Introducere

 Consumul de energie crește la nivel mondial, în medie, cu 2% pe an, iar cea mai mare parte (80%) provine din combustibili fosili. Această creștere de energie este determinată de creșterea populației și de dezvoltarea economică la nivel mondial, în principal în țările în curs de dezvoltare, și un nivel ridicat de consum în țările dezvoltate[1].             

Utilizarea combustibilii fosili prezintă unele dezavantaje: creşterea emisiilor de gaze cu efect de seră, reducerea securităţii energetice, poluarea aerului la nivel local și regional, lipsa accesului universal la servicii energetice. Sistemul energetic la nivel global îşi propune:[2]

asigurarea accesului universal la forme de energie moderne până în 2030, reducerea intensității energetice la nivel mondial cu 40% până în 2030, creșterea ponderii energiilor regenerabile cu 30% până în 2030.

            Îmbunătăţirea nivelului eficienţei creşte cantitatea de energie care poate fi extrasă dintr-o singură unitate volumică de cărbune. Creşterea în eficienţa generării de electricitate este esenţială în materie de schimbări climatice. Un singur punct procentual de îmbunătățire a eficienței convenţionale a cărbunelui pulverizat în instalatia de ardere se traduce într-o reducere de 2-3% a emisiilor de CO₂.  Centralele extrem de eficiente şi moderne, cu parametrii supercritici și ultra-supercritici pe cărbune, emit cu aproape 40% mai puțin CO₂ decât instalațiile  cu parametrii subcritici.

            Îmbunătăţirea eficienţei presupune actiuni prezente şi, în cel mai scurt timp, de reducere a emisiilor provenite de la centralele pe cărbune. Acesta este cazul particular al ţărilor în curs de dezvoltare şi a economiilor în tranziţie, unde eficiența instalațiilor existente este, în general, scăzută iar utilizarea cărbunelui în generarea de electricitate este în creştere.

            Eficienţa globală medie a centralelor pe cărbune este în prezent de 28%, comparativ cu 45% pentru cele mai eficiente centrale pe alte tipuri de combustibili. Un program de retehnologizare a centralelor existente pe cărbune pentru a îmbunatăți eficiența lor, concomitent cu construirea celor mai noi şi mai eficiente electrocentrale, va genera reduceri semnificative de CO₂ (în jur de 1,8 gigatone annual).

            Deşi implementarea de noi, eficiente centrale electrice este supusă constrângerilor locale, cum ar fi condiții de mediu înconjurător și calitatea cărbunelui, – este esenţial să aibă în vedere tehnologiile CCS (Capturare şi Stocare de Carbon).

            Îmbunătăţirea eficienţei la cele mai vechi şi mai ineficiente centrale pe cărbune ar reduce emisiile de CO₂ provenite de la utilizarea cărbunelui cu aproape 25 %, reprezentând  6% din emisiile globale de CO₂. Prin comparaţie, în temeiul Protocolului de la Kyoto, părțile s-au angajat să reducă emisiile cu „cel puțin 5%”. Aceste reduceri de emisii pot fi realizate prin înlocuirea centralelor care sunt sub o capacitate instalată de 300 MW şi mai vechi de 25 de ani, cu centrale electrice mai mari și eficiente, iar dacă tehnic şi economic este posibil, se imoune să aibă loc retehnologizarea și inlocuirea cu cele cu randamente de peste 40%.

            Noțiunea de eficienţă sporită, ca un mijloc de a atenuare a emisiilor de CO₂ este adesea ignorat în discuţiile despre clima si energie. În World Energy Outlook 2011 (WEO), se precizează că „Dacă eficienţă medie a tuturor centralelor pe cărbuni ar fi cu cinci puncte procentuale mai mare decât în “Scenariul Noilor Politici”, în 2035, ca o mișcare accelerată față de tehnologiile cele mai ineficiente, emisiile de CO₂ ar scădea, numai pe seama sectorului energetic cu 8%, concomitent cu reducerea locală a poluării aerului”. Este important de remarcat că, în fapt, costul de reducere a emisiilor provenite de la o generare eficientă a arderii cărbunelui poate fi scăzut și necesită investiţii suplimentare relativ mici.

            Acest aspect este de subliniat în special în comparaţie cu costul de reducere a emisiilor prin implementarea surselor reînnoibile regenerabile şi nucleare.

Captarea şi stocarea carbonului (CCS)

            Tehnologia stocării și captării carbonului este cheie pentru a reduce emisiile de CO₂, nu numai din cărbune, dar şi din gazele naturale şi surse industriale. Cifrele avansate de Agenția Internațională de Energie  în  World Energy Outlook 2011 estimează o contribuție potenţială, în ceea ce privește CCS, de 22% la reducerea mondială de CO₂ până în anul 2035.

            Analize suplimentare efectuate de Agenția Internațională de Energie arată că schimbările climatice vor aduce un cost suplimentar de  4,7 trilioane USD fără CCS. Ca toate noile tehnologii energetice cu emisie scăzută, tehnologia stocării și captării carbonului va costa mai mult decât tehnologiile convenţionale şi necesită un timp de dezvoltare prelungit.

            CCS nu a fost încă dovedită si livrată comercial sau ca o bază integrată, pentru a satisface ținte globale privind emisiile de gaze cu efect de seră.

            Odată demonstrată, tehnologia stocării și captării carbonului va permite țărilor să se bazeze pe surse de energie sigure şi accesibile, precum cărbunele, fără a compromite obiectivele lor de mediu. Sunt necesare pentru aceasta însă investiții suplimentare pentru demonstrarea mai rapidă a viabilității tehnologiei CCS, care să permită reducerile de cost necesară implementarii sale  la scară largă.

            Alături de investiţiile facute de guverne în economiile dezvoltate și în China, un aspect important al implementarii tehnologiei stocării și captării carbonului în ţările în curs de dezvoltare este includerea CCS în “Mecanismul de Dezvoltare Curată”; acesta este un pas pentru  viitor cu similitudini și pentru  alte instrumente de finanțare de infrastructure de protejare climatic (Green Climate Found).

Utilizarea captării de CO₂ în asigurarea furnizării de energie

            O  tehnologie de o importanță crescută în asigurarea furnizării de energie la nivel național este utilizarea, capturarea și înmagazinarea carbonului (CCUS). Ea oferă o cale de mijloc către două ținte majore– producerea eficienta și la costuri acceptabile de energie prin centralele electrice cu ardere de cărbune, în același timp cu reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și producerea de mai mult petrol pentru a veni în întâmpinarea cererii crescânde și realizării siguranței energetic naționale.

            Utilizarea CO₂ din arderea combustibiilor fosili este un pas în reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Aproximativ două treimi din zăcămintele originale de petrol rămân neexploatate după operațiunile tehnologice primare și secundare, din cauza dificultăților geotectonice, fie din cauza costurilor mari de extracție. Cu o tehnologie în continuă evoluție, totuși, o parte mult mai semnificativă din zacamintele reziduale de petrol pot fi explotate.

            Injectarea de CO₂  în subteran pentru a produce așa numitul „petrol nerecuperabil” este cunoscută pentru îmbunătățirea recuperării țițeiului (EOR). Peste 110 de proiecte folosind această tehnologie produc în prezent aproximativ 280.000 de barili de petrol pe zi numai în SUA.

            EOR va sprijini implementarea de CCS şi crează un flux de venit pentru proiectele CCS, astfel încât captarea CO₂ să devină o practică productive- economică. Implementarea acestei tehnologii la nivel global necesită investigaţii suplimentare. Primele studii demonstrează că  există o semnificativă capacitate de stocare a CO₂ în câmpurile de petrol sub-utilizate. Procesul de EOR va stimula creşterea economică şi crearea de  locuri de muncă nu numai în zonele locale, dar și  în cele regionale, naţionale. Capturarea de  fost „reziduu” CO₂ va crea o resursă valoroasă care poate fi utilizată pentru EOR unde livrarile de CO₂ sunt acum inadecvate.

Cercetătorii Universității din Texas arată că utilizarea de mari cantități de CO₂ pentru EOR va oferi un produs de valoare care pot fi utilizate pentru a reduce costul de captare şi sarcina financiară pe consumatori (familii şi companii).

Cărbunele considerat combustibil lichid

Convertirea la un combustibil lichid- CTL, este un procedeu definit ca lichefiere a  cărbunelui. Acest proces  permite cărbunelui să fie utilizate ca alternativă la petrol.

CTL este adecvat în special pentru ţările care se bazează pe importuri de petrol, însă au mari rezerve interne de cărbune. Africa de Sud a devenit producătoare de combustibili derivati din cărbune începând cu anul 1955 şi are în prezent  industrie de lichefiere a carbunelui exploatabilă commercial. Combustibilii CTL ai companiei energetice sud-africane Sasol au aprobarea pentru a fi utilizat de avioanele comerciale. În present, cca. 30% din nevoile de benzină și lichid Diesel ale țării sunt produse din cărbune local. Capacitatea totală operațională de combustibili CTL ai Africii de Sud depășește 160.000 bbl/zi.

Carburanţii produşi din cărbune pot fi, în egală măsură, utilizați în afara sectorului de transport. În ţările în curs de dezvoltare impactul asupra sănătății şi calității aerului local au produs apeluri pentru utilizarea de combustibili curați. Înlocuirea biomasei tradiţionale sau a combustibili solizi cu gaz petrolier lichefiat (GPL) a fost ținta programelor de ajutor internaţional. Totuşi, GPL este un derivat de petrol. Dimetil eterul derivat din cărbune (DME) primeşte atenţie astăzi, fiin considerat produs de mare promisiune de combustibil local. DME este non-cancerigen şi non-toxic și generează mai puţină poluare a aerului din cauza monoxidului de carbon şi de hidrocarburilor, comparative cu GPL.

Gazeificarea în subteran a cărbunelui

            Gazeificarea în subteran a cărbunelui (UCG) este metoda de transformare a cărbunelui brut într-un gaz combustibil care poate fi utilizat pentru încălzire industrială, generarea de energie sau producerea de hidrogen, gaz natural sintetic sau  motorină.

            În ultimii ani a fost semnificativ reînnoit interes pentru UCG, pe măsură ce tehnologia a evoluat considerabil. China are aproximativ 30 de proiecte privind gazeificarea subterană a cărbunelui în diferite faze de pregătire. India intenționează să utilizeze gazeificarea subterană prin a procesa 3,5 miliarde tone de cărbune din zăcăminte. Societățile sud-africane Sasol şi Eskom au facilități pilot UCG care sunt în funcţiune. În Australia, Linc Energie are baza operațională Chinchilla care și-a început activitatea în anul 2000.

            Proiecte demonstrative şi studii sunt în curs de desfășurare într-un număr de țări, inclusiv SUA, țări din Europa de Vest și Est, Japonia, Indonezia, Vietnam, India, Australia şi China, cu lucrări efectuate de către industrie cât şi de instituţii de cercetare.

Concluzii

Ca resursă energetică, în fapt, cărbunele joacă încă rol semnificativ în dezvoltarea durabilă globală. Mineritul carbonifer este contributor critic la multe economii. Locuri de muncă, export şi venituri prin redevențe, servicii locale şi dezvoltarea de infrastructure complementare, toate legitimează mineritul carbonifer pentru contribuție la îmbunătățirea vieții, permiţând economiilor  să se dezvolte şi să facă faţă provocărilor contemporane.

            Cărbunele rămâne componentă cheie a proceselor industriale importante cum ar fi producţia de oţel şi ciment.