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¿Cómo implantar las tecnologías CAC?
Captura
Carlos Abanades
Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)
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• ¿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
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El concepto de CCS
Aire
Central térmica(hoy)
CarbónCH4
Humo
Central térmica(con captura)
Aire
CarbónCH4
N2H2O
CO2Supercrítico
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El concepto de CCS
Aire
Central térmica(hoy)
CarbónCH4
Humo
Central térmica(con captura)
Aire
CarbónCH4
N2H2O
CO2Supercrítico
CO2 puro
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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
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• ¿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 6Capture
Índice
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• 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…)
13/12/2010 7Capture
Post-combustión• Tecnología de final de proceso• “Disponible” comercialmente • Puede usarse en plantas existentes
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Absorción química
8CaptureIn Salah, Argelia
(CO2 de gas natural)
Malasia(200 t/día CO2 gases
de combustión de carbón)
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13/12/2010 9Capture
Post-combustión
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13/12/2010 10Capture
20 MW Pilot Plant AEP Mountaineer Station
West Virginia (USA)
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• ¿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 11Capture
Índice
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• 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
12
Oxycombustión
Planta 3000 t/d cortesía Air Products
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13/12/2010 13Capture
Oxycombustión
Planta Piloto 30 MW de Foster Wheeler en CIUDEN
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• ¿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 14Capture
Índice
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13/12/2010 15Capture
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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13/12/2010 16Capture
Pre-combustión
Dakota del Norte (USA) 3.3 Mt de CO2/año
Central de GICC de Elcogas (Puertollano)
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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
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• ¿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 18Capture
Índice
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• ¿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 19Capture
Índice
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• ¿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
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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
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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
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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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13/12/2010 24Capture
Chemical Looping
![Page 25: ¿Cómo implantar las tecnologías CAC? · ¿Cómo implantar las tecnologías CAC? Captura Carlos Abanades. Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) • ¿Qué es la Captura de](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051321/5ff0c6559d15d138ef002b37/html5/thumbnails/25.jpg)
• ¿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
13/12/2010 25Capture
Índice
¾ partes del coste total del sistema completo de captura, transporte y
almacenamiento de CO2
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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 .. .
![Page 27: ¿Cómo implantar las tecnologías CAC? · ¿Cómo implantar las tecnologías CAC? Captura Carlos Abanades. Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) • ¿Qué es la Captura de](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022051321/5ff0c6559d15d138ef002b37/html5/thumbnails/27.jpg)
Otras estimaciones de costes. ETP-ZEP (Plataforma Europea) Nov 2010 (draft)
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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.