Schone stroom uit steenkool

CHRIS LOGAN
[ 1 ]
Shell World 31 augustus 2007 Schone stroom uit steenkool

In Linfen laat de zon zich maar zelden zien. Deze stad met 3,5 miljoen
inwoners ligt in het hart van een van de grootste industrie gebieden van
China – dat tevens de regio is met de grootste kolen productie van het
land. Tot kilometers in de omtrek staan kolen gestookte elektriciteits­
centrales, ijzersmelterijen en cementfabrieken waarvan de schoorstenen
schadelijke walmen uitbraken die een zware, gelige smoglaag vormen
waar de zon nauwelijks nog doorheen komt.
Geen wonder dat Linfen door het Blacksmith
Institute, een milieuorganisatie uit New York, als
een van de meest vervuilde plaatsen op aarde is aangemerkt
– naast Tsjernobyl.
Toch volgt China een koers van economische expansie
die maakt dat het gebruik van kolen – de goedkoopste
en overvloedigste maar ook de vuilste fossiele
brandstof – in 2030 verdubbeld zal zijn. Andere
steenkoolrijke landen zoals India, Zuid-Afrika,
Rusland en de Verenigde Staten, die kolen als een
zekere bron van energie beschouwen, laten een
soortgelijke trend zien. De laatste jaren versnelt de
groei van het kolengebruik. In 2030, zo voorspelt
het Internationaal Energie Agentschap (IEA), zal dat
verbruik 59% hoger zijn, merendeels als gevolg van
de snelle expansie van Aziatische economieën.
Linfen laat echter zien wat voor ernstige gevolgen
deze sterke groei van het kolengebruik voor het
milieu kan hebben. Bij de verbranding van kolen
komen allerlei stoffen vrij, waaronder zwaveldioxide
en stikstofoxiden, de veroorzakers van de zure regen
die meren, bossen en oogsten vervuilt; daarnaast
giftige zware metalen zoals kwik en natuurlijk ook
kooldioxide (CO ² ), het belangrijkste broeikasgas.
Kolen zijn de meest koolstofintensieve fossiele
brandstof. Kolengestookte elektriciteitscentrales
bijvoorbeeld produceren per kilowattuur elektriciteit
bijna twee maal zoveel CO ² als met aardgas
gestookte centrales.
Toch moeten landen met schaarse olie- en gasreserves
zoals China wel steenkool verbranden om in de
toenemende vraag naar energie van hun groeiende
economie te kunnen voorzien.
Meer energie, minder afval
Om de milieurisico’s te verlagen, zijn veel landen
op zoek naar efficiëntere en schonere manieren om
kolen in energie om te zetten. Een van de meest
doeltreffende daarvan is kolenvergassing. Daarbij
ontstaat synthesegas: een mengsel van koolmonoxide
en waterstof waarmee gasturbines voor
elektriciteitsopwekking kunnen worden aangedre-
Schone stroom uit steenkool 31 augustus 2007 Shell World
[ 2 ]

Wereld-steenkoolreserves – landen top-10
[ 3 ]
246
VS 24,2%
Totale wereldreserve
1.019 miljard ton
DUITSLAND
ven of dat een betaalbare grondstof voor kunstmest
of chemische producten vormt.
Qua bouw en exploitatie is een kolenvergassingscentrale
duurder dan een conventionele elektriciteitscentrale,
maar de milieuvoordelen ervan zijn
duidelijk. Synthesegas kan worden ontdaan van
zwavel en het merendeel van de schadelijke stikstofoxiden,
zware metalen en fijnstof die het bevat.
Verwijdering ervan uit de schoorsteen van een conventionele
kolengestookte centrale is moeilijker.
Ook is er weinig afval: de zwavel kan bij industriële
processen worden gebruikt en het minerale residu
dat smelt en als slak naar de bodem van de vergasser
valt, kan als materiaal voor de wegenbouw dienen.
Bovendien kan kolenvergassing een bijdrage leveren
in het debat over hoe de CO ² -emissie uit elektriciteitscentrales
het best verminderd kan worden.
Kolenvergassing is energie-efficiënter dan een conventionele
kolengestookte centrale en heeft een
lagere CO ² -uitstoot bij dezelfde geproduceerde hoeveelheid
elektriciteit. Kolenvergassing heeft tevens
potentieel als een goedkopere en makkelijker manier
om CO ² af te vangen, zodat het per pijpleiding kan
worden afgevoerd voor ondergrondse opslag of
injectie in oudere oliereservoirs, waar het kan helpen
om er meer ruwe olie uit te produceren. Vergeleken
met afvangen van CO ² uit rookgassen, waarin het
Shell World 31 augustus 2007 Schone stroom uit steenkool
16
SERVIË 1,6%
41
4%
49
ZUID-AFRIKA 4,8%
Miljard ton Aandeel in reserves
34
OEKRAÏNE 3,4%
16
POLEN 1,6%
161
RUSLAND 15,8%
192
CHINA 18,8%
96
INDIA 9,4%
Bron: BGR (Duitsland)
een lagere druk heeft en met andere verbrandingsgassen
is verdund, is het makkelijker en goedkoper
om CO ² van synthesegas af te splitsen alvorens dat
te verbranden, want dan is het CO ² nog sterk
geconcentreerd en staan de gassen onder hoge druk.
Een aantal bedrijven – waaronder Shell, General
Electric, Siemens en Mitsubishi – ontwikkelen en
verkopen kolenvergassingstechnologie, maar hun
processen verschillen. GE gebruikt bijvoorbeeld een
slurry van water om de steenkool de vergasser in te
voeren. Shell maakt bij haar technologie gebruik van
samengeperste stikstof om een dichte stroom poederkool
de vergasser in te sturen, waar die bij een
temperatuur van 1.400-1.600 graden Celsius met
stoom en zuurstof wordt gemengd.
De kosten blijven een obstakel vormen voor brede
toepassing van kolenvergassing voor stroomopwekking.
De bouw en exploitatie van een kolenvergassingsinstallatie
is per eenheid geproduceerde
elektriciteit meestal 10 à 20% duurder. Er wordt
hard gewerkt aan de ontwikkeling van betere en
goedkopere technologie en volgens het IEA zullen
de kosten waarschijnlijk dalen naarmate kolenvergassing
meer gemeengoed wordt. Landen als China
moeten de milieuvoordelen afwegen tegen de hogere
kosten en wachten wellicht af tot de prijs is gedaald
voordat zij overgaan op kolenvergassing voor
78
AUSTRALIË 7,7%

QUA BOUW EN EXPLOITATIE IS
EEN KOLEN VERGASSINGS­
CENTRALE DUURDER DAN EEN
CONVENTIONELE, MAAR DE
MILIEUVOORDELEN ERVAN ZIJN
DUIDELIJK.
stroomopwekking. Martin Solomon, General
Manager Global Strategy and Portoflio Management
van de Clean Coal Energy-business van Shell,
zegt: “De Chinezen willen schonere productie van
stroom uit kolen in de buurt van grote steden -
kolenvergassing komt daarvoor het meest in
aanmerking.”
CO ² -dilemma
Toevoeging van apparatuur voor het afvangen en
opslaan van CO ² zou de kosten nog aanzienlijk
verder verhogen. Dit is een kritische factor, die een
belangrijke hindernis voor vooruitgang vormt.
Zonder dergelijke technologie vormt het stijgende
gebruik van fossiele brandstoffen zoals kolen een
steeds grotere bedreiging voor het milieu. Tot dusver
bestaan er alleen nog demonstratieprojecten en het
zal nog een aantal jaren duren voordat technologie
voor het afvangen en opslaan van koolstof, in combinatie
met kolenvergassing, commercieel levensvatbaar
is. Dit stelt sommige bedrijven voor een
dilemma: zouden zij wel investeren in langlopende
Een enorme transportband voert kolen naar de vergasser.
stroomopwekkingsprojecten zonder dat zij het
financiële effect kennen dat CO ² -emissies kunnen
veroorzaken?
Nicolás Ximénez Bruidegom, General Manager,
Clean Coal Energy Europe bij Shell, is van mening
dat het instellen van een kader waarbij bedrijven
worden beloond voor verantwoord CO ² -beheer,
essentieel is om kolenvergassing kosteneffectiever te
maken en dus breder te kunnen toepassen. Het
afvangen van CO ² uit een traditionele kolengestookte
centrale is duurder dan uit een vergasser.
Ongeacht welke prijs in emissiehandelprogramma’s,
zoals het Europese, voor CO ² zou worden betaald,
het moet hoger zijn dan de aanlegkosten van de
technologie, wil die commercieel aantrekkelijk zijn.
Bij de huidige prijzen zou het niet rendabel zijn.
“Momenteel is niemand bereid om grote investeringen
in het afvangen van koolstof te doen omdat de
zaken wat betreft CO ² stil zijn komen te liggen,”
zegt Ximénez Bruidegom. “De overheid moet de
Schone stroom uit steenkool 31 augustus 2007 Shell World
[ 4 ]

kaders instellen die nodig zijn om dat haalbaar te
maken.”
Zijn mening wordt gedeeld door Brian Ricketts,
IEA-energieanalist voor steenkool: “CO ² -reductie
moet geld opleveren voordat projecten in concurrerende
markten doorgang kunnen vinden.”
Dit wordt onderstreept door het feit dat thans
lopende demonstratieprojecten zwaar op overheidssubsidie
leunen.
Met steun van het Amerikaanse Ministerie van
Energie werkt een internationale alliantie van
energie maatschappijen en staatsbedrijven aan een
kolenvergassingsproject van 1,7 miljard dollar in de
Verenigde Staten. Daarbij wordt CO ² afgevangen en
ondergronds opgeslagen. Bij dit FutureGen-project,
dat in 2012 wordt opgestart, gaat het om een van de
eerste “zero-emission” elektriciteitscentrales ter
wereld, die elektriciteit – genoeg om 150.000 huis-
stroom naar
elektriciteitsnet
steenkool wordt verpulverd
en gaat vervolgens de
vergasser in
transportband
Werking van een kolenvergassingscentrale.
[ 5 ]
1
5
gasturbine
stoomturbines
hete verbrandingsgassen gaan
naar de warmteterugwinningsinstallatie
en produceren daar
stoom die de turbines aandrijft
zodat die nog meer elektriciteit
produceren
Shell World 31 augustus 2007 Schone stroom uit steenkool
1
vergasser
5
houdens van stroom te voorzien – en waterstof gaat
produceren.
In Queensland, in Australië, loopt een soortgelijk
project – ZeroGen. Dit project, dat voor het grootste
deel door de staat Queensland wordt gefinancierd,
gaat gebruikmaken van de kolenvergassingstechnologie
van Shell voor de productie van
elektriciteit. Als haalbaarheidsstudies laten zien dat
het werkt, zal CO ² uit het synthesegas worden
gehaald en per pijpleiding naar een ondergrondse
opslag worden getransporteerd – dat kan een uitgestrekte
zoutwaterlaag zijn die het CO ² absorbeert, of
een leeg gasveld.
Het kolenvergassingsprocédé van Shell zal ook worden
gebruikt bij een geplande elektriciteitscentrale
in het Verenigd Koninkrijk. Powerfuel, de exploitant
ervan, wil het CO ² afvangen en opslaan, mogelijk in
een leeg gasveld in de Noordzee.
3
in gasbehandelingsfaciliteiten
wordt zwavel uit synthesegas
verwijderd
3
2
4
4
2
schoon synthesegas gaat
naar de gasturbine, waar
het wordt verbrand om
elektriciteit te produceren
zuurstof uit de luchtscheidingseenheid
gaat de vergasser in
en reageert bij temperaturen
tot 1600 °C met de kool onder
vorming van synthesegas

ER WORDT HARD GEWERKT AAN DE ONT WIK KE­
LING VAN BETERE EN GOEDKOPERE TECHNOLOGIE
EN VOLGENS HET INTER NATIONAAL ENERGIE
AGENTSCHAP ZULLEN DE KOSTEN WAAR­
SCHIJNLIJK DALEN NAARMATE KOLEN­
VERGASSING MEER GEMEENGOED WORDT.
De weg naar China
Kolenvergassing is bepaald niet nieuw. Het procédé
werd voor het eerst in het begin van de vorige eeuw
in Duitsland ontwikkeld en hielp later, tijdens de
Tweede Wereldoorlog, om de oorlogsmachine van
de Nazi’s draaiend te houden. Vanwege de oliesancties
werd kolenvergassing door het Zuid-
Afrikaanse Apartheidsregime gebruikt voor zijn
brandstofvoorziening. Na de oliecrisis in het begin
van de jaren ’70 van de vorige eeuw, waardoor de
aandacht naar andere bronnen van energie uitging,
kwam kolenvergassing sterker in de belangstelling te
staan. Shell begon een proefinstallatie voor kolenvergassing
in Amsterdam, die in 1987 werd gevolgd
door een demonstratiefabriek op haar Deer Parkraffinaderij,
bij Houston.
De Shell-technologie wordt sinds 1994 toegepast in
de 253 MW-centrale bij Buggenum. De eigenaar
ervan, nutsbedrijf Nuon, is in principe van plan om
de vergassingstechnologie van Shell in een voorgestelde,
veel grotere centrale toe te passen, met wellicht
ook technologie voor het afvangen van
koolstof.
China is tot nu toe het verst gegaan in het toepassen
van kolenvergassing, zij het ten behoeve van de productie
van chemische grondstoffen in plaats van
Opgeslagen steenkool voor vergassing.
elektriciteitsopwekking. Het land beschikt over de
op een na grootste steenkoolreserves ter wereld en is
voor 70% van zijn energie afhankelijk van kolen.
Hoewel kolenvergassing door de stijgende kosten
van nafta economischer wordt, produceert China
synthesegas voornamelijk als grondstof voor chemicaliën
en kunstmest, en daarnaast waterstof voor
raffinaderijen. Bijvoorbeeld, de GE-kolenvergassings
installaties in China produceren synthesegas
voor grondstofdoeleinden.
Shell heeft tot dusver 15 kolenvergassingslicenties
aan China verkocht. Momenteel draaien vijf fabrieken
op Shell-technologie, waaronder een 50:50 joint
venture bij Yueyang tussen Shell en Sinopec, China’s
grootste olieraffinadeur. Er zijn plannen – waarbij
Shell en Sasol afzonderlijk betrokken zijn – voor een
aantal kolenvergassingsinstallaties voor de productie
van synthetische vloeibare brandstof.
In Linfen, evenals in veel van China’s door smog
geplaagde steden, moet men hopen dat deze schonere
toepassing van steenkool verder ingang zal vinden
– niet alleen voor de productie van chemische
grondstoffen of synthetische brandstof maar ook om
in de toekomst de elektriciteit te helpen opwekken
die het land voor de instandhouding van zijn economische
groei nodig heeft.
Schone stroom uit steenkool 31 augustus 2007 Shell World
[ 6 ]

Als u meer artikelen in Shell World wilt lezen, gaat u naar
www.shell.com/swonline
Shell International B.V.
Postbus 162
2501 AN den haag
Nederland
Tenzij anders aangegeven, berust het auteursrecht op de tekst, de afbeeldingen en andere informatie in Shell World
Magazine bij Shell International B.V. of andere Shell-maatschappijen. het kopiëren, opslaan of verzenden van onderdelen
van deze publicatie is toegestaan mits het auteursrecht van Shell International B.V. of van andere Shell-maatschappijen
wordt erkend. dit omvat niet het recht om tekst, afbeeldingen en/of andere informatie aan te passen of te wijzigen en geldt
niet voor materiaal waarvan het auteursrecht berust bij derden (andere bedrijven dan Shell International B.V. of andere
Shell-maatschappijen). Goedkeuring voor het reproduceren van dergelijk materiaal van derden dient van de betreffende
auteursrechthouders te worden verkregen.