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In seiner Kundgebungen, Präsident Donald Trump wiederholt spricht über „saubere Kohle,“die phrase mehr als ein Dutzend mal in den letzten drei Monaten. Er hat auch in anderen Auftritten gesagt, dass saubere Kohle exportiert oder auf Eisenbahnwagen „geladen“ werden kann.,
Aber“ saubere Kohle “ bezieht sich auf Technologien, die in Kraftwerken eingesetzt werden, um Kohle sauberer zu verbrennen, nicht auf den Brennstoff selbst. Moderne Definitionen erfordern eine Reduzierung der Kohlendioxidemissionen, und der einzige Weg, dies in erheblicher Weise zu tun, ist die Kohlenstoffabscheidung. Nur zwei Kohlekraftwerke der Welt nutzen diese Technik und machen weniger als 0,1 Prozent der amerikanischen Kohlekapazität aus.,
„Saubere Kohle“ ist zu einem beliebten Gesprächsthema für den Präsidenten geworden, insbesondere wenn er sich mit Menschenmengen in kohleproduzierenden Staaten wie West Virginia, Pennsylvania und Montana befasst.
Am Nov. 3 in Belgrad, Montana, sagte Trump: „Und wir haben dann den Krieg gegen saubere, schöne Kohle geführt, und wir setzen — und Sie sehen es besser als fast jeder andere — unsere Bergleute ein. Sie sind alle wieder an der Arbeit, und sie gehen wieder an die Arbeit. Saubere Kohle, saubere Kohle. Niemand dachte, dass das so schnell gehen würde.“
Aber was bedeutet“ saubere Kohle“? Und wie funktioniert die Technologie?, Wir werden uns mit den verschiedenen Möglichkeiten befassen, wie Kohleverbrennung sauberer gemacht werden kann, und einen Blick auf die Zukunft der Kohle in einer Welt werfen, die sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auseinandersetzt.
Was ist „Saubere Kohle“?
Der Begriff „saubere Kohle“, der von Industrie, Regierung und Wissenschaft verwendet wird, ist ärgerlich nebulös.
„Saubere Kohle bedeutet weitgehend alles, was man will“, sagte Edward S. Rubin, Professor für Maschinenbau und öffentliche Ordnung an der Carnegie Mellon University, in einem Telefoninterview., Er beschäftigt sich seit fast einem halben Jahrhundert mit Energie-und Umweltfragen und fast genauso lange mit Kohletechnologien.
Julio Friedmann, Senior Research Scholar am Center on Global Energy Policy der Columbia University und CEO des Unternehmens Carbon Wrangler, stimmt zu.
„Es gibt keine formale Definition von sauberer Kohle“, sagte er in einem Telefoninterview. „Und es liegt oft im Auge des Betrachters.“
Rubin erinnert sich an den Begriff, der erstmals Mitte der 1980er Jahre weit verbreitet war, als das Energieministerium sein Clean Coal-Programm startete., Zu dieser Zeit hatte saurer Regen oberste Priorität, und Kohlekraftwerke waren ein Hauptschuldiger. Kohle enthält Verunreinigungen, die beim Verbrennen als schädliche Luftschadstoffe in die Luft entweichen, einschließlich saurer Regen verursachender Chemikalien wie Schwefeldioxid und Stickoxiden. Glücklicherweise konnten den Kraftwerken Wäscher und Katalysatoren zugesetzt werden, um den Großteil dieser Schadstoffe chemisch zu entfernen.
Im Laufe der Zeit erweiterte sich die Definition, als die Gesellschaft erkannte, dass das Verbrennen von Kohle zu anderen Verschmutzungsproblemen führte., In den 90er Jahren zum Beispiel, als Wissenschaftler die Bedeutung von Quecksilberemissionen aus Kohle erkannten, wurde auch dies zu einem sauberen Kohlezeichner. Quecksilber, das in die Luft freigesetzt wird, kehrt schließlich zur Erde zurück, wo es zu einer Gesundheitsgefahr für Menschen werden und Ökosysteme und Wildtiere schädigen kann. Die Environmental Protection Agency schätzt, dass Kohlekraftwerke für etwa 42 Prozent aller vom Menschen verursachten Quecksilberemissionen in den Vereinigten Staaten verantwortlich sind.,
Schließlich hat sich das Label „clean“ weiterentwickelt, um die Reduzierung von Kohlendioxid einzuschließen, sagen die Treibhausgaswissenschaftler, treibt den Klimawandel voran. Die EPA bezeichnete Kohlendioxid 2009 offiziell als Luftschadstoff in Anerkennung des Schadens, den das Gas „für die öffentliche Gesundheit und das Wohlergehen“ in seiner Rolle bei der globalen Erwärmung darstellt.
Kohlekraftwerke pumpen übermäßige Mengen des Gases ab. Nach Angaben der Energy Information Administration haben Kohlekraftwerke 2017 1,207 Millionen Tonnen CO2 freigesetzt — weit mehr als jede andere Stromquelle. Und das trotz eines Rückgangs des Kohleverbrauchs., Wie die EPA feststellt: „Obwohl Kohle etwa 67 Prozent der CO2-Emissionen des Sektors ausmachte, machte sie 2016 nur etwa 32 Prozent des in den USA erzeugten Stroms aus.“
„In diesen Tagen ist mein eigenes Gefühl, dass es grundsätzlich die klimabedingten Auswirkungen der Kohleverbrennung ignoriert, über saubere Kohle zu sprechen, ohne sie auf eine signifikante Reduzierung der Kohlenstoffemissionen auszudehnen“, sagte Rubin.
Es ist eine Stimmung, die Friedmann teilt. „Ich persönlich glaube, Kohle kann nicht sauber sein, wenn sie nicht auch den CO2-Ausstoß kontrolliert“, sagte er.,
Aber Rubin stellt fest, dass Definitionen der Kohleindustrie oft vage sind und sich auf Umweltleistungsverbesserungen beziehen, die nur inkrementelle Fortschritte machen können. Selbst wenn Industriegruppen akzeptieren, dass Kohlendioxidkontrolle Teil sauberer Kohle ist, wie manche es tun, ist es oft eine Frage, wie viel. Jemand könnte argumentieren, sagte Rubin, dass eine Reduzierung der Emissionen um 5 Prozent ausreicht, um Kohle „sauber“ zu machen.“
Offensichtlich ist der“ saubere „Teil von“ sauberer Kohle “ relativ und wird besser als „sauberer“ beschrieben.,“Aus diesem Grund denken viele Umweltschützer, dass „saubere Kohle“ nicht existiert und betrachten den Ausdruck als Oxymoron. Kohle kann niemals sauber sein, argumentieren sie, denn selbst wenn hochentwickelte Kraftwerke Schadstoffe abfangen, kommt es beim Abbau und Transport von Kohle zu Umweltschäden. Insbesondere die Entfernung von Berggipfeln ist berüchtigt für die Verschmutzung von Bächen und die Schädigung von Ökosystemen, insbesondere von Gewässern. Diese Umweltschäden sind von der EPA gut dokumentiert.
Aber während Friedmann diese fairen Beschwerden betrachtet, denkt er auch, dass sie in die richtige Perspektive gebracht werden sollten, da nur 5 Prozent der US -, die Kohleproduktion erfolgt durch Berggipfelentfernung. „Es stellt keinen großen Bruchteil der Kohleproduktion dar“, sagte er.
Die beste Technologie kann Kohle nicht vollständig verschmutzungsfrei oder klimaneutral machen, aber sie kann viele der negativen Umweltauswirkungen mildern. Diese Technologie, bekannt als Kohlenstoffabscheidung und-sequestrierung (oder-speicherung) oder CCS, ist ein Prozess, bei dem CO2 gefangen und aus der Atmosphäre gehalten wird, normalerweise indem das Gas in unterirdische Formationen gezwungen wird. Wie wir erklären werden, gibt es mehrere Möglichkeiten, CCS zu machen. Aber die Technologie ist teuer und ist noch nicht weit verbreitet.,
Andere „Clean coal“ – Methoden befassen sich auch mit Kohlendioxidemissionen, einschließlich neuartiger Möglichkeiten, Kohle effizienter zu verbrennen. In einem Standard-Kohlekraftwerk wird Kohle verbrannt, um einen Kessel zu heizen, der Dampf erzeugt, der eine Turbine dreht, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Eine Erhöhung der Temperatur und des Drucks des Dampfes, wie dies in sogenannten überkritischen und ultrasuperkritischen Anlagen der Fall ist, macht diesen Prozess effizienter. Da weniger Kohle verbrannt werden muss, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen, haben die Anlagen kleinere Kohlenstoffabdrücke., Diese Verbesserungen führen jedoch in der Regel nur zu bescheidenen Reduktionen des Kohlendioxids, so dass sie immer noch nicht mit den geringeren Emissionen moderner Erdgasanlagen übereinstimmen. Rubin sagte, dass diese auch in den Vereinigten Staaten nicht weit verbreitet sind.
Was Trump bedeuten könnte
Das Weiße Haus antwortete nicht auf Anfragen nach Klarstellung, was Trump bedeutet, wenn er „saubere Kohle“ sagt.“Trump könnte einfach an die Grundwäscher denken, die sauren Regen verhindern — aber nichts tun, um die CO2-Emissionen zu reduzieren.,
Einige der spezifischeren Kommentare von Trump beschreiben Kohle jedoch fälschlicherweise als „sauber“ und nicht als Verbrennung.
Nehmen wir zum Beispiel die Idee, dass Kohle, die in Eisenbahnwaggons sitzt, sauber ist und dass die USA saubere Kohle exportieren, beides Ideen, die er im September schwebte.
Trump, der Vereinten Nationen die Rede, Sept. 25: Wir sind zum größten Energieerzeuger der Welt geworden. Die Vereinigten Staaten sind bereit, unser reichhaltiges und erschwingliches Angebot an Öl, sauberer Kohle und Erdgas zu exportieren.,
Trump, an Bord der Air Force One, Sept. 7: Keine Verwaltung hat getan, was ich getan habe. Ich habe gerade Montana verlassen, und ich habe mir diese Züge angesehen und sie sind mit sauberer Kohle beladen — schöne saubere Kohle. Und diese Züge waren vor zwei Jahren leer. Sie waren leer; sie starben. Niemand hat getan, was ich getan habe.
Abgesehen von Trumps aufgeblasenen Behauptungen über die Wiederbelebung der Kohleindustrie, die wir zuvor angesprochen haben, sagte Rubin, dass Trumps Worte angesichts der normalen Definitionen von sauberer Kohle nicht viel Sinn machen.,
„Es ist nicht die Kohle, die sauber ist“, sagte Rubin. „Es verwendet Kohle und verwendet sie auf eine Weise, die nützliche Energie erzeugt, ohne signifikante Umweltemissionen.“Alle sinnvollen Wege, dies zu tun, sagte er, passieren in einem Kraftwerk.
Es gibt nur eine plausible Möglichkeit, wie Trump seinen Fall argumentieren könnte, und es ist eine Strecke.
Er könnte an Kohlereinigung oder Kohlenwäsche denken, eine ältere Technologie, die Verunreinigungen wie nicht brennbare Mineralstoffe und Schwefel aus Kohle entfernt. Dies kann die Kohlenaschebelastung verringern und die Schwefeldioxidemissionen geringfügig reduzieren., Aber diese Verarbeitung macht Kohle kaum sauber.
„Heute denkt niemand wirklich an die Kohlereinigung als eine bedeutende saubere Kohletechnologie“, sagte Rubin.
Laut der Energy Information Administration werden weniger als 20 Prozent der US-Kohle gewaschen, normalerweise schwefelhaltige Kohle im Osten, und die Reinigung ändert nichts an den Kohlendioxidemissionen der Kohle.
Insbesondere das Waschen von Kohle erscheint auf einer Liste von Technologien, die auf der Website des American Coal Council veröffentlicht wurden, aber die Industriegruppe achtet darauf, die gesamte Liste als „sauberer“ und nicht als „sauber“ zu kennzeichnen.,“
Was den Exportanspruch betrifft, ist Friedmann ebenso verblüfft.
„In meinem Kopf sehe ich nicht, wie Sie Kohle exportieren und sauber nennen können, es sei denn, Sie exportieren saubere Kohletechnologie damit“, sagte Friedmann und fügte hinzu, dass die Trump-Regierung dies nicht tut.
Und keine exportierten Kohleköpfe zu Kohlenstoffabscheideanlagen. Von den beiden Kohlekraftwerken befindet sich nur eines — das Boundary Dam-Kraftwerk in Saskatchewan, Kanada-außerhalb der Vereinigten Staaten, und es bezieht seine Kohle im Inland.,
Wie Kohle CCS funktioniert
Das Verständnis der Grundlagen, wie Kohle-basierte Kohlenstoffabscheidung und-sequestrierung funktioniert, wird helfen zu erklären, warum es nicht weiter verbreitet ist.
Es gibt drei Hauptwege zur Kohlenstoffabscheidung, die sich darin unterscheiden, wann und wie das CO2 entfernt wird:
- Nachverbrennung: CO2 wird nach dem Verbrennen der Kohle abgefangen. Dies ist die einzige Erfassungsmethode im kommerziellen Betrieb. Im Wesentlichen wird, bevor die Rauchgase in den Schornstein geschickt werden, das CO2 mit Chemikalien herausgezogen, in der Regel stickstoffreiche Amine., Diese Technik kann auf bestehende Kohlekraftwerke als Retrofit angewendet werden — ein großer Vorteil gegenüber den anderen Methoden. Aber es braucht immer noch ziemlich viel Energie, um das System zu betreiben, erklärte Rubin, hauptsächlich weil die CO2-absorbierenden Chemikalien von CO2 befreit werden müssen, damit sie regeneriert und wieder verwendet werden können.
- Vorverbrennung: CO2 wird vor der Verbrennung aus einem Gas aus Kohle gewonnen. Der Kohlenstoffabscheidungsteil ist weniger teuer als bei der Nachverbrennungsabscheidung, aber die Gesamtkosten von Vergasungsanlagen sind hoch. Nach Rubins Wissen verwenden nur zwei amerikanische Kraftwerke überhaupt Vergasung., Eine Anlage, in Kemper County, Mississippi, wurde entwickelt, um Kohlevergasung mit Kohlenstoffabscheidung zu tun, musste aber diese Pläne nach Kostenüberschreitungen und Verzögerungen verschrotten. Es läuft jetzt auf Erdgas.
- Oxy-fuel: Kohle wird in Sauerstoff und nicht in Luft verbrannt. Dies macht es einfacher, das CO2 zu sammeln, aber laut Rubin benötigt der Betrieb einer Sauerstoffanlage viel Energie, und die Wirtschaftlichkeit kann im Vergleich zur Abscheidung nach der Verbrennung sinnvoll sein oder auch nicht.,
Vielleicht überrascht es, dass sich die Basistechnologie nicht viel geändert hat, seit wir zuletzt 2009 darüber geschrieben haben, als der damalige Präsident Barack Obama von Umweltgruppen Wärme für die Unterstützung sauberer Kohle nahm. Was sich geändert hat, ist, dass jetzt zwei kommerzielle Kohlekraftwerke in Betrieb sind. Eines ist das Petra Nova-Werk in Houston, Texas, das 2017 online ging, und das andere ist Kanadas Boundary Dam, das 2014 debütierte. Beide greifen das CO2 nach der Verbrennung mit Chemikalien, obwohl ihre Setups unterschiedlich sind.,
Einer der Unterschiede besteht darin, wie die Anlagen die zusätzliche Energie für den Betrieb ihrer Abscheidesysteme erhalten, von denen Rubin sagte, dass sie 20 bis 25 Prozent der Energie eines effizienten Kohlekraftwerks benötigen können. Boundary Dam verwendet interne Leistung und reduziert seine Leistung. Petra Nova setzt dagegen auf eine eigene Erdgasanlage-ohne Co2-Abscheidung. Infolgedessen kann Petra Nova mehr Strom produzieren, aber sein Gesamt-CO2-Fußabdruck ist höher als man denkt., Obwohl Petra Nova 90 Prozent ihrer CO2-Emissionen einnimmt, schätzt Rubin, dass die Netto-Reduktion nur etwa 70 Prozent beträgt.
Das ist immer noch erheblich, aber es ist wichtig zu bedenken, wie sauber auch diese Art von fortschrittlicher Technologie tatsächlich ist. „Eine effiziente Erdgasanlage hätte ungefähr die Hälfte der Emissionen eines modernen Kohlekraftwerks, ohne etwas zu tun“, erklärt Rubin.,
Zusammen mit der Reduzierung der grünen Emissionen der Anlage erhöht die zusätzliche Energie, die für die Co2-Abscheidung benötigt wird, die Stromkosten, was wohl die größere Hürde ist, die Kohlekraftwerke davon abhält, Mainstream zu werden.
Eine Problemumgehung, die die Petra Nova-und Boundary Dam-Anlagen tun, besteht darin, von ihrem aufgenommenen CO2 durch eine so genannte Enhanced Oil Recovery zu profitieren. Es stellt sich heraus, dass CO2 für Ölunternehmen nützlich ist, da das Einspritzen des Gases in den Boden dazu beitragen kann, mehr Öl auszupressen.,
Natürlich ist nicht jeder mit an Bord, der abgeschiedenes CO2 verwendet, um mehr Öl zu finden, was als fossiler Brennstoff zu unserem CO2-Problem beitragen würde. Aber Rubin sagte, es hängt von den Annahmen ab, ob im Netz die CO2-Emissionen sinken oder nicht. „Es ist etwas, das berücksichtigt werden muss“, sagte er, „aber es gibt keine klare Antwort.“
The Coal CCS Outlook
Mit nur zwei Kohlekraftwerken auf der Welt, die alle Luftschadstoffe erheblich reduzieren, geschieht alles, was sich sauberer Kohle nähert, in extrem kleinem Maßstab., Tatsächlich laufen die Kohlenstoffabscheidesysteme in beiden Werken nur auf einem Teil der gesamten verbrannten Kohle.
Am Boundary Dam beträgt die Gesamtkapazität aller Einheiten 672 Megawatt, aber die einzelne Kohlenstoffabscheidungseinheit ist in der Lage, etwa 120 Megawatt. Es ist oft für Reparaturen oder läuft unter der Kapazität. Bei Petra Nova wird die Kohlenstoffabscheidung auf 240 Megawatt der 654-Megawatt-Einheit angewendet. Damit ist Petra Nova das größte Kohlekraftwerksprojekt der Welt-eine beeindruckende Leistung., Angesichts der Tatsache, dass die gesamte Kohlekraftwerkskapazität des Landes 250.000 Megawatt übersteigt, bedeutet dies immer noch, dass weniger als 0.1 Prozent der amerikanischen Kapazität die Technik verwendet. Werden wir mehr sehen?
„Da der Preis für Erdgas so niedrig ist wie derzeit, besteht relativ wenig Interesse am Bau neuer Kohlekraftwerke jeglicher Art“, sagte Rubin. Er sagte, es seien Vorschriften und Richtlinien erforderlich, die es für mehr Unternehmen wirtschaftlich lohnenswert machen, solche Kraftwerke zu bauen, z. B. einen ausreichend hohen Preis für CO2-Emissionen oder einen Standard, der Emissionsreduktionen erfordert.,
„Wir haben heute weder davon“, sagte er, “ noch irgendwelche Aussichten auf solche Anreize von der derzeitigen Verwaltung.“
Im Februar unterzeichnete Trump eine Reihe erweiterter Steuergutschriften, die verschiedene Kohlenstoffabscheidungsprojekte fördern könnten. Die Maßnahme bietet Steuergutschriften für jede Tonne CO2, die entweder gespeichert oder wiederverwendet wird. Aber während Friedmann der Meinung ist, dass die Kredite es einigen bestehenden Kohlekraftwerken ermöglichen könnten, CCS-Nachrüstungen durchzuführen, würden selbst diese Projekte wahrscheinlich zusätzliche Unterstützung benötigen.,
Am Ende, so Friedmann, sollte der Fokus nicht wirklich auf Kohle oder anderen Brennstoff liegen, sondern auf dem Kraftwerk. „Es sollte Ihnen egal sein, ob Kohle, Erdgas oder Reifen verwendet werden“, sagte er. „Sie sollten sich darum kümmern, was ausgegeben wird. Das ist das einzige, worum sich die Erde kümmert.“
Klarstellung, Nov. 9: Wir haben klargestellt, dass nur zwei amerikanische Kraftwerke Vergasung verwenden.,
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