Um projeto japonês demonstra um caminho de neutralidade de carbono para energia de carvão

O complexo projeto de demonstração trifásico da Osaki CoolGen Corp. na província de Hiroshima busca obter geração de energia a carvão altamente eficiente com emissões próximas de zero, integrando a tecnologia de carvão pronta para captura de carbono com uma célula de combustível.

Quando o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) ampliou os alarmes sobre o aquecimento global no início dos anos 1990, os executivos da J-POWER tomaram nota. Desde que foi criada em 1952 como uma entidade financiada pelo governo de acordo com a Lei de Promoção do Desenvolvimento de Energia Elétrica do Japão, a J-POWER (que ainda está formalmente registrada sob o nome de "Electric Power Development Co.") tornou-se uma das maiores geradoras de energia do Japão. Mas, embora tivesse acumulado um portfólio substancial de geração a carvão, a maior parte era abastecida por carvão importado. E, embora previsse que a energia a carvão (juntamente com a nuclear) continuaria a desempenhar um papel crítico no mix de energia do Japão no século 21, era cauteloso que as crescentes preocupações ambientais e a volatilidade das futuras importações de carvão pudessem representar obstáculos significativos para seus ativos de carvão. A empresa finalmente deduziu que encontrar uma maneira de melhorar a utilização de carvão de maneira econômica e eficiente nas próximas décadas precisaria ser uma prioridade máxima.

J-POWER entrou em ação. Em 1995, lançou um projeto nacional em colaboração com a Organização de Desenvolvimento de Tecnologia Industrial de Nova Energia (NEDO) do governo japonês para desenvolver o projeto de Aplicação de Energia para Gás, Líquido e Eletricidade (EAGLE). O principal objetivo do projeto era desenvolver um gaseificador de carvão de fluxo arrastado e soprado por oxigênio construído no Japão que pudesse ser usado para várias aplicações, incluindo geração de energia e produção de combustíveis sintéticos, produtos químicos e hidrogênio. O conceito EAGLE, no entanto, foi além de apenas integrar o gaseificador com turbinas a gás e a vapor em uma configuração convencional de ciclo combinado de gaseificação integrada (IGCC). Ela previu a adição de uma célula de combustível ao sistema IGCC para aumentar sua eficiência além de 50% enquanto reduzia suas emissões de poluição - tornando-o efetivamente um dos primeiros sistemas dedicados de ciclo combinado de célula de combustível de gaseificação integrada (IGFC) do mundo.

Depois de realizar um estudo de viabilidade para o sistema IGFC, a J-POWER e a agência de pesquisa do governo concluíram em 2001 uma planta piloto de 150 toneladas por dia no Wakamatsu Research Institute da J-POWER na cidade de Kitakyushu. A partir de 2002, o piloto investigou a redução do sistema de gaseificação, seguido de testes de desempenho geral da planta e, em seguida, testes com diferentes matérias-primas e, posteriormente, separação e recuperação de dióxido de carbono (CO2). Quando o piloto se mostrou promissor, a J-POWER em 2009 fez parceria com a Chugoku Electric Power Co. para estabelecer uma nova joint venture, a Osaki CoolGen Corp.

A principal intenção da Osaki CoolGen na época era ampliar a tecnologia EAGLE em um teste de demonstração de 166 MW do sistema IGFC na Estação Elétrica Osaki de 250 MW de Chugoku, desativada em 2011, na Ilha de Osakikamijima, Prefeitura de Hiroshima. De acordo com a Chugoku Electric, o escopo de demonstração do projeto se ampliou desde então para enfrentar os desafios emergentes enfrentados pela moderna energia a carvão, incluindo uma compreensão da flexibilidade duradoura e dos atributos de baixo carbono. Hoje, o principal objetivo do projeto Osaki CoolGen é "alcançar a geração de energia a carvão com emissões zero, combinando o IGFC - a geração de energia a carvão de alta eficiência definitiva - com a captura de CO2", disse Chugoku Electric.

Desde que o projeto Osaki CoolGen começou oficialmente em 2012, ele concluiu com sucesso duas das três etapas principais e espera concluir a etapa final este ano. Na Etapa 1, que recebeu financiamento do Ministério da Economia, Comércio e Indústria (METI) do Japão, os parceiros do projeto iniciaram a construção de uma usina de demonstração IGCC de 166 MW de oxigênio soprado em março de 2013 e a concluíram em março de 2017. A tecnologia IGCC soprada gaseifica o carvão no gaseificador proprietário da J-POWER usando oxigênio de alta pureza. Em seguida, gera energia usando um ciclo combinado que combina uma turbina a gás de queima de gás de síntese (classe 1.300C) e uma turbina a vapor que usa o calor de exaustão da turbina a gás e do gaseificador.