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¿Cómo implantar las tecnologías CAC? Captura Carlos Abanades Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)
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¿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
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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.
