在美国内政部宣布将暂停在联邦土地上租赁煤炭并对该计划进行全面审查的第二天,怀俄明州州长马特·米德(共和党人)在网上自豪地承诺,牛仔州将为煤炭而战。
他在1月16日发表在在线新闻网站《WyoFile》上的一篇专栏文章中写道:“我们知道,我们可以在满足全球需求增长的同时改善煤炭的环境足迹。我们通过创新而不是监管来实现这一点。我们不是通过监管从蜡烛发展到灯泡的。”
这是米德以前用过的言论,即创新可能是煤炭在该州保持主导地位的一种方式。
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在《怀俄明州能源战略》(该州在2013年发布的关于支持其能源资源的蓝图)中,寻找化石能源的新用途和投资新技术被列为该计划的四大支柱之一。上个月,当州长发布该战略的更新时,他承诺“加倍投入煤炭”。
尽管越来越多的证据表明,煤炭作为其主要用途——燃烧以产生基本负荷电力——正面临困境。该行业正面临着引人注目的破产、粉河盆地最大矿山的大规模裁员以及天然气价格处于历史最低水平。
目前,没有任何能源资源比煤炭,尤其是怀俄明州的煤炭,更需要创新和技术的帮助。2012年,粉河盆地煤炭贡献了该州14%的生产总值和13亿美元的收入。根据怀俄明大学2015年的一份报告,这约占当年政府收取的所有资金的11.2%。
美国生产的所有煤炭中,近40%来自该地区。
怀俄明州参议员迈克尔·冯·弗拉滕(共和党人)表示:“我们太以矿产为导向了,我们的税基也表明了这一点。我们的首要选择是让煤炭更受欢迎。”
研究机构的建立
这项努力始于2006年,当时怀俄明州立法机构通过了一项法规,在怀俄明大学(该州唯一的公立大学)设立了能源资源学院。
该学院的研究和推广议程由一个11名成员的委员会管理,其中包括大学校长、怀俄明州参议员和众议员以及多位来自行业的代表。学术界仍然在大学的管辖范围内。
能源资源学院能源推广副主任玛丽·拜恩斯站在大楼三楼,指着一堵墙,上面展示着在学校建设过程中捐款的公司的名称。这是一个能源巨头的名人录:Encana公司、康菲石油公司、荷兰皇家壳牌公司、马拉松石油公司、皮博迪能源公司、阿奇煤炭公司、英国石油公司。
有些人可能会说,这是一个越来越少的有生存能力的能源公司名单。阿奇煤炭公司在1月份宣布了第11章的破产申请。煤炭巨头皮博迪能源公司昨天申请破产。
在学校内部,有一个3D可视化实验室,学生可以在其中输入来自地下潜在碳储层的数据,然后在其中进行实际走动。在二楼,有一套实验室,学生和研究人员在那里研究强化石油采收,这是从难以到达的区域提取石油的过程。研究目标包括开发更好的石油提取方法和更详细地绘制提取区域。还有一个石油和天然气钻井模拟器。
煤炭研究在一楼进行。在皮博迪能源公司先进煤炭技术实验室中,一个实验室工作区看起来像一个服用类固醇的十年级生物课。试管和通风橱比比皆是。一位穿着白大褂的男士小心翼翼地拿着一个装满明亮橙色物质的玻璃烧杯。
能源资源学院院长马克·诺瑟姆坚定地认为,煤炭的未来是存在的。
他说:“如果要拥有未来,它将与现在不同,并将由技术驱动。即使你不相信气候变化,市场也在远离二氧化碳重度排放者,而现在它就是煤炭。”
“有价值的分子”能否找到新的生命?
他还欣然承认,要实现这一目标需要资金。到目前为止,该校已经获得了大量的财政支持。根据该校2015年的年度报告,行业已向该项目捐赠了6200万美元,州政府已捐赠了5700万美元。此外,该校还赢得了约3000万美元的拨款,主要来自联邦政府。
煤炭的方法是双重的。首先,它正在积极努力改进碳捕获利用和储存(CCUS)。这是一项有数十年历史的技术,涉及将发电厂排放的二氧化碳注入地下,从而有效地防止其释放到大气中。该过程的一个组成部分还需要确定适合储存二氧化碳的地下储层,这也是大学研究人员关注的重点。
第二个方面是寻找不涉及燃烧煤炭发电的煤炭用途。诺瑟姆说,为煤炭创造新的生命是该州最近增加的研究重点,大约在过去18个月内出现。
诺瑟姆说:“煤炭是一些非常有价值的分子的复杂组合,如果我们能找到一种方法从煤炭中提取它们,我们很想得到它们。”它可以用来制造碳纤维、石墨烯、石墨、活性炭、炭黑和一系列石化产品等。
但是,即使该校能够用怀俄明州的煤炭制造出具有商业可行性的产品,也无法解决该行业的问题。现代煤炭公司使用的商业模式建立在他们开采数百万吨煤炭并以利润出售的能力之上。
诺瑟姆说,尽管世界有一天可能会看到更多用粉河盆地煤炭制成的活性炭,但这并不能阻止更多的煤炭公司宣布破产。
他说:“如果它不用于发电,就不会有任何东西来取代这种需求。”
根据冯·弗拉滕的说法,第二种选择是清理“感知到的排放问题”。
他说:“如果你可以燃烧煤炭,并且绝对不会向大气中排放任何东西,或者排放的二氧化碳量最少相当于天然气,那么你关于使用它的论点是什么呢?”
这是CCUS的工作。
进入综合测试中心
位于吉列以北7英里处,干叉站很快从丘陵景观中映入眼帘。
这座燃煤发电厂是一项“矿到口”的运营,由相邻的干叉矿开采的煤炭提供动力。该工厂于2011年开业,归盆地电力合作社和怀俄明州市政电力局所有,并在电网上输送约380兆瓦的电力,足以供30.8万户家庭使用。
就环境控制而言,干叉站的建设采用了13.5亿美元所能购买的最佳措施。它采用低氮氧化物燃烧器,使用选择性催化还原技术在烟囱洗涤器到达之前去除98%的氮氧化物,并回收所有水。
每分钟,干叉站都会向美国环保署和怀俄明州环境质量部门报告二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、汞和颗粒物的含量。
工厂经理汤姆·斯塔尔卡普说,在他从事这个领域的30多年里,他看到发电厂在应对监管挑战时不断发展。从《清洁空气法》到关于颗粒物和汞的规定,每次出现法规,该行业都会找到一种使用新技术来减少排放的方法。
他说:“从70年代到现在,我们一直在进行研发并提出了这些解决方案。我们会到达那里;我们总是会到达那里。”
他说,这种模式对于最新的法规,即美国环保署的清洁能源计划并不适用。根据拟议的规则,怀俄明州必须到2030年将其排放量减少到比2005年水平低近44%。盆地电力合作社的社区代表海蒂·霍基特表示,尽管干叉站拥有环境控制措施,但该工厂的二氧化碳测量数据将使其难以维持,因此将被列入削减名单。
霍基特在谈到使用干叉站技术的旧煤电厂时说:“这就像将68年的大众甲壳虫与2015年制造的汽车进行比较。我们非常积极主动,但该规则没有给我们加分。”
现在,干叉站希望通过碳捕获利用和封存来维持照明。2017年,综合测试中心将在该厂隔壁开放。
该设施将为包括怀俄明大学在内的研究人员提供空间,以开发能够从燃煤发电厂(在这种情况下,直接来自干叉站的烟道气)中排放物质的技术,并在商业上可行的方式中使用它们。
这是一个价值 2100 万美元的公私合营项目,其中 1500 万美元由州政府承担。综合测试中心还将接待一个小组,该小组将为碳排放的最佳经济用途提供 1000 万美元的奖金。
怀俄明州的时间快用完了吗?
这个模式并不新鲜。在加拿大 SaskPower 电厂和密西西比州 Kemper 县能源设施中也正在进行类似的碳捕获工作,并计划开始。
大规模运行碳捕获技术的这两次尝试都陷入了延误和争议。在 SaskPower 的工厂,已经多次停产,成本不断增加,最初承诺捕获工厂 90% 的碳的目标甚至远未实现。
Kemper 预计在延误两年多后即将开放,目标是从煤气化工厂捕获高达 65% 的碳排放。
怀俄明大学能源资源学院的 Northam 表示,从表面上看,捕获碳并将其隔离在地球大气之外“不是魔术,也不是什么困难的技术”。
然而,它很昂贵,而且行业并没有对投资它感到兴奋,而是依赖政府资金。国会研究服务处的一份报告 估计,在 1997 年至 2008 年间,能源部为与 CCS 相关的活动提供了 9 亿美元。根据气候与能源解决方案中心的分析,2009 年,能源部加强了行动,从美国复苏与再投资法案中拨款 33.8 亿美元用于碳捕获项目。
此后,Northam 将资金描述为“零星”,这使得研究“时断时续”。
他说:“降低成本的唯一方法是通过重新设计你已经尝试过的东西。因此,为了实现碳捕获,我们必须演示项目,我强烈感觉到联邦政府需要推动这种情况发生。”
一些怀俄明州的立法者对联邦政府通过了《清洁电力计划》等法规,同时错误地将碳捕获视为解决方案感到愤怒。
“它还没有准备好投入使用,它真的还没有。这项技术还没到位,”共和党州众议员 Norine Kasperik 说。“《清洁电力计划》所做的是使我们最高技术的矿山和发电厂的建设成为非法。”
她说,怀俄明州需要的是时间,足够的时间让碳捕获和封存技术赶上来。
她认为,在依靠怀俄明州的煤炭廉价地为这个国家的大部分地区供电数十年之后,这个国家应该欠这个州这些时间。
她说:“煤炭在我们的血液中。煤炭对这个国家有好处。”
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