alta eficiencia y de próxima generación y eliminar gradualmente el carbón de baja eficiencia. En julio de este año, el Ministro de Economía, Comercio e Industria de Japón, Hiroshi Daiyama, dijo que Japón eliminará gradualmente las ineficientes centrales eléctricas alimentadas con carbón para 2030. Como parte de su plan energético estratégico, funcionarios del Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón comenzaron a desarrollar un marco nuevo y más eficaz para garantizar la eliminación gradual de las centrales eléctricas alimentadas con carbón de baja eficiencia.

Estados Unidos: el país desarrollado con mayor capacidad de generación de energía a partir de carbón.

Según los datos publicados por la Agencia Mundial de Monitoreo de la Energía, los diez principales países del mundo en términos de generación total de energía de centrales eléctricas de carbón en 2019 son: China, India, Estados Unidos y Japón. , Corea del Sur, Sudáfrica, Alemania, Rusia e Indonesia, Australia. En términos de nuevas centrales eléctricas de carbón, solo 3 de cada 10 países no pusieron en funcionamiento nuevas centrales eléctricas de carbón en 2019, y Estados Unidos ocupó el primer lugar entre los 10 países en capacidad de centrales eléctricas de carbón cerradas. en 2019. Sin embargo, Estados Unidos sigue siendo el país desarrollado con la mayor generación de energía a partir de carbón, y no se puede ignorar el impacto de las centrales eléctricas a carbón en la contaminación del aire estadounidense (incluidas las PM2,5, el ozono y la lluvia ácida). En los Estados Unidos, las centrales eléctricas de carbón consumen más del 90% del carbón total cada año. Las centrales eléctricas de carbón emiten aproximadamente la mitad de las emisiones totales de dióxido de azufre en los Estados Unidos y el 10% de las emisiones de óxido de nitrógeno.

Tras el cierre de la central eléctrica de carbón de Widow Creek, en Alabama, Google inició en 2018 su construcción para transformarla en un centro de datos que utilice energías renovables.

En Estados Unidos, la mayoría de las centrales eléctricas alimentadas con carbón utilizan sistemas húmedos de desulfuración de gases de combustión (WFGD) para controlar las emisiones de dióxido de azufre y quemadores con bajo contenido de nitrógeno, gases de escape y sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) para controlar las emisiones de óxido de nitrógeno, utilizar precipitadores electrostáticos (ESP) para controlar las partículas en suspensión (PM). Aproximadamente la mitad de las centrales eléctricas alimentadas con carbón también utilizarán sistemas de inyección de carbón activado (ACI) y filtros de mangas para controlar las emisiones de mercurio. Estados Unidos sobresale en la combustión con bajo contenido de nitrógeno.

Una empresa de Estados Unidos ha desarrollado la tecnología Rotary Opposing Burnout Air (ROFA), que extrae alrededor del 30% del volumen de aire del aire secundario de la caldera y lo pulveriza en la parte superior del horno en forma de chorro de alta velocidad. a través de una boquilla asimétrica para formar un vórtice, mejorando así la mezcla de materiales en el horno y la distribución de temperatura, reduciendo en gran medida la generación de óxidos de nitrógeno. En la actualidad, esta tecnología se ha aplicado bien en países desarrollados de Europa y Estados Unidos.

La cantidad total de mercurio liberado a la atmósfera en todo el mundo cada año es de unas 5.000 toneladas, y las emisiones de mercurio durante la quema de carbón representan una proporción considerable. Desde finales del siglo pasado, el control de la contaminación por mercurio ha sido uno de los puntos clave de prevención y control de las centrales eléctricas alimentadas con carbón en Estados Unidos. Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), en 1990, tres sectores industriales representaron aproximadamente dos tercios de las emisiones de mercurio de Estados Unidos: los incineradores de desechos médicos, los incineradores de desechos municipales y las centrales eléctricas alimentadas con carbón. Las dos primeras industrias ya están sujetas a normas de emisión, pero aún no se ha abordado la contaminación por mercurio procedente de las centrales eléctricas alimentadas con carbón.

Imagen de 2018 Noviembre 1 de octubre, el lago Norman, Carolina del Norte, EE. UU., humeaba y la cercana planta de energía Marshall descargó una gran cantidad de aguas residuales a alta temperatura en el lago.

Desde principios de este siglo, las centrales eléctricas de carbón de Estados Unidos han comenzado a centrarse en resolver el problema del control de las emisiones de mercurio de acuerdo con los requisitos del "Plan Cielo Limpio" del Departamento de Energía de Estados Unidos. ha seleccionado ocho nuevos proyectos experimentales de tecnología de control de emisiones de mercurio para inversión. Como parte de un programa experimental, la tecnología patentada de control de emisiones de mercurio del Electric Power Research Institute se probó en seis proyectos. Además, el Departamento de Energía de Estados Unidos planea realizar experimentos a gran escala y a largo plazo sobre tecnologías prometedoras de control de emisiones de mercurio, particularmente en centrales eléctricas alimentadas con carbón que queman lignito y están equipadas con precipitadores electrostáticos más pequeños.

UE: Muchos países han anunciado calendarios para eliminar gradualmente la energía del carbón.

Entre los países europeos, Alemania ha tomado la delantera en criticar la contaminación causada por la generación de energía a partir de carbón. La "Ley sobre grandes dispositivos de combustión" se promulgó en la década de 1980 y exigía que la concentración de dióxido de azufre en los gases de combustión emitidos por los grandes dispositivos de combustión no superara los 400 mg/m3 de 65438 1 en julio de 1987, y que el contenido de azufre en los gases de combustión El gas debe ser inferior al contenido de azufre del combustible. Por lo tanto, casi todas las centrales eléctricas alemanas han instalado equipos altos y nuevos de desulfuración y desnitrificación de gases de combustión junto al edificio de calderas original, lo que también se ha convertido en una característica importante de las centrales eléctricas alemanas. Posteriormente, los alemanes llamaron a la instalación de equipos de purificación de gases de combustión en toda Alemania Occidental entre 1983 y 1988 el "movimiento de modernización". En 1988, el 95% de la capacidad instalada de Alemania Occidental había instalado dispositivos de desulfuración de gases de combustión, y las emisiones de dióxido de azufre de las centrales eléctricas alimentadas con carbón cayeron de 15,5 millones de toneladas en 1982 a 15,5 millones de toneladas en 1919, una tasa de reducción del 87%. como un buen ejemplo.

La imagen muestra la central eléctrica de carbón alemana en Lausitz. Alemania ha decidido eliminar por completo las centrales eléctricas de carbón en 2038.

Porque los gases de combustión de las centrales eléctricas de carbón pueden eliminar sinérgicamente el mercurio mientras se realizan desnitrificación, eliminación de polvo y desulfuración. El documento de referencia sobre la mejor tecnología disponible de la Unión Europea para grandes dispositivos de combustión recomienda que se dé prioridad a la eliminación del mercurio utilizando la ruta técnica de eliminación eficiente del polvo, desulfuración de los gases de combustión y control coordinado de la desnitrificación. Después de usar un precipitador electrostático o un colector de polvo de bolsa y agregar un dispositivo de desulfuración de gases de combustión, la eficiencia de eliminación promedio es 75 (el precipitador electrostático es 50 y la desulfuración de gases de combustión es 50 si se agrega un dispositivo SCR, puede llegar a 90).

En el campo del carbón limpio, los proyectos de investigación y desarrollo de la UE incluyen tecnología de ciclo combinado de gasificación integrada del carbón (IGCC), tecnología de gasificación combinada de carbón, biomasa y residuos, tecnología de combustión en lecho fluidizado circulante (CFB), combustible sólido gasificación y tecnología de ciclo combinado de pilas de combustible, etc.

La central eléctrica de carbón de Eggborough, en North Yorkshire, Inglaterra, cerró en 2018 y se convirtió en uno de los lugares de rodaje de la película "Rápido y Furioso" ese mismo año.

En Europa, el estado actual y las expectativas del desarrollo de la energía del carbón varían de un país a otro. Esto depende principalmente de las políticas de los reguladores nacionales en materia de descarbonización y calidad del aire, así como del papel de la energía del carbón en la producción eléctrica de cada país. Para implementar los objetivos de conservación de energía y reducción de emisiones del Acuerdo de París, los gobiernos europeos también han anunciado sucesivamente calendarios para eliminar gradualmente la energía a base de carbón: el Reino Unido ha decidido cerrar todas las instalaciones eléctricas de carbón para 2025; Francia planea cerrar todas las que funcionan con carbón; centrales eléctricas para 2021; Finlandia está considerando una prohibición total del carbón en 2030; los Países Bajos prohibirán el uso de la generación de energía a partir de carbón a partir de 2030. Situaciones similares han ocurrido en otras partes del mundo.

Muchos países, incluido Estados Unidos, se están alejando del carbón a medida que otras fuentes de energía limpia se vuelven más baratas y las regulaciones ambientales enfrían el mercado de este combustible fósil. ¿Por qué utilizar energía alimentada con carbón cuando existen alternativas?

China: Los estándares de emisiones para la generación de energía a partir de carbón son más estrictos que los de los países desarrollados.

Dado que la energía del carbón representa más de la mitad de la estructura de suministro de energía de mi país, la implementación integral de una transformación con emisiones ultrabajas y ahorro de energía ayudará a mejorar el nivel de desarrollo limpio, eficiente y de alta calidad de mi país. industria energética del carbón del país. Desde 2014, mi país ha promovido enérgicamente que las empresas nacionales de generación de energía implementen proyectos de renovación con emisiones ultrabajas y ahorro de energía. Por un lado, se implementan estándares más estrictos de eficiencia energética y protección ambiental para las centrales eléctricas de carbón. Se propone que la concentración de emisiones de contaminantes atmosféricos de las unidades generadoras de energía de carbón de nueva construcción en todo el país alcance básicamente el límite de emisión de. unidades de turbina de gas, y que las unidades generadoras de energía a carbón existentes que cumplan con las condiciones implementarán estándares de emisiones ultrabajas. Por otro lado, los departamentos pertinentes han aclarado aún más la política de precios de la electricidad con emisiones ultrabajas, que ha reducido efectivamente los costos de transformación y operación de las empresas.

La central eléctrica alimentada desde la tierra es uno de los patrimonios humanos más importantes del siglo XX.

Según las estadísticas de la Asociación de Empresas de Energía Eléctrica de China, en los cinco años comprendidos entre 2012 y 2017, la capacidad instalada de energía a carbón de mi país aumentó en un 30% y las emisiones de dióxido de azufre, óxido de nitrógeno y hollín de la energía a carbón disminuyeron. en un 86%, 89% y 85% respectivamente. El consumo estándar de carbón de las unidades de generación de energía alimentadas con carbón ha caído de 325 g/kWh a 312 g/kWh. Teniendo en cuenta que la capacidad instalada de energía a base de carbón de China ocupa el primer lugar en el mundo, la capacidad básica de transformación de emisiones ultrabajas ha superado los 700 millones de kilovatios, lo que es único en el mundo. En el pasado, los estándares de emisión de contaminantes de gases de combustión de mi país eran más flexibles que los de los países desarrollados, pero ahora los niveles de emisión de gases de combustión, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno de las centrales eléctricas alimentadas con carbón en mi país son cercanos a los de las plantas de gas. centrales eléctricas de combustión interna y son más de un 50% más estrictas que las de los países desarrollados.

Los niños juegan cerca de una central eléctrica de carbón en Chepara, Java Central, Indonesia, ignorando las fuentes de contaminación que están a la vuelta de la esquina. Este escenario es común en el sudeste asiático, donde la energía del carbón se está expandiendo.

Los cambios en las centrales eléctricas de carbón de China muestran que la energía del carbón, como símbolo heredado del siglo pasado, no está obsoleta. Seguirá sobreviviendo y reviviendo mientras le aprovechemos sabiamente.

Imagen: La recién construida central eléctrica de carbón Courcel de la compañía eléctrica estatal de Sudáfrica también utiliza un dispositivo de desulfuración húmeda.

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