نوآوریها در برق تولید شده از زغالسنگ
آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که کربن فشرده‌‌‌ترین سوخت فسیلی جهان، ممکن است برای چند سال هنوز بیش از یک‌سوم کل تولید را تشکیل دهد و در حالی که اخیرا سرمایه‌گذاری در انرژی زغالسنگ کاهش یافته است، به نظر می‌رسد بسیاری از شرکت‌هایی که در حال حاضر از نیروی زغالسنگ استفاده می‌کنند (و تا حدی به آن متکی هستند)، عملکرد بلندمدت دارایی‌‌‌های خود را نادیده می‌‌‌گیرند. با این حال نوآوری در انرژی زغالسنگ هنوز در حال شکوفایی است.
در حالی که چند کشور متعهد شده‌اند که ناوگان زغالسنگسوز خود را به تدریج حذف کنند، بسیاری از آنهایی که قصد دارند به فعالیت نیروگاه‌‌‌های زغالسنگسوز فعلی خود ادامه دهند و ظرفیت جدید برای زغالسنگ جدید ایجاد کنند، عمدتا شامل اقتصادهای عضو همکاری اقتصادی آسیا و اقیانوسیه (APEC) می‌‌‌شوند. این وضعیت به دلایل مختلفی از جمله سیاست داخلی و محلی و منابع محدود انرژی (به ویژه استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت انتقالی)، همراه با سیاست‌‌‌های انرژی و زیستمحیطی ایجاد شده که شامل مزایای مثبت درک شده از اشتغال و دستمزدهای بالا در بخش‌‌‌های مربوط به زغالسنگ و برق و قابلیت اطمینان و امنیت تولید برق مبتنی بر زغالسنگ می‌شود.
اما بسیاری از کشورهای عضو اتحادیه در راستای حفظ ناوگان نیروگاه‌‌‌های زغالسنگ متعارف خود، طیف وسیعی از فناوری‌‌‌های پیشرفته و شیوه‌‌‌های عملیاتی را دنبال می‌کنند که مصرف سوخت و انتشار آلاینده‌‌‌ها را به حداقل می‌‌‌رساند، همچنین مصرف آب و به طور کلی کاهش هزینه‌‌‌های عملیات ساخت‌وساز را کاهش می‌دهد. اینها شامل تعویض یا استفاده همزمان سوخت‌‌‌های محتوی کربن کمتر مانند گاز طبیعی، آمونیاک و هیدروژن و جامدات، مانند زیست توده و زباله‌‌‌ها در واحدهای زغالسنگسوز موجود است. همچنین تلاش‌‌‌های قابل‌توجهی برای مقاوم‌سازی نیروگاه‌‌‌های مبتنی بر زغالسنگ موجود با جذب، استفاده و ذخیره کربن (CCUS) در حال انجام است.
نیروگاه‌‌‌های زغالسنگسوز نوآورانه در چین
در چین نیروی زغالسنگ بیش از ۶۰درصد از کل تولید برق این کشور را در سال ۲۰۲۲ به خود اختصاص دادند. ترکیب پیچیده‌ای از ضرورت‌‌‌های عملی، مسوولیت‌‌‌های زیست محیطی و استراتژی اقتصادی، این کشور را به سمت فناوری‌‌‌های جدید سوق می‌دهد. چین، به‌ویژه، اهداف بلندپروازانه‌‌‌ای را برای دستیابی به اوج انتشار گازهای گلخانه‌‌‌ای قبل از سال ۲۰۳۰ و خنثی شدن کربن تا سال ۲۰۶۰ تعیین کرده است.
با این حال، کمیسیون اصلاحات توسعه ملی چین (NDRC) بالغ بر ۲۰۰ گیگاوات ظرفیت زغالسنگ را برای پشتیبانی از عرضه سریع انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر جدید در نظر گرفته است. در سال ۲۰۲۲، طبق گزارش‌‌‌ها، مجوز ۱۰۶ گیگاوات پروژه‌‌‌های جدید نیروگاه زغالسنگسوز را صادر کرد، اگرچه تاکید کرد که نیروگاه‌‌‌های زغالسنگسوز جدید باید از پایداری شبکه و ادغام انرژی متغیر پشتیبانی کنند. طبق گفته شورای برق چین، این به معنای اداره ناوگان زغالسنگسوز این کشور به صورت انعطاف‌‌‌پذیر است، با میانگین نرخ بهرهبرداری که در سال ۲۰۲۲ به ۵۲.۴درصد کاهش یافته است.
در عین حال، این کشور اقدامات نظارتی و مبتنی بر بازار را برای نظارت و مدیریت تولید و مصرف انرژی اجرا کرده است. یک سیستم تجارت ملی در خصوص انتشار گازهای گلخانه‌‌‌ای (ETS) که در سال ۲۰۲۱ راه‌‌‌اندازی شد، شامل تخصیص کمک هزینه و سیستم معیار مبتنی بر خروجی است که برای افزایش کارآیی نیروگاه‌‌‌های زغالسنگ موجود با تشویق سرمایه‌گذاری آنها در فناوری‌‌‌های کم‌کربن یا سوزاندن زغالسنگ با کیفیت بهتر طراحی شده است. محققان دانشگاه تسینگهوا در پکن در مطالعه‌‌‌ای خاطرنشان کردند: در بلندمدت، ETS سهامداران را تشویق می‌کند تا سرمایه‌گذاری‌‌‌های خود را به‌‌‌جای نیروگاه‌‌‌های سنتی به سمت نیروگاه‌‌‌های فوق بحرانی [USC] سوق دهند. شرایط بازار باعث توسعه و اجرای نهایی چند نیروگاه زغالسنگسوز قابل‌توجه شده است.
پروژه‌‌‌های اخیر عبارتند از: فاز دومShenergy&#۳۹;s Pingshan، یک واحد پیشرفته ۱.۳۵ گیگاواتی با سوخت زغالسنگ USC، که بازده خالص ۴۹.۳۷ درصدی را به دست می‌‌‌آورد و آن را به کارآمدترین نیروگاه زغالسنگ جهان تبدیل می‌کند. در همین حال، در سال ۲۰۲۰، Shenergy راندمان یک واحد زغالسنگ زیر بحرانی ۳۲۰ مگاواتی، Xuzhou Unit ۳، را به بیش از ۴۳.۵۶درصد افزایش داد که بالاتر از تمام واحدهای فوق بحرانی چینی موجود و حتی بسیاری از واحدهای USC است. در همان سال، Shenergy دو واحد فوق بحرانی پیشرفته یک گیگاواتی را در نیروگاه Caofeidian در استان هبی راه‌‌‌اندازی کرد که گوگردزدایی و غبار‌زدایی و همچنین اقدامات اولیه و ثانویه را برای تضمین بهتر «انتشار آلاینده‌‌‌های بسیار کم» پروژه ادغام می‌کنند. از جمله ابتکارات قابل‌توجه تحقیق و توسعه (R&D) چین، یک نیروگاه آزمایشی نصب‌شده در یک نیروگاه زغالسنگسوز یک گیگاواتی برای ارزیابی فناوری کاهش کاتالیزوری انتخابی ترکیبی (SCR)، رسوب‌‌‌دهنده الکترواستاتیک (ESP) و گوگردزدایی مرطوب گاز دودکش (WFGD) است.
از طرف دیگر تلاش‌‌‌ها برای پیشبرد سوخت مشترک نیز ادامه دارد. در سال ۲۰۲۲، شرکت سرمایه‌گذاری انرژی چین اعلام کرد که با موفقیت تزریق آمونیاک ۳۵درصد با زغالسنگ را در آزمایش‌‌‌های آزمایشی در دیگ زغالسنگ ۴۰ مگاواتی در نیروگاه زغالسنگسوز Huaneng Yantai انجام داده است. در همین حال، در ژوئن ۲۰۲۳، این غول تولیدکننده برق مبتنی بر زغالسنگ یک تاسیسات CCUS با ظرفیت ۵۰۰هزار تن در سال را در نیروگاه زغالسنگ Taizhou در استان جیانگسو راه‌‌‌اندازی کرد که آن را به بزرگ‌ترین پروژه CCUS با سوخت زغالسنگ در آسیا تبدیل کرد.
در مرحله بعد، نیروگاه تایژو با شرکت‌ها، دانشگاه‌‌‌ها و موسسات تحقیقاتی مرتبط برای انجام تحقیقات در زمینه‌‌‌هایی مانند تولید متانول با دی اکسید کربن و هیدروژن و محصولات شیمیایی تصفیه‌شده دست به دست خواهد شد تا ارزش دی اکسید کربن را افزایش داده و بیش از پیش تسهیل کند. این شرکت گفت: زنجیره صنعتی کربن کامل چرخه از جذب تا استفاده، و انتقال نیروی زغالسنگ CCUS از نمایش فناوری به توسعه صنعتی و خوشه‌‌‌ای را سرعت می‌‌‌بخشد.
هند تلاش‌‌‌های تحقیق و توسعه را تقویت می‌کند
در هند، تلاش برای تولید برق پاک‌‌‌تر از زغالسنگ از راهبرد بخش انرژی این کشور ناشی می‌شود که به واسطه الزام برای متعادل کردن تقاضای رو به رشد انرژی کشور با ملاحظات زیستمحیطی شکل گرفته است. به گفته وزارت نیرو، زغالسنگ و سوخت‌‌‌های فسیلی هند ۵۱درصد از ظرفیت نصب‌شده را تشکیل می‌دهند، اما بیش از ۷۰درصد از کل برق آن را در سال ۲۰۲۲ تولید می‌کنند. هند تا سال ۲۰۳۰ سهم ۵۰ درصدی انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر را در ترکیب انرژی خود هدف قرار داده است و به ۸۱ نیروگاه زغالسنگسوز نیاز دارد تا تولید برق خود را تا ۵۸ تراوات ساعت در چهار سال آینده کاهش دهند.
با این حال، این کشور قصد ندارد پیش از سال ۲۰۳۰ بازنشستگی یا تغییر کاربری ۱۷۲ نیروگاه زغالسنگسوز متصل به شبکه خود را اعلام کند. در عوض، بزرگ‌ترین شرکت‌های برق این کشور، مانند نشنال ترمال پاور کورپوریشن (NTPC) شرکت برق هندی، رویکرد کند‌‌‌تری را با تمرکز بر افزایش کارآیی و کاهش انتشار گازهای آلاینده پیشنهاد می‌کنند. این شامل پذیرش فناوری‌‌‌های فوق بحرانی و USC می‌شود. در سال ۲۰۱۹، NTPC اولین نیروگاه زغالسنگسوز USC خود را در نیروگاه دو واحدی ۱۳۲۰ مگاواتی Khargone در مادهیا پرادش راه‌‌‌اندازی کرد.
همچنین در اوایل سال‌جاری، آدانی پاور، تولیدکننده مستقل برق هندی، بهرهبرداری از نیروگاه حرارتی فوق بحرانی ۱.۶ گیگاواتیGodda را آغاز کرد. این پروژه در ایالت جارکند، اولین «پروژه برق فراملیتی» هند برای تامین ۱۰۰درصد برق تولیدی خود به بنگلادش است، همچنین اولین پروژه هند است که ۱۰۰درصد گوگردزدایی از گازهای دودکش (FGD، SCR )و تخلیه آب با آلایندگی صفر، آدانی پاور را انجام می‌دهد.
در میان دیگر نقاط عطف قابل‌توجه تجهیزات زیست محیطی که هند اخیرا اعلام کرده است، NTPC اولین کارخانه فوق بحرانی کشور مجهز به کندانسور هوا خنک را در ماه مارس راه‌‌‌اندازی کرد. این تلاش که به مقابله با کمبود آب همراه با طرح‌‌‌های پایداری می‌‌‌پردازد، از ابتکارات تحقیق و توسعه برجسته NTPC و یک استراتژی هماهنگ زیستمحیطی، اجتماعی و حاکمیتی (ESG) نشات می‌گیرد که نتیجه پایدارتری را برای ناوگان ۷۰ گیگاواتی این شرکت (که شامل ۲۶ نیروگاه زغالسنگ با ظرفیت ترکیبی ۵۱ گیگاوات است) متصور است.
شرکت NTPC در سال ۲۰۲۲ همچنین جذب کربن را در بزرگ‌ترین نیروگاه زغالسنگسوز خود، نیروگاه فوق حرارتی ۴.۸ گیگاواتی ویندیاچال آغاز کرد، پروژه‌‌‌ای که همچنین شامل یک واحد تولید هیدروژن مجهز به سیستم الکترولیز بخار با دمای بالا (HTSE) برای تولید ۲ تن هیدروژن روزانه است و همچنین شامل یک واحد تولید متانول است که CO۲ را از طریق فرآیند هیدروژناسیون کاتالیزوری به متانول تبدیل می‌کند. اما هند در حال دستیابی به دستاوردهای هماهنگ در راستای توسعه ابزارهای جدید برای رسیدن به یک انعطاف‌پذیری عملیاتی بهینه در صنعت برق خود است.
