De siste 30 årene har kraftindustrien arbeidet hardt med å utvikle mer kompakte, renere og mer effektive kullkraftverk.

Den beste løsningen hittil er trykksatt flytende sengforbrenning (pressurised fluidized bed combustion – PFBC), som har virkningsgrader opp mot 45 prosent. Normalt ligger virkningsgraden for et kullkraftverk med tradisjonelle kjeler ned mot 30 prosent.

Det foreslåtte Husnes-kraftverket vil få en totalvirkningsgrad på 38 prosent etter at klimagassene er renset ut av avgassene. Kraftverket vil få fire kraftblokker, hver på 95 MW, til sammen 380 MW. Årlig driftstid er 8000 timer. Da har kraftverket levert 3 Twh energi.

Kraftig turbo

Selve prinsippet for PFBC er en kompressor som trykksetter brennkammeret, hvor luft strømmer inn fra sidene og fra bunnen. Kompressoren drives av energien som ligger i avgassene, på samme måte som i en turboladet motor. Forskjellen er at denne turboen er langt større, 35 MW.

Kullet kvernes ned i små biter og blandes med dolomitt/pimpstein og vann og blir nærmest en kullsuppe. Dolomitten tilsettes for å fjerne svovelforbindelser og hindre at det dannes svovedioksid, SO₂, under forbrenningen. Denne suppa mates inn i forbrenningskammeret fra flere dyser.

Den kraftige luftstømmen fra bunnen av forbrenningskammeret sørger for at brennstoffet fordeles jevnt i brennkammeret og at det det oppnås en nesten fullstendig forbrenning av kullet.

Samtidig er det en jevn temperaturfordeling i brennkammeret, ca 900 ⁰C, noe som er heldig fordi damprørene ikke utsettes for store temperaturvariasjoner og korrosjon når overopphetet damp genereres til å drive en dampturbin.

Fjerner NO_x og SO_x

Forbrenningsgassene renses i store vaskeanlegg for svovelforbindelser. Disse vaskeanleggene fjerner også støv og partikler før de føres til turbogeneratoren som driver kompressoren på innløpssiden av kjeleanlegget.

Men siden energiinnholdet i avgassene er langt større enn behovet for komprimering av luften, driver turbinen også en generator, som til sammen kan produsere 15-20 prosent av den elektriske energien fra kraftverket. I tillegg finnes store mengder varmt vann som kan brukes til fjernvarme.

Avfallsstoffene fra selve forbrenningskammeret kan brukes som tilsetningsstoffer i betong (flyveaske) samt til gipsproduksjon. Selv om PFBC reduserer NO_x -utslippene, har det en ulempe ved at det generer med N₂O (lystgass), som også er en klimagass. Det som er igjen av NO_x, kommer fra kullet. Dette fjernes fra forbrenningskammeret ved at det injiseres urea i forbrenningskammeret.

Fangst av CO₂

Det aller første av denne typen såkalt rene kullkraftverk, var Värtaverket i Stockholm. Det er ved dette kraftverket Sargas tester ut sin rensemetode for CO₂. Der har de satt sin rensemetode inn i kretsen mellom renseanlegget og turboladeren. Den består av to enheter, en absorbsjonskolonne og en regenerator, ikke ulikt hva som er i en aminrenseprosess.

Forskjellen er at i denne prosessen er røykgassene under trykk, slik at volumet reduseres betydelig, samtidig som det partielle differensialtrykket for CO₂ er langt større. Det medfører at det er langt enklere å rense CO₂ fra avgassene.

Som absorbent bruker Sargas kaliumhydroksid. Det omdannes til kaliumkarbonat når det reagerer med CO₂. I regeneratoren varmes kaliiumkarbonatet slik at det frigjør ren CO₂.

Svært positive tester

I høst har Sargas bygget et lite pilotanlegg ved Värtan for å teste ut og verifisere teknologien.

– Vi er svært fornøyd med testene, sier prosjektleder Leif Dons. Han forteller at anlegget har kjørt stabilt og renser mer enn 95 prosent av CO₂ fra de avgassmengdene de behandler. Resultatene har hittil blitt målt med relativt enkle instrumenter, men Institutt for Energiteknikk skal foreta nøyaktige analyser av utslippene.

Utfordringen ved prosjektet har vært å fjerne alle partikler før røykgassen går gjennom renseanlegget og føres gjenom en varmeveksler til turbogeneratoren. Her må gassen være helt ren, hvis ikke, ødelegges skovlene i turbinen.

Lite pilotanlegg

Selve pilotanlegget er lite, kun 0,5 tonn per dag. Sargas har fått bekreftet at det virker som planlagt, og anlegget brukes nå for å optimalisere prosessene slik at de blir skalerbare til fullskalarensing.

– Vi håper norske myndigheter nå aksepterer at vår metode virker, og at de er villige til å bli med å betale for den CO₂ vi fanger. Det må til skal det være økonomi i et fullskalaanlegg som på Husnes, sier Dons.

Til Gullfaks?

Seniorrådgiver i Oljedirektoratet Rolf Wiborg mener at det er viktig å få realisert Husnes-prosjektet.

– Sammen med CO₂ fra Mongstad vil CO₂-mengdene være nok, ca fem millioner tonn i året, til å brukes til økt oljeutvinning fra Gullfaks-feltet. Dersom CO₂ injiseres i et reservoar, har vi heller ingen problemer internasjonalt for lagring av klimagassen, sier han.

Gassifisering

USAs regjering bevilger store summer til en annen teknologi, gassifisering av kull, hvor det dannes en syntesegass. Ved å bruke en dampreformer skilles hydrogenet og karbonet og det dannes ren hydrogen og CO₂ som kan lagres eller deponeres. Hydrogenet kan brukes i brenselceller eller turbiner for å generere elektrisk kraft eller brukes som drivstoff i kjøretøy.

Hittil har Bush-administrasjonen bevilget 1,7 milliarder dollar til dette prosjektet, uten at det har kommet særlig langt. Det er særlig hydrogenteknologien som krever omfattende forskning og utvikling før konseptet lar seg realisere.