2005年5年2月,旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效,该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家,但它提出将“按照自己的方式解决排放限制问题”,拒绝加入该条约。
2003年2月,美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。该计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元,在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体排放量可以达到“零排放”的水平,即使是排放出了二氧化碳气体,也可以通过技术手段将其“存储”于地下。
显然,这是一项面向未来的重要计划。然而,科学家指出:利用现有的技术能否解决当务之急呢?答案是肯定的。
今年,美国最大的燃煤电力公司(AEP)已经选好厂址,计划建造一座新型超净洁发电厂,即集成气化综合循环(IGCC)发电厂。人们往往把IGCC看作是“新技术”,但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成,而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种煤炭气化技术。在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤,使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体,其中的杂质如二氧化硫等都很容易被除去。第二种技术是“循环”,这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用,涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。最为重要的是,相比之下,从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比当今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特·鲍威尔斯说:“我们已经对这种技术进行了深入的研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术,这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用了很多年。此外,我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此,上述两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外,美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾西法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂,从南非能源业巨人——萨索尔集团引进煤炭液化技术,工厂的设计产量为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺斯州建一个工厂,利用煤来生产天然气。在美国之外,一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂,主要使用纯净氧气来燃烧煤,以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计,拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15%—20%。但是,一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施,这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带,有足够的空间可以存储发电厂排放出来的二氧化碳,而在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司,以赚取利润。据估算,IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高出50%,前者的效率也高于后者,在形成一定规模时其成本还将会进一步下降,同时,随着设计水平和所用材料的改进其效率也将会进一步提高。此外,由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高石油产量,其废弃物的市场前景也将逐步看好。
显然,IGCC是一种成熟技术,所能带来的益处也是显著的,并且可以降低二氧化碳的排放。那么,为什么这种先进的技术不能够被广泛地采用呢?
霍华德·赫尔州戈是麻省理工学院的化工专家,他负责管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为:“技术本身并不是一个限制性因素,关键的因素是经济方面的激励”,“从技术的角度来看,我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策,在这方面将不会有太大的作为。”
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