Cíle projektu
Hlavním cílem projektu je přispět k průzkumu možností uplatnění CCS v podmínkách České republiky.V souladu s požadavky Evropské Komise a SET-Planu (Evropský Strategický plán pro energetické technologie) je konkrétním cílem projektu výzkum a ověření technologií záchytu CO2 pomocí vysokoteplotní karbonátové smyčky v laboratorních podmínkách a příprava podkladů pro stavbu pilotního zařízení pracujícího na tomto principu. Současně si projekt klade za cíl přispět k vytvoření znalostní a personální základny pro řešení problematiky CCS v České republice a pomoci ke zvýšení informovanosti laické veřejnosti o problematice zachycování a ukládání CO2.
Schématické znázornění procesu vysokoteplotní karbonátové smyčky
Aktivity projektu
A - Management projektu
- Odborné řízení, koordinace a kontrola řešení projektu
- Administrativní zajišťování projektu
- Finační řízení projektu
- Závěrečná zpráva za projekt
B - Analýza stavu výzkumu a vývoje metod a technologie záchytu CO2 vysokoteplotní sorpcí ve světě.
- Specifikace hlavních nedořešených problémů záchytu CO2 ze spalin procesem vysokoteplotní sorpce.
- Výběr, vymezení a zdůvodnění problémů pro řešení v rámci projektu. Upřesnění věcné náplně projektu a dílčích cílů řešení projektu.
C - Experimentální výzkum karbonátové smyčky a vhodných sorbentů s modelovým plynem v laboratorních podmínkách.
- Testování různých druhů vápenců z pohledu možného použití ve vysokoteplotní karbonátové smyčce. Bude vyšetřována minimální teplota rozkladu na CaO, změna povrchu CaO s teplotou (sintrace CaO) a reaktivita CaO s CO2 za různých teplot.
- Výběr optimálních vápenců pro další testování v laboratorním zařízení představujícím vysokoteplotní karbonátovou smyčku, stanovení optimálních pracovních podmínek vysokoteplotní karbonátové smyčky.
- Návrh a sestavení fluidní laboratorní aparatury modelující vysokoteplotní karbonátovou smyčku pracující s modelovým plynem N2 + CO2.
- Ověření činnosti laboratorní aparatury. Testování vybraných adsorbentů.
- Vyhodnocení výsledků testů a stanovení optimálních pracovních parametrů pro vysokoteplotní karbonátovou smyčku.
- Předběžný odhad ekonomie karbonátové smyčky.
D - Koncepce pilotního zařízení pro výzkum záchytu CO2 vysokoteplotní sorpcí s využitím karbonátové smyčky v poloprovozních podmínkách.
- Výzkum a výběr koncepce energetické části pilotního zařízení pro výzkum vysokoteplotní sorpce CO2 ze spalin s využitím karbonátové smyčky. Specifikace vstupních podmínek a parametrů pro navazující adsorpčně –desorpční proces.
- Výzkum a vývoj koncepce pilotního systému pro realizaci adsoropčně-desorpčního procesu karbonátové smyčky pro vysokoteplotní sorpci CO2 ze spalin. Předběžné principiální schéma adsorpčně-desorpčního systému, předběžné návrhy hlavních a pomocných komponent. Základní dimenzování systému, předběžné chemické a a teplotechnické výpočty ve vazbě na energetický zdroj.
- Podrobné výpočty systému. Návrhy výpočtových modelů a vlastní výpočty. Výpočty základního chemismu celého systému vysokoteplotní sorpce, porovnání analytických výsledků s laboratorními testy (aktivita C), fyzikálně technické a teplotechnické výpočty, bilanční výpočty hmotnostních a energetických toků pracovních a pomocných medií.
- Matematický model fluidního systému vysokoteplotní sorpce. Vývoj výpočtového modelu cirkulujícího fluidního lože vysokoteplotní sorpce vč. ověření laboratorními experimenty. výpočty fluidního systému se zohledněním různých fyzikálněchemických charakteristik vybraných sorbentů.
- Na základě detailních výpočtů upřesnění parametrů sorpčních procesů a koncepčního návrhu pilotního systému.
- Návrh měřených veličin, způsobu měření a způsobu vyhodnocování a vizualizace.
- Návrh řízení a bezpečného provozu pilotního zařízení.
E - Výchozí dokumentace pro výrobu a výstavbu pilotního zařízení pro výzkum záchytu CO2
- Zpracování projektové a konstrukční dokumentace pro výstavbu pilotního zařízení.
- Zpracování specifikací pro výběr a nákup komponent komerčního charakteru. Návrh měřících míst a požadavků na vlastnosti snímačů, zpracování specifikací pro nákup.
- Zpracování zadávací dokumentace pro rozvaděč řízení a ovládání pilotního zařízení a dokumentace pro propojení s uživatelským rozhraním v PC.
- Vývoj řídícího software a software pro vyhodnocování a vizualizaci.
- Dokumentace pro montáž a oživení základních funkcí pilotního zařízení.
F - LCA – posouzení životního cyklu a určení uhlíkové stopy procesu vysokoteplotní karbonátové smyčky
- Na základě výsledků provozu pilotního zařízení v poloprovozních podmínkách bude určen vhodný charakterizační model hodnocení potenciálních environmentálních dopadů.
- Bude realizován sběr inventarizačních dat a ve specializovaném LCA software GaBi (PE International) bude vytvořen funkční dynamický model životního cyklu vysokoteplotní karbonátové smyčky.
- S pomocí vytvořeného LCA modelu bude provedena klasifikace a charakterizace potenciálních environmentálních dopadů provozu karbonátové smyčky.
- Bude určena úplná uhlíková stopa GWP provozu karbonátové smyčky.
- Budou vytvořeny strukturalizační tabulky modelu LCA, pomocí kterých bude identifikováno, ve kterých fázích životního cyklu karbonátové smyčky dochází k největším benefitům či dopadům na životní prostředí.
- Bude testován vliv proměnných parametrů provozu zařízení na výsledné hodnoty jednotlivých environmentálních dopadů a budou navržena opatření vedoucí k snížení environmentálních dopadů
G - Přehled průmyslových zdrojů produkujících CO2 vhodných pro aplikaci technologie vysokoteplotní karbonátové smyčky
- Sběr dat z celostátních databází znečišťovatelů ovzduší a doplnění z informačních zdrojů ČHMÚ.
- Rozšíření primární databáze o menší zdroje na regionální úrovni.
- Zajištění soupisu technických parametrů pro každý zdroj zařazený do širšího primárně vytvořeného přehledu. Sledovány zejména parametry: geografická poloha, stáří technologie a její životnost, prostorová dispozice, výrobní technologie.
- Vyjmutí zdrojů, zjevně nesplňujících kritéria aplikovatelnosti karbonátové smyčky, z primárního přehledu.
- Prověření vytipovaných zdrojů terénním šetřením (in situ).
- Individuální ohodnocení všech zdrojů, zařazených v užším přehledu, a to na základě definovaného souboru kritérií.
- Vytvoření finální databáze zdrojů, vhodných pro aplikaci karbonátové smyčky.
H - Materiálový výzkum pro konstrukční materiály použitelné ke stavbě technologie vysokoteplotní karbonátové smyčky
- Návrh experimentálního zařízení s ohledem na požadavky na testy vysokoteplotní koroze materiálů v plynné atmosféře typické pro vysokoteplotní karbonátovou smyčku.
- Identifikace komponent zařízení a jejich pořízení.
- Výstavba a ověření funkčnosti zařízení, příprava zařízení pro provedení prvního korozního testu zahrnující mimo jiné zajištění všech potřebných materiálů a médií.
- Identifikace konstrukčních materiálů použitelných pro výstavbu vysokoteplotní karbonátové smyčky, zjištění dostupnosti vybraných materiálů, pořízení vybraných materiálů pro výrobu vzorků.
- Návrh metodiky testování materiálů, výroba odpovídajících vzorků s ohledem na tuto metodiku a potřebných držáků vzorků pro uložení při korozním testu.
- Provedení prvního korozního testu v prostředí typickém pro vysokoteplotní karbonátovou smyčku, vyhodnocení korozního napadení testovaných vzorků.