Od węgla do benzyny

Reaktor jądrowy, kopalnia i rafineria działają w wielu miejscach na świecie, ale zawsze osobno. Nigdzie razem. Zbliża się jednak moment, w którym zostanie wybudowany ogromny kombinat, gdzie każdy z tych elementów układanki będzie działał w ścisłym „porozumieniu” z pozostałymi.

Węglowy potentat
Polska jest w światowej czołówce pod względem ilości wydobywanego węgla. Co roku wyciągamy na powierzchnię około 100 mln ton. Mamy też jedne z największych na świecie zasobów węgla. To jedna strona medalu. Druga to taka, że spalanie kopalin to zbrodnia na środowisku. Tlenki azotu i siarki są niezwykle szkodliwe dla człowieka (i całego środowiska). To one powodują, że śmiertelność wokół elektrowni węglowych jest wielokrotnie wyższa niż średnia. Ważne – chociażby z ekonomicznego punktu widzenia – jest także to, że Unia Europejska wymaga od nas redukcji uwalnianego do atmosfery CO2. Ten gaz ma mieć zasadniczy udział w ocieplaniu klimatu Ziemi. Limity CO2 mogą stać się kłopotem dla gospodarki, która oparta jest na spalaniu węgla. Reasumując, mamy na tyle dużo węgla, że w dużym stopniu, jako jeden z nie-licznych europejskich krajów, moglibyśmy być energetycznie samowystarczalni. Z drugiej jednak strony jego używanie, chociażby z ekologicznego punktu widzenia, jest coraz bardziej kłopotliwe. Jakie jest wyjście? I tutaj właśnie wypada wyjaśnić, co reaktory mają wspólnego z węglem, rafinerią i stacją benzynową.

Śląskie reaktory
– Reaktory jądrowe wcale nie muszą być konkurencją dla węgla – powiedział dr hab. Ludwik Pieńkowski, zastępca dyrektora Środowiskowego Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytetu Warszawskiego. Skąd w ogóle pomysł o konkurencji? To swego rodzaju nieporozumienie. Budowanie czystych reaktorów jądrowych w momencie, gdy zapotrzebowanie na prąd elektryczny cały czas rośnie, na pewno nie wiązałoby się z za-mykaniem elektrowni węglowych. Nam brakuje prądu. Stare polskie elektrownie węglowe nie nadążają z jego produkcją. – Budowa elektrowni jądrowej to jednak program gospodarczy. Z kolei pomysł, by wybudować kompleks jądrowo-węglowy, to program badawczy. Te dwa nie mają ze sobą nic wspólnego – powiedział dr Pieńkowski. Jak to ma działać? Węglowo-jądrowy kompleks składałby się z elektrowni węglowej, kopalni węgla, fabryki petrochemicznej i reaktora jądrowego. Ten ostatni wcale nie produkowałby jednak energii elektrycznej. Jego konstrukcja byłaby specyficzna. Fachowcy tego typu instalacje nazywają reaktorami wysokotemperaturowymi. – Substancja chłodząca rdzeń reaktora wysokotemperaturowego może mieć temperaturę powyżej 900 st. C – tłumaczył dr Pieńkowski. W standardowym reaktorze produkującym prąd elektryczny chłodziwo ma temperaturę około 300 stopni.

Temperatura, woda, wodór
W 900 st. C można rozbić cząsteczkę wody na tlen i wodór. Czysty tlen mógłby być transportowany do po-bliskiej elektrowni węglowej. Spalanie węgla w tlenie (a nie w powietrzu, w którym tlen stanowi niecałe 21 proc.) może zwiększyć wydajność elektrowni nawet dwukrotnie. Znaczy to tylko tyle, że spalając tyle samo węgla, mamy dwa razy więcej energii. Ale to nie koniec zalet takiego rozwiązania. Spalanie węgla bez powietrza, a tylko w tlenie całkowicie rozwiązuje problem emisji szkodliwych tlenków azotu. Prąd wytworzony w takiej elektrowni węglowej byłby kierowany do sieci dystrybucyjnej.
Wysoka temperatura umożliwia „wyprodukowanie” z wody nie tylko tlenu, ale także wodoru. Z kolei spala-nie węgla w elektrowni wiąże się z wytworzeniem dużej ilości dwutlenku węgla. Ten właśnie dwutlenek węgla i wodór mogą być przesyłane do zakładów chemicznych (rafinerii), a tam powstawać z nich mogą paliwa płynne i gazowe. Wśród nich np. benzyna czy mieszanka taka jak gaz ziemny. – W skrócie rzecz biorąc, reaktor wysokotemperaturowy jest fabryką czystego wodoru i tlenu – mówił dr hab. Ludwik Pieńkowski. – Zarówno tlen, jak i wodór są gwarancją tego, że śląski węgiel będzie dalej bardzo istotnym surowcem energetycznym. Moim zdaniem, przyszłość Śląska leży w czystych technologiach węglowych. Trudno mi sobie je dzisiaj wyobrazić bez reaktora wysokotemperaturowego. Śląsk miałby przed sobą wiele lat rozwoju. – mówił Pieńkowski. Unia Europejska chce wybudować pierwszy kompleks węglowo-jądrowy pomiędzy rokiem 2020 a 2025. Polska stara się, żeby eksperymentalna instalacja została wybudowana na Śląsku.