Paliwa syntetyczne w Stanach Zjednoczonych

W Stanach Zjednoczonych paliwa syntetyczne nabierają coraz większego znaczenia ze względu na cenę ropy naftowej oraz względy geopolityczne i ekonomiczne.

Historia

Syntetyczna produkcja paliw płynnych ( tj. substytutów benzyny i ropy naftowej) ma w Stanach Zjednoczonych długą historię. W XIX wieku dziesiątki zakładów produkowały ropę, gaz, tłuszcz i parafinę z węgla , ale w 1873 roku tania ropa spowodowała zamknięcie ostatniej fabryki oleju węglowego . Wydobycie ropy łupkowej na skalę komercyjną rozpoczęło się w 1857 r. w retortach na olej łupkowy retortowanych z łupków bitumicznych dewonu wzdłuż doliny rzeki Ohio . Jednak po odkryciu ropy naftowej w r Pensylwanii w 1859 r., przemysł łupków naftowych miał trudności z konkurowaniem i został zamknięty do 1861 r.

Przemysł łupków naftowych rozwinął się bezpośrednio przed I wojną światową ze względu na ograniczony dostęp do konwencjonalnych zasobów ropy naftowej oraz masową produkcję samochodów osobowych i ciężarowych, której towarzyszył wzrost zużycia benzyny. Biuro Marynarki Wojennej ds. Rezerw Ropy Naftowej i Łupków Naftowych powstało w 1912 r. Rezerwy były postrzegane jako możliwe awaryjne źródło paliwa dla wojska, zwłaszcza Marynarki Wojennej .

Biuro Górnictwa Stanów Zjednoczonych po raz pierwszy badało wydobycie ropy z łupków bitumicznych w latach 1925-1928. W latach 1928-1944 Biuro eksperymentowało z upłynnianiem węgla przez uwodornianie przy użyciu procesu Bergiusa . Jednostka testowa na małą skalę zbudowana w 1937 r. Miała 100 funtów dziennie ciągłego zasilania węglem. Zastosowane metodologie przeszły intensywny rozwój w tym okresie, zapewniając znaczny wzrost wydajności, którego kulminacją był proces Karricka .

Ustawa o syntetycznych paliwach ciekłych zatwierdzona 5 kwietnia 1944 r. Zezwoliła na wykorzystanie 30 milionów dolarów w okresie pięciu lat. W latach 1945-1948 w pobliżu Pittsburgha zbudowano nowe laboratoria . Fabryka syntetycznego amoniaku w Luizjanie w stanie Missouri (Missouri Ordnance Works) została przeniesiona z armii do programu w 1945 r. Zakład został przekształcony w zakład testowy uwodorniania węgla. Do 1949 roku zakład mógł produkować 200 baryłek (32 m3 ⁾ ropy dziennie, stosując proces Bergiusa . Część personelu stanowili Niemcy naukowców, którzy zostali wywiezieni z Niemiec w ramach operacji Paperclip .

W 1948 roku program przedłużono do ośmiu lat, a finansowanie wzrosło do 60 milionów dolarów. Drugi obiekt został zbudowany w zakładzie w Luizjanie, tym razem przy użyciu procesu Fischera-Tropscha . Ukończona w 1951 roku fabryka produkowała tylko 40 000 galonów amerykańskich (150 m ³ ) paliwa. W 1953 roku nowy Komitet ds. Środków Domowych kierowany przez Republikanów zakończył finansowanie badań, a fabryka w Missouri została zwrócona Departamentowi Armii .

Biuro Kopalni Stanów Zjednoczonych otworzyło demonstracyjną kopalnię łupków naftowych w Anvils Point, na zachód od Rifle w Kolorado , która działała na małą skalę. Na początku lat 60-tych firma TOSCO (The Oil Shale Corporation) otworzyła podziemną kopalnię i zbudowała eksperymentalną fabrykę w pobliżu Parachute w Kolorado . Został zamknięty w 1972 roku, ponieważ cena produkcji przekraczała koszt importowanej ropy naftowej. W 1951 roku Departament Obrony Stanów Zjednoczonych zainteresował się łupkami bitumicznymi jako alternatywnym surowcem do produkcji paliwa do silników odrzutowych .

W związku z kryzysem naftowym z 1973 r . Marynarka Wojenna i Biuro Marynarki Wojennej ds. Rezerw Ropy Naftowej i Łupków Naftowych rozpoczęły oceny przydatności łupków bitumicznych do paliw wojskowych, takich jak paliwa do silników odrzutowych, paliwa żeglugowe i ciężki olej opałowy. Paliwo do silników odrzutowych JP-4 na bazie oleju łupkowego było produkowane do wczesnych lat 90., kiedy to zostało zastąpione JP-8 na bazie nafty. W 1974 roku Departament Spraw Wewnętrznych Stanów Zjednoczonych ogłosił program dzierżawy łupków naftowych w regionach Kolorado i Utah , w których występują łupki naftowe . W 1979 roku, po drugim kryzysie naftowym , Kongres USA zatwierdził tzw Ustawa o bezpieczeństwie energetycznym , która utworzyła Syntetyczną Korporację Paliw i zatwierdziła do 88 milionów dolarów na projekty paliw syntetycznych. Departament Energii Stanów Zjednoczonych utworzył również program paliw syntetycznych, który promował rozwój łupków naftowych na dużą skalę i był zaangażowany w prototypowe tory dzierżawione w Piceance Basin w kraju Rio Blanco w Kolorado. W 1980 roku przeznaczono budżet w wysokości 2,616 miliarda dolarów na trzy projekty związane z paliwami syntetycznymi.

Amerykański przemysł paliw syntetycznych załamał się, gdy ceny ropy spadły na początku lat 80-tych . W dniu 2 maja 1982 r., Znany jako „Czarna niedziela”, Exxon anulował swój projekt Colony Shale Oil o wartości 5 miliardów dolarów w pobliżu Parachute w Kolorado z powodu niskich cen ropy i zwiększonych wydatków, zwalniając ponad 2000 pracowników i pozostawiając ślad przejęcia domów i upadłości małych firm. W 1986 r. prezydent Ronald Reagan podpisał ustawę o skonsolidowanym zbiorczym uzgodnieniu budżetu z 1985 r. który między innymi zniósł amerykański program syntetycznych paliw płynnych . Nowe projekty paliw syntetycznych rozpoczęto w latach 2000 (dekada) ze względu na ropy naftowej oraz względy geopolityczne i ekonomiczne.

Rezerwy węgla

Stany Zjednoczone mają 26% znanych na Ziemi rezerw węgla . Według najniższych szacunków wystarcza to na setki lat i stanowi 90% rezerw energii w USA. Węgiel jest paliwem kopalnym i jako taki może ulec wyczerpaniu w ciągu kilkuset lat. Jeśli chodzi o uzyskiwaną energię, węgiel osiągnął szczyt w 1998 r. i chociaż wolumen produkcji wzrósł, energia netto nie wzrosła, co można wytłumaczyć spadkiem produkcji węgla wysokiej jakości, takiego jak bitum i antracyt. Rezerwy w USA to około 45% bitumu i antracytu.

Wartość energetyczna całego znanego na świecie węgla nadającego się do wydobycia wynosi 27 zettadżuli, co ma trwać 164 lata. (Patrz „Węgiel”)

Z tego same rezerwy amerykańskie obejmują 7,02 zettadżuli. US DOE szacuje rezerwy węgla na 1 081 279 milionów ton amerykańskich (9,81 × 1014 kg), czyli około 4 786 miliardów (4,7 bilionów) baryłek ekwiwalentu ropy naftowej . Ilość węgla spalonego w 2001 roku obliczono na 2,337 gigaton ekwiwalentu ropy naftowej, czyli około 46 milionów baryłek (7 300 000 m ³ ) ekwiwalentu ropy dziennie. Gdyby konsumpcja utrzymywała się w tym tempie, rezerwy te wystarczyłyby na około 285 lat.

Produkcja paliw syntetycznych z amerykańskich aktywów węglowych stanowi skuteczny sposób na zmniejszenie zależności USA od importowanej ropy, zmniejszenie deficytów handlowych i zapewnienie bardziej ekonomicznej energii niż obecne rynki. (Patrz „Princeton University: Zwiększona efektywność paliwowa samochodów i paliwa syntetyczne; Alternatywy dla ograniczenia importu ropy naftowej” poniżej)

Efektywność ekonomiczna

Oleje, w tym ropa naftowa, od dawna są wydobywane z węgla. Zakłady produkcyjne zostały po prostu zamknięte w latach osiemdziesiątych XIX wieku, ponieważ ropa naftowa stała się tańsza niż skraplanie węgla. Sama zdolność jednak nigdy nie zniknęła. Osiem lat testów instalacji pilotażowych przeprowadzonych przez firmę Karrick potwierdza, że stany, miasta, a nawet mniejsze miasteczka mogą wytwarzać własny gaz i wytwarzać własną energię elektryczną.

John Winslow, Laboratories Technology Manager for Coal Fuels w US DOE National Energy Technology Laboratory (NETL), szacuje, że zakład produkujący 30 000 baryłek (4800 m ³ ) płynnego węgla dziennie (4 800 m³/d) może utrzymać koszty na poziomie 35– 40 dolarów za baryłkę. To odkrycie zostało zaprezentowane 22 września 2004 r. na warsztacie technologii wykorzystania węgla w National Research Center for Coal & Energy, Morgantown, Wirginia Zachodnia. To spotkanie było częścią serii warsztatów Energy Roadmap zleconych przez gubernatora Wirginii Zachodniej Boba Wise'a.

Potencjalna wielkość rynku jest znaczna, sam import produktów ropopochodnych do USA w 2005 r. wyniósł 251,6 mld USD, 302,5 mld USD w 2006 r., 331,2 mld USD w 2007 r. i 386,3 mld USD w 2008 r., wszystkie dane, co daje łączną kwotę 1,27 biliona USD w ciągu 4 lat. (Patrz „Statystyki handlu zagranicznego US Census Bureau 2008” poniżej).

Proponowane projekty

W Stanach Zjednoczonych posuwa się naprzód wiele różnych projektów paliw syntetycznych, przy czym pierwszy ma rozpocząć działalność komercyjną w 2013 roku.

Firma American Clean Coal Fuels, w swoim projekcie Illinois Clean Fuels , opracowuje 30 000 baryłek (4800 m ³ ) dziennie biomasy i węgla do cieczy + projekt wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla w Oakland w stanie Illinois. Oczekuje się, że projekt pojawi się online w 2013 roku.

Baard Energy, w swoim projekcie Ohio River Clean Fuels , opracowuje projekt 53 000 bbl/d (8400 m ³ /d) węgla i biomasy do cieczy + wychwytywanie i sekwestracja dwutlenku węgla.

DKRW planuje wybudowanie 15 000-20 000 baryłek (3200 m ³ ) dziennie węgla do cieczy + instalacji wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla w Medicine Bow Wyoming . Od marca 2013 r. Projekt nadal nie zakończył finansowania proponowanej elektrowni o wartości 2 miliardów dolarów.

Porzucone projekty

Rentech rozwijał zakład wychwytywania i sekwestracji węgla o wydajności 29 600 baryłek (4710 m ³ ) dziennie w węglu i biomasie w Natchez w stanie Mississippi. Projekt jest obecnie porzucony, a firma nie planuje rozwoju niezależnego projektu energetycznego.

Pierwsi konsumenci

W Stanach Zjednoczonych społeczność lotnicza przyjęła wiodącą rolę w tworzeniu głównego rynku paliwa syntetycznego w USA. Oprócz wysiłków certyfikacyjnych, Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych publicznie ogłosiły, że do 2016 r. połowę krajowych lotów w USA będą napędzać paliwem syntetycznym. Przemysł lotnictwa komercyjnego, współpracujący z potencjalnymi dostawcami za pośrednictwem CAAFI, również usilnie naciska na zabezpieczenie źródeł paliwa. W 2008 roku Departament Obrony USA otrzymał również zezwolenie na zawarcie wieloletniego kontraktu na zakup paliwa syntetycznego. W rozdziale 141 tytułu 10 Kodeksu Stanów Zjednoczonych , szef agencji został upoważniony do zakupu paliw syntetycznych na okres nieprzekraczający 25 lat. Duże zainteresowanie wykazano również ze strony operatorów flot pojazdów komunalnych i użytkowych, kolei, a nawet rafinerii, które chcą wykorzystywać paliwa syntetyczne jako mieszankę.

Departament Energii Stanów Zjednoczonych przewiduje, że krajowa konsumpcja paliw syntetycznych wytwarzanych z węgla i gazu ziemnego wzrośnie do 3,7 miliona baryłek (590 000 m ³ ) dziennie w 2030 r. w oparciu o cenę 57 USD za baryłkę ropy naftowej o wysokiej zawartości siarki ( Annual Energy Outlook 2006, Tabela 14, str. 52 ). Wczesne badania, takie jak te przeprowadzone przez American National Standards Institute (ANSI) w latach 80-tych w celu ustanowienia ram technicznych dla zastosowań turbin gazowych na paliwo syntetyczne respondenci wskazali plany dotyczące przyszłego przyjęcia tego rodzaju paliwa. Obecnie widać to w coraz większym wykorzystaniu zgazowania węgla, zwłaszcza w operacjach komercyjnych, takich jak Texaco w Kingsport w stanie Tennessee , które wytwarzają gaz syntetyczny do produkcji metanolu i innych chemikaliów używanych w generowaniu energii z turbin gazowych.

Nietransportowy „synfuel”

Liczne firmy amerykańskie ( TECO , Progress Energy , DTE , Marriott ) również skorzystały z ulg podatkowych na paliwa syntetyczne na bazie węgla, ustanowionych w latach 70., jednak wiele produktów kwalifikujących się do dotacji nie jest prawdziwymi paliwami syntetycznymi. ^{[ potrzebne źródło ]}

Obecnie przemysł węglowy wykorzystuje kredyt na zwiększenie zysków elektrowni węglowych poprzez wprowadzenie procesu „podczyszczania wstępnego”, który spełnia wymagania techniczne, a następnie spala wynik tak samo, jak spalałby węgiel. Czasami kwota uzyskana z ulgi podatkowej jest głównym czynnikiem ekonomicznego funkcjonowania zakładu. Ulga podatkowa na paliwo syntetyczne była wykorzystywana głównie w ten sposób od czasu niskich cen gazu z lat 80 wstrzymał wszelkie poważniejsze wysiłki na rzecz stworzenia paliwa transportowego z kredytem, a jego kontynuacja jest postrzegana jako główna wygrana „wieprzowego projektu” lobbystów przemysłu węglowego, kosztująca 9 miliardów dolarów rocznie. Całkowita produkcja takich paliw syntetycznych w USA szacowana była na 73 miliony ton w 2002 roku. ^{[ Potrzebne źródło ]}

Linki zewnętrzne

DOE EIA Annual Energy Outlook 2006, sekcja dotycząca paliw syntetycznych
Producenci Synfuel uderzają w Paydirt! Zarchiwizowane 2005-09-03 w Wayback Machine (NCPA Policy Digest) - analiza dopłat do paliw syntetycznych w USA
US DoD rozpoczyna poszukiwania samowystarczalności energetycznej Jane's Defense Weekly, 25 września 2006