دورة التغويز المتكاملة المركبة

دورة التغويز المتكاملة المركبة ( IGCC ) هي تقنية تستخدم مُغَوِّزًا عالي الضغط لتحويل الفحم وأنواع الوقود الكربوني الأخرى إلى غاز اصطناعي مضغوط . يُمكّن هذا من إزالة الشوائب من الوقود قبل توليد الكهرباء ، مما يقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت والجسيمات والزئبق ، وفي بعض الحالات ثاني أكسيد الكربون . يمكن تحويل بعض هذه الشوائب، مثل الكبريت، إلى منتجات ثانوية قابلة لإعادة الاستخدام من خلال عملية كلاوس . باستخدام معدات معالجة إضافية، يمكن تحويل أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون عبر تفاعل تحويل غاز الماء ، مما يسمح بعزله وزيادة كفاءة التغويز. ثم تُمرر الحرارة الزائدة من الاحتراق الأولي وتوليد الطاقة باستخدام الغاز الاصطناعي إلى دورة بخارية ، مما ينتج عنه كهرباء إضافية. تُؤدي هذه العملية إلى تحسين الكفاءة الديناميكية الحرارية، مقارنةً باحتراق الفحم المسحوق التقليدي .

يتوفر الفحم بوفرة في الولايات المتحدة الأمريكية والعديد من الدول الأخرى، وقد ظل سعره ثابتًا نسبيًا في السنوات الأخيرة. ومن بين أنواع الوقود الهيدروكربوني التقليدية - النفط والفحم والغاز الطبيعي - يُستخدم الفحم كمادة خام لتوليد 40% من الكهرباء عالميًا. ويُعدّ استهلاك الوقود الأحفوري ومساهمته في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع _قضية ملحة نظرًا للآثار السلبية لتغير المناخ . ويحتوي الفحم تحديدًا على كمية من ثاني أكسيد الكربون لكل وحدة حرارية بريطانية (BTU) تفوق ما _يحتويه النفط أو الغاز الطبيعي، وهو مسؤول عن 43% من انبعاثات _ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق الوقود. ولذلك، تُناقش إمكانية خفض الانبعاثات التي توفرها تقنية التغويز المتكاملة لدورة الغاز (IGCC) من خلال التغويز واحتجاز الكربون قبل الاحتراق، كوسيلة لمعالجة المخاوف المذكورة آنفًا. ^{[ 1 ]}

فيما يلي مخطط انسيابي تخطيطي لمحطة توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والغاز (IGCC):

يمكن لعملية التغويز أن تنتج الغاز التخليقي من مجموعة واسعة من المواد الأولية المحتوية على الكربون، مثل الفحم عالي الكبريت، ومخلفات البترول الثقيلة، والكتلة الحيوية .

يُطلق على هذه المحطة اسم "متكاملة" لأنها تعتمد على نظامين: (1) الغاز التخليقي المُنتَج في قسم التغويز، والذي يُستخدم كوقود لتوربين الغاز في الدورة المركبة؛ و(2) البخار المُنتَج بواسطة مُبرّدات الغاز التخليقي في قسم التغويز، والذي يُستخدم بدوره في توربين البخار في الدورة المركبة. في هذا المثال، يُستخدم الغاز التخليقي المُنتَج كوقود في توربين الغاز الذي يُنتج الطاقة الكهربائية. في الدورة المركبة التقليدية، تُستخدم ما يُسمى "الحرارة المهدرة" من عادم توربين الغاز في مُولّد بخار لاستعادة الحرارة (HRSG) لإنتاج البخار اللازم لدورة توربين البخار. تعمل محطة IGCC على تحسين كفاءة العملية الإجمالية بإضافة البخار ذي درجة الحرارة الأعلى، المُنتَج من عملية التغويز، إلى دورة توربين البخار. ثم يُستخدم هذا البخار في توربينات البخار لإنتاج طاقة كهربائية إضافية.

تتميز محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والغاز (IGCC) بمزايا عديدة مقارنةً بمحطات توليد الطاقة التقليدية بالفحم، وذلك بفضل كفاءتها الحرارية العالية، وانخفاض انبعاثاتها من غازات الدفيئة غير الكربونية ، وقدرتها على معالجة الفحم منخفض الجودة. وتشمل عيوبها ارتفاع تكاليف رأس المال والصيانة، وكمية _ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في حال عدم احتجازها قبل الاحتراق. ^{[ 2 ]}

• يُحوّل الفحم الصلب إلى غاز لإنتاج الغاز التخليقي. يُصنّع الغاز التخليقي عن طريق تحويل الفحم إلى غاز في مفاعل مغلق مضغوط مع نقص في الأكسجين. يضمن نقص الأكسجين تحلل الفحم بفعل الحرارة والضغط بدلاً من احتراقه بالكامل. ينتج عن التفاعل الكيميائي بين الفحم والأكسجين خليط من الكربون والهيدروجين، وهو الغاز التخليقي. C _x H _y + (x/2)O ₂ → (x)CO + (y/2)H ₂
• تُستخدم الحرارة الناتجة عن إنتاج الغاز التخليقي لإنتاج البخار من مياه التبريد والذي يُستخدم بعد ذلك لإنتاج الكهرباء بواسطة التوربينات البخارية .
• يجب أن يخضع الغاز التخليقي لعملية فصل قبل الاحتراق لإزالة ثاني أكسيد الكربون _{والشوائب} الأخرى لإنتاج وقود أكثر نقاءً. ثلاث خطوات ضرورية لفصل الشوائب: ^{[ 3 ]}

1. تفاعل تحويل غاز الماء . التفاعل الذي يحدث في مفاعل تحويل غاز الماء هو CO + _H₂O${\displaystyle \rightleftharpoons }$ CO ₂ + H ₂ . ينتج عن هذا غاز اصطناعي ذو تركيبة أعلى من وقود الهيدروجين وهو أكثر كفاءة للاحتراق في المراحل اللاحقة من الاحتراق.
2. عملية الفصل الفيزيائي. يمكن القيام بذلك من خلال آليات مختلفة مثل الامتصاص أو الامتزاز أو الفصل الغشائي.
3. التجفيف والضغط والتخزين/الشحن.

• يُستخدم الغاز التخليقي الناتج كوقود لتوربين احتراقي ينتج الكهرباء. في هذه المرحلة، يكون الغاز التخليقي عبارة عن هيدروجين نقي إلى حد _كبير .

من أبرز عيوب استخدام الفحم كوقود انبعاث ثاني أكسيد الكربون والملوثات، بما في ذلك ثاني أكسيد الكبريت، وأكاسيد النيتروجين، والزئبق، والجسيمات الدقيقة. تستخدم معظم محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم تقنية احتراق الفحم المسحوق، حيث يُطحن الفحم لزيادة مساحة سطحه، ثم يُحرق لإنتاج البخار، ويُمرر البخار عبر توربين لتوليد الكهرباء. لا تستطيع محطات الفحم المسحوق التقاط ثاني أكسيد الكربون إلا بعد الاحتراق عندما يكون مخففًا ويصعب فصله. في المقابل، تسمح عملية التغويز في محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز (IGCC) بفصل ثاني أكسيد الكربون المركز والمضغوط والتقاطه قبل الاحتراق. تشمل عملية تنقية الغاز التخليقي استخدام مرشحات لإزالة الجسيمات الكبيرة، وغسل لإزالة الجسيمات الدقيقة، ومواد ماصة صلبة لإزالة الزئبق. إضافةً إلى ذلك، يُستخدم غاز الهيدروجين كوقود، وهو لا يُنتج أي ملوثات عند احتراقه. ^{[ 4 ]}

تستهلك محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والغاز (IGCC) كمية أقل من المياه مقارنةً بمحطات الفحم المسحوق التقليدية. ففي محطة الفحم المسحوق، يُحرق الفحم لإنتاج البخار، الذي يُستخدم بدوره لتوليد الكهرباء باستخدام توربين بخاري. بعد ذلك، يجب تكثيف البخار الناتج بماء التبريد، ويُفقد جزء من الماء بالتبخر. أما في محطات IGCC، فيُقلل استهلاك المياه عن طريق الاحتراق في توربين غازي، حيث تُستخدم الحرارة المتولدة لتمديد الهواء وتشغيل التوربين. ويُستخدم البخار فقط لالتقاط الحرارة من عادم توربين الاحتراق لاستخدامها في توربين بخاري ثانوي. حاليًا، يتمثل العيب الرئيسي في ارتفاع التكلفة الرأسمالية مقارنةً بأنواع توليد الطاقة الأخرى.

ساهم مشروع وزارة الطاقة الأمريكية التجريبي للفحم النظيف ^{[ 5 ]} في بناء ثلاث محطات توليد طاقة تعمل بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC): محطة إدواردسبورت للطاقة في إدواردسبورت، إنديانا ، ومحطة بولك للطاقة في تامبا، فلوريدا (متوفرة على الإنترنت عام 1996)، ومحطة بينون باين في رينو، نيفادا . في مشروع رينو التجريبي، وجد الباحثون أن تقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC) السائدة آنذاك لا تعمل على ارتفاع يزيد عن 100 متر (300 قدم) فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 6 ]} مع ذلك، لم يشر تقرير وزارة الطاقة في المرجع 3 إلى أي تأثير للارتفاع، وكانت معظم المشاكل مرتبطة بنظام استخراج النفايات الصلبة. تعمل محطة بولك للطاقة حاليًا بعد حل مشاكل بدء التشغيل التجريبي، لكن مشروع بينون باين واجه مشاكل كبيرة وتم التخلي عنه.

اختارت مبادرة الطاقة النظيفة بالفحم التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية (المرحلة الثانية من مبادرة الطاقة النظيفة بالفحم) مشروع كيمبر كأحد مشروعين لإثبات جدوى محطات توليد الطاقة بالفحم منخفضة الانبعاثات. بدأت شركة ميسيسيبي باور أعمال الإنشاء في مشروع كيمبر في مقاطعة كيمبر بولاية ميسيسيبي عام 2010، وكان من المقرر أن يبدأ تشغيله عام 2016، على الرغم من حدوث العديد من التأخيرات. ^{[ 7 ]} في مارس، تم تأجيل الموعد المتوقع مرة أخرى من أوائل عام 2016 إلى 31 أغسطس 2016، مما أضاف 110 ملايين دولار إلى التكلفة الإجمالية، وجعل المشروع متأخرًا عن الجدول الزمني بثلاث سنوات. تُعد محطة توليد الكهرباء هذه مشروعًا رائدًا في مجال احتجاز الكربون وتخزينه ، حيث تحرق فحم الليغنيت وتستخدم تقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز قبل الاحتراق، مع معدل احتجاز انبعاثات متوقع بنسبة 65%. ^{[ 8 ]}

كانت محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز (IGCC) من الجيل الأول أقل تلويثًا من التقنيات المعاصرة القائمة على الفحم، ولكنها لوّثت المياه أيضًا؛ فعلى سبيل المثال، لم يلتزم مرفق واباش للتغويز، الواقع في مقاطعة فيجو بولاية إنديانا، بشروط ترخيص المياه خلال الفترة 1998-2001 ^{[ 9 ]} بسبب انبعاث الزرنيخ والسيلينيوم والسيانيد. استمر تشغيل واباش تجاريًا حتى عام 2016، وكان يجري تحويله إلى منشأة لإنتاج الهيدروجين والأمونيا منخفضة الكربون اعتبارًا من عام 2025. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تُعتبر تقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC) جاهزةً حاليًا لالتقاط الكربون وتخزينه، ويمكن استخدامها في ذلك. ^{[ 12 ] [ 13 ]} (انظر FutureGen ). ستستضيف مدينة كيدزيرزين البولندية قريبًا محطةً لتوليد الطاقة والمواد الكيميائية عديمة الانبعاثات ، تجمع بين تقنية تغويز الفحم وتقنية التقاط الكربون وتخزينه (CCS). كان من المخطط إنشاء هذه المحطة، ولكن لم تتوفر أي معلومات عنها منذ عام 2009. ومن بين محطات IGCC العاملة الأخرى حول العالم: محطة ألكسندر (المعروفة سابقًا باسم بوجينوم) في هولندا، ومحطة بويرتولانو في إسبانيا، ومحطة JGC في اليابان.

كان مشروع تكساس للطاقة النظيفة يهدف إلى بناء محطة توليد طاقة متكاملة تعمل بتقنية التغويز بالغاز والغاز (IGCC) بقدرة 400 ميغاواط، وتتضمن تقنية احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS). وكان من المقرر أن يكون هذا المشروع أول محطة لتوليد الطاقة بالفحم في الولايات المتحدة تجمع بين تقنية التغويز بالغاز والغاز والغاز وتقنية احتجاز الكربون وتخزينه بنسبة 90%. وقد أعلنت الشركة الراعية، ساميت باور، إفلاسها في عام 2017. ^{[ 14 ]}

هناك العديد من المزايا والعيوب عند مقارنتها باحتجاز الكربون التقليدي بعد الاحتراق والاختلافات المختلفة ^{[ 15 ].}

تُعدّ التكلفة الرأسمالية المرتفعة لمحطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز (IGCC) عائقًا رئيسيًا أمام تطبيقها، مما يحول دون منافستها لتقنيات محطات الطاقة الأخرى. حاليًا، تُعتبر محطات الفحم المسحوق التقليدية الخيار الأقل تكلفة. وتكمن ميزة IGCC في سهولة تحديث محطات الطاقة القائمة، ما يُمكن أن يُعوّض التكلفة الرأسمالية المرتفعة . في نموذج أُجري عام 2007، كان نظام IGCC مع احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) هو الأقل تكلفة في جميع الحالات. قارن هذا النموذج تقديرات التكلفة المُعدّلة للكهرباء ، مُظهرًا أن تكلفة IGCC مع CCS تبلغ 71.9 دولارًا أمريكيًا/ميغاواط ساعة (2005 دولارًا أمريكيًا)، وتكلفة الفحم المسحوق مع CCS تبلغ 88 دولارًا أمريكيًا/ميغاواط ساعة (2005 دولارًا أمريكيًا)، وتكلفة دورة الغاز الطبيعي المُركّبة مع CCS تبلغ 80.6 دولارًا أمريكيًا/ميغاواط ساعة (2005 دولارًا أمريكيًا). وقد لوحظ تأثر التكلفة المُعدّلة للكهرباء بشكل ملحوظ بسعر الغاز الطبيعي وإضافة تكاليف تخزين الكربون ونقله. ^{[ 16 ]}

لم تُعوّض الفائدة المحتملة لتحديث محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز الطبيعي (IGCC) المزودة بتقنية احتجاز الكربون حتى الآن تكلفة هذه المحطات. يُشير تقرير صادر عن إدارة معلومات الطاقة الأمريكية عام 2013 إلى أن التكلفة الإجمالية لمحطات IGCC المزودة بتقنية احتجاز الكربون وتخزينه قد ارتفعت بنسبة 19% منذ عام 2010. ومن بين أنواع محطات توليد الطاقة الثلاثة، تبلغ التكلفة الرأسمالية الإجمالية لمحطات الفحم المسحوق المزودة بتقنية احتجاز الكربون وتخزينه 5227 دولارًا أمريكيًا (بأسعار عام 2012) لكل كيلوواط، بينما تبلغ التكلفة الإجمالية لمحطات IGCC المزودة بتقنية احتجاز الكربون وتخزينه 6599 دولارًا أمريكيًا (بأسعار عام 2012) لكل كيلوواط، أما محطات الغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة المزودة بتقنية احتجاز الكربون وتخزينه فتبلغ تكلفتها الإجمالية 2095 دولارًا أمريكيًا (بأسعار عام 2012) لكل كيلوواط. لم تشهد تكاليف محطات الفحم المسحوق ومحطات الغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة تغيرًا ملحوظًا منذ عام 2010. ويُشير التقرير أيضًا إلى أن الزيادة بنسبة 19% في تكلفة محطات IGCC تعود إلى معلومات حديثة من مشاريع IGCC التي تجاوزت ميزانيتها وتجاوزت التكاليف المتوقعة. ^{[ 17 ]}

أظهرت شهادات حديثة في إجراءات تنظيمية أن تكلفة تقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز بالغاز (IGCC) تبلغ ضعف ما توقعه غوديل، من 96 إلى 104 دولارات أمريكية لكل ميغاواط/ساعة. [18] [19] هذا قبل إضافة تكلفة احتجاز الكربون وتخزينه (حيث تُعدّ تقنية التخزين تقنية ناضجة ^{في كل من حقل ويبرن في} كندا ( لتحسين استخلاص النفط ) وحقل سليبنر في بحر الشمال على نطاق تجاري خلال السنوات العشر الماضية) - ومن المتوقع أن تبلغ تكلفة الاحتجاز بمعدل 90% 30 دولارًا أمريكيًا إضافية لكل ميغاواط/ساعة. ^{[ 20 ]}

تعطلت محطة واباش بشكل متكرر لفترات طويلة بسبب مشاكل في وحدة التغويز. أما المشاريع اللاحقة، مثل مشروع ميسابا التابع لشركة إكسلسيور، فقد تم فيها دمج وحدة تغويز ثالثة ووحدة معالجة متكاملة.

يُعاني مشروع محطة بولك كاونتي المتكاملة لتوليد الطاقة بالغاز (IGCC) من مشاكل تصميمية. أولًا، أُغلق المشروع مؤقتًا بسبب تآكل خط أنابيب نقل الفحم السائل من عربات السكك الحديدية إلى وحدة التغويز. وقد طُوّر طلاء جديد لهذا الأنبوب. ثانيًا، استُبدل المزدوج الحراري في أقل من عامين، مما يُشير إلى وجود مشاكل في وحدة التغويز مع أنواع مختلفة من المواد الأولية، من الفحم البيتوميني إلى الفحم شبه البيتوميني . صُممت وحدة التغويز في الأصل للتعامل مع أنواع الليغنيت منخفضة الرتبة. ثالثًا، تعرّضت وحدة التغويز لتوقفات غير مُخطط لها بسبب مشاكل في البطانة الحرارية، وكانت تكلفة إصلاح هذه المشاكل باهظة. صُممت وحدة التغويز في الأصل في إيطاليا لتكون نصف حجم الوحدة التي بُنيت في بولك. قد تُساهم المواد الخزفية الحديثة في تحسين أداء وحدة التغويز وإطالة عمرها. يُعد فهم مشاكل التشغيل في محطة IGCC الحالية ضروريًا لتحسين تصميم محطة IGCC المستقبلية. (محطة بولك لتوليد الطاقة بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز، https://web.archive.org/web/20151228085513/http://www.clean-energy.us/projects/polk_florida.html .) كيم، ك.، 2009، مشروع التغويز المتكامل لدورة الغاز: مشروع حول أنظمة إدارة الاستدامة لإعادة تصميم المحطة وتطويرها. (هذه ورقة بحثية غير منشورة من جامعة هارفارد).

تُصمّم شركة جنرال إلكتريك حاليًا محطة نموذجية تعمل بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC) من شأنها أن تُحسّن موثوقية المحطة. يتميز نموذج جنرال إلكتريك بتوربينات متطورة مُحسّنة خصيصًا لغاز التخليق المُستخرج من الفحم. تستخدم محطة التغويز الصناعية التابعة لشركة إيستمان في كينغسبورت، بولاية تينيسي، مُغَوِّزًا يعمل بالمواد الصلبة من إنتاج شركة جنرال إلكتريك للطاقة. وقد قامت شركة إيستمان، المدرجة ضمن قائمة فورتشن 500، ببناء هذه المحطة عام 1983 دون أي دعم حكومي أو فيدرالي، وهي تُحقق أرباحًا. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

توجد في أوروبا عدة محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز الطبيعي المسال (IGCC) في مصافي النفط، وقد أظهرت جاهزية جيدة (90-95%) بعد فترات التشغيل التجريبي الأولية. وتساهم عدة عوامل في هذا الأداء:

1. لا تستخدم أي من هذه المنشآت توربينات الغاز ذات التقنية المتقدمة (من النوع F ).
2. تستخدم جميع محطات التغويز القائمة على المصافي مخلفات التكرير، بدلاً من الفحم، كمادة خام. وهذا يُغني عن معدات مناولة الفحم وتحضيره وما يصاحبها من مشاكل. كما ينتج عن ذلك مستوى أقل بكثير من الرماد في وحدة التغويز، مما يقلل من عمليات التنظيف ووقت التوقف في مراحل تبريد الغاز وتنظيفه.
3. أدركت هذه المصانع غير التابعة لقطاع المرافق العامة ضرورة التعامل مع نظام التغويز كمصنع معالجة كيميائية أولي، وقامت بإعادة تنظيم موظفي التشغيل وفقًا لذلك.

من قصص النجاح الأخرى لمحطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز (IGCC) محطة بوجينوم في هولندا بقدرة 250 ميغاواط، والتي تم تشغيلها عام 1994 وأُغلقت عام 2013، ^{[ 23 ]} حيث تميزت بتوافر جيد للطاقة. صُممت هذه المحطة، التي تعمل بالفحم، في الأصل لاستخدام ما يصل إلى 30% من الكتلة الحيوية كمادة خام تكميلية. وقد حصلت شركة NUON، المالكة للمحطة، على حوافز مالية من الحكومة لاستخدامها الكتلة الحيوية. أنشأت NUON  محطة IGCC أخرى في هولندا بقدرة 1311 ميغاواط، تتألف من ثلاث وحدات توليد طاقة بالغاز والكربون (CCGT) بقدرة 437 ميغاواط لكل منها. تم تشغيل محطة Nuon Magnum IGCC عام 2011، وافتُتحت رسميًا في يونيو 2013. وقد مُنحت شركة Mitsubishi Heavy Industries عقد إنشاء هذه المحطة. ^{[ ٢٤ ]} بموجب اتفاق مع منظمات بيئية، مُنعت شركة NUON من استخدام محطة ماغنوم لحرق الفحم والكتلة الحيوية حتى عام ٢٠٢٠. ونظرًا لارتفاع أسعار الغاز في هولندا، فإن وحدتين من الوحدات الثلاث متوقفتان عن العمل حاليًا، بينما تشهد الوحدة الثالثة مستويات استخدام منخفضة. ونظرًا لكفاءة محطة ماغنوم المنخفضة نسبيًا (٥٩٪)، يُفضّل استخدام محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة الأكثر كفاءة (مثل محطة هيمويغ ٩) لتوفير الطاقة (الاحتياطية).

تم اقتراح جيل جديد من محطات توليد الطاقة بالفحم بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC)، إلا أنه لم يبدأ بناء أي منها حتى الآن. وتتولى شركات AEP و Duke Energy و Southern Company تطوير هذه المشاريع في الولايات المتحدة، بينما تتولى شركات ZAK/PKE و Centrica (المملكة المتحدة) و E.ON وRWE (ألمانيا) وNUON (هولندا) تطويرها في أوروبا. وفي ولاية مينيسوتا، أظهر تحليل أجرته وزارة التجارة أن تقنية IGCC هي الأعلى تكلفة، مع انبعاثات لا تختلف بشكل ملحوظ عن انبعاثات الفحم المسحوق. وفي ولاية ديلاوير، توصل تحليل شركة Delmarva الاستشارية وتحليل الولاية إلى نتائج مماثلة.

تُعدّ التكلفة العالية لتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC) العائق الأكبر أمام دمجها في سوق الطاقة؛ ومع ذلك، يُدرك معظم المسؤولين التنفيذيين في قطاع الطاقة أن تنظيم انبعاثات الكربون بات وشيكًا. وتُطرح مشاريع قوانين تُطالب بخفض الكربون مجددًا في كلٍ من مجلس النواب ومجلس الشيوخ، ومع الأغلبية الديمقراطية، يبدو من المرجح أن يشهد الرئيس القادم مزيدًا من الجهود لتنظيم انبعاثات الكربون. كما يُشير قرار المحكمة العليا الذي يُلزم وكالة حماية البيئة بتنظيم الكربون (كومنولث ماساتشوستس وآخرون ضد وكالة حماية البيئة وآخرون)[20] إلى احتمالية صدور لوائح تنظيمية مستقبلية للكربون عاجلًا وليس آجلًا. مع تقنية احتجاز الكربون، سترتفع تكلفة الكهرباء من محطة IGCC بنحو 33%. أما بالنسبة لمحطات الغاز الطبيعي، فتبلغ الزيادة نحو 46%. وبالنسبة لمحطات الفحم المسحوق، تبلغ الزيادة نحو 57%. ^{[ 25 ]} إن إمكانية احتجاز الكربون بتكلفة أقل تجعل من تقنية IGCC خيارًا جذابًا للحفاظ على الفحم منخفض التكلفة كمصدر وقود متاح في عالم يُعاني من قيود الكربون. ومع ذلك، يحتاج هذا القطاع إلى مزيد من الخبرة لتقليل علاوة المخاطر. يتطلب نظام توليد الطاقة المتكاملة بالغاز مع احتجاز الكربون وتخزينه نوعاً من التفويض، أو سعر أعلى لسوق الكربون، أو إطاراً تنظيمياً لتحفيز الصناعة بشكل صحيح. ^{[ 26 ]}

في اليابان، تُشغّل شركات الطاقة الكهربائية، بالتعاون مع شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة،  محطة تجريبية متكاملة لتوليد الطاقة بالغاز الطبيعي (IGCC) بقدرة 200 طن/يوم منذ أوائل التسعينيات. وفي سبتمبر 2007، بدأت الشركة تشغيل محطة تجريبية بقدرة 250 ميغاواط في ناكوسو. وتعمل المحطة بالفحم الجاف المُغذّى بالهواء (وليس بالأكسجين) فقط. وتحرق فحم PRB بنسبة كربون غير محترق أقل من 0.1%، دون رصد أي تسرب للعناصر النزرة. وتستخدم المحطة توربينات من النوع F والنوع G على حد سواء. (انظر الرابط gasification.org أدناه)

من المتوقع أن تتمتع محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز الطبيعي من الجيل التالي، المزودة بتقنية احتجاز _{ثاني أكسيد الكربون، بكفاءة حرارية أعلى وتكلفة أقل بفضل تبسيط أنظمتها مقارنةً بمحطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز الطبيعي التقليدية. وتتمثل الميزة الرئيسية في استخدامها للأكسجين وثاني أكسيد} الكربون بدلاً من الأكسجين والنيتروجين لتغويز الفحم . وتتمثل الميزة الأساسية في إمكانية تحسين كفاءة الغاز البارد وتقليل الكربون غير المحترق (الفحم النباتي).

كمرجع لكفاءة محطات توليد الطاقة:

• مع توربينات الغاز من النوع E، وتبريد الغاز عند 30 بار، وتنظيف الغاز بدرجة حرارة منخفضة، ونظام استعادة الحرارة من المستوى الثاني، من الممكن تحقيق كفاءة طاقة تبلغ حوالي 38٪ .
• باستخدام توربين الغاز من النوع F، ومحول الغاز ذو التبريد السريع 60 بار، وتنظيف الغاز بدرجة حرارة منخفضة، ونظام استعادة الحرارة من المستوى 3 + RH، من الممكن تحقيق كفاءة طاقة تبلغ حوالي 45٪.
• قد يؤدي أحدث تطوير لتوربينات الغاز من نوع Frame G، ودمج الهواء في وحدة فصل الهواء، وإزالة الكبريت بدرجة حرارة عالية، إلى تحسين الأداء بشكل أكبر. ^{[ 27 ]}

يُستخدم _ثاني أكسيد الكربون المستخلص من غازات عادم التوربينات الغازية في هذا النظام. إن استخدام نظام توربينات غازية مغلق قادر على التقاط _ثاني أكسيد الكربون عن طريق الضغط المباشر والتسييل يُغني عن الحاجة إلى نظام فصل والتقاط. ^{[ 28 ]}

_{تُعدّ إزالة ثاني} أكسيد الكربون قبل الاحتراق أسهل بكثير من إزالته من غازات المداخن في عملية احتجاز ثاني أكسيد الكربون _بعد الاحتراق، وذلك بسبب التركيز العالي لثاني أكسيد الكربون _بعد تفاعل تحويل غاز الماء والضغط العالي للغاز التخليقي. خلال مرحلة ما قبل الاحتراق في محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والكربون (IGCC)، يكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون _أعلى بنحو 1000 مرة من ضغطه في غازات المداخن بعد الاحتراق. ^{[ 29 ]} ونظرًا لارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون _قبل الاحتراق، يُفضّل استخدام المذيبات الفيزيائية، مثل سيليكسول وريكتيسول ، لإزالة ثاني أكسيد الكربون _{مقارنةً} بالمذيبات الكيميائية. تعمل المذيبات الفيزيائية عن طريق امتصاص الغازات الحمضية دون الحاجة إلى تفاعل كيميائي كما هو الحال في المذيبات التقليدية القائمة على الأمينات. ويمكن بعد ذلك تجديد المذيب، وإزالة ثاني أكسيد الكربون _، عن طريق خفض الضغط. أما العقبة الأكبر في استخدام المذيبات الفيزيائية فهي الحاجة إلى تبريد الغاز التخليقي قبل فصله، ثم إعادة تسخينه بعد ذلك للاحتراق، مما يستهلك الطاقة ويقلل من كفاءة المحطة الإجمالية. ^{[ 29 ]}

تُستخدم معايير الاختبار الوطنية والدولية لتوحيد الإجراءات والتعريفات المستخدمة في اختبار محطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والغاز (IGCC). ويُعد اختيار معيار الاختبار المناسب اتفاقًا بين المشتري والشركة المصنعة، وله أهمية في تصميم المحطة والأنظمة المرتبطة بها. في الولايات المتحدة، نشرت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين معيار اختبار الأداء لمحطات توليد الطاقة المتكاملة بالغاز والغاز (PTC 47) في عام 2006، والذي يوفر إجراءات لتحديد كمية ونوعية غاز الوقود من خلال معدل تدفقه ودرجة حرارته وضغطه وتركيبه وقيمته الحرارية ومحتواه من الملوثات. ^{[ 30 ]}

في عام 2007، طالب مكتب المدعي العام لولاية نيويورك بالإفصاح الكامل عن "المخاطر المالية الناجمة عن غازات الاحتباس الحراري" لمساهمي شركات الطاقة الكهربائية التي تقترح إنشاء محطات توليد الطاقة بالفحم بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC). وجاء في بيان المكتب: "إن أيًا من المبادرات التنظيمية الجديدة أو المحتملة العديدة المتعلقة بانبعاثات _ثاني أكسيد الكربون من محطات الطاقة - بما في ذلك ضوابط الكربون على مستوى الولايات، ولوائح وكالة حماية البيئة بموجب قانون الهواء النظيف، أو سن تشريعات فيدرالية بشأن الاحتباس الحراري - من شأنه أن يضيف تكلفة كبيرة لتوليد الطاقة بالفحم كثيف الكربون ". ^{[ 31 ]} وقد اقترحت السيناتور الأمريكية هيلاري كلينتون من نيويورك إلزام جميع شركات الطاقة المدرجة في البورصة على مستوى البلاد بالإفصاح الكامل عن هذه المخاطر. ^{[ 32 ]} وقد بدأ هذا الإفصاح الصادق في الحد من اهتمام المستثمرين بجميع أنواع مشاريع تطوير محطات توليد الطاقة بالفحم القائمة، بما في ذلك تقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC).

أعلن السيناتور هاري ريد (زعيم الأغلبية في مجلس الشيوخ الأمريكي لعامي 2007/2008) خلال قمة الطاقة النظيفة لعام 2007 أنه سيبذل قصارى جهده لوقف بناء محطات توليد الطاقة الكهربائية الجديدة المقترحة التي تعمل بالفحم بتقنية التغويز المتكامل لدورة الغاز (IGCC) في ولاية نيفادا. ويرغب ريد في أن تستثمر شركات المرافق في نيفادا في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية بدلاً من تقنيات الفحم. وأكد ريد أن الاحتباس الحراري حقيقة واقعة، وأن محطة واحدة مقترحة تعمل بالفحم ستساهم فيه بحرق سبعة ملايين طن من الفحم سنوياً. وادعى أن تكاليف الرعاية الصحية على المدى الطويل ستكون باهظة للغاية (دون ذكر مصدر). وقال: "سأبذل كل ما في وسعي لوقف هذه المحطات. لا توجد تقنية فحم نظيفة . توجد تقنية فحم أنظف، ولكن لا توجد تقنية فحم نظيفة." ^{[ 33 ]}

• التكلفة النسبية للكهرباء المولدة من مصادر مختلفة
• الأثر البيئي لصناعة الفحم
• دورة خلايا الوقود المتكاملة للتغويز
• الغاز الطبيعي البديل

• هانتستاون: محطة توليد الطاقة الأكثر كفاءة في أيرلندا @ موقع سيمنز لتوليد الطاقة
• محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة وتوربينات الغاز، مجلس تخطيط الطاقة في شمال غرب البلاد، توصيف الموارد الجديدة لخطة الطاقة الخامسة، أغسطس 2002
• الطاقة الشمسية ذات الدورة المركبة