Op / Ed: Το CCS χρειάζεται να ξεκινήσει με μια εκκένωση, όχι μια φωνή

© Shaun Wilkinson / Adobe Stock

Για τη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (CCS) για να συμβάλουμε ουσιαστικά στην αποκεντροποίηση του ενεργειακού μας συστήματος, πρέπει να ξεκινήσουμε με ένα κτύπημα, όχι με ένα φωνή. Τα έργα κλιμάκωσης χρειάζονται τώρα εάν η CCS πρόκειται να επωφεληθεί από τα ποσοστά καμπύλης απόκτησης κόστους που απολαμβάνουν άλλα στοιχεία ταχείας προώθησης της οικονομίας χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, όπως οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η αποθήκευση.

Δεν είναι συχνά μια πρόβλεψη επιθυμεί να αποδειχθεί λάθος. Στο DNV GL, η πρόβλεψή μας για την Εξέλιξη της Προώθησης Ενέργειας (ETO) είναι ότι η CCS θα καταγράψει μόνο το 1,5% των εκπομπών το 2050. Αυτός είναι ένας άλλος τρόπος να πούμε ότι η CCS δεν θα προχωρήσει ουσιαστικά χωρίς μια εξαιρετική μεταβολή των εμπορικών κινήτρων. Δεν είμαστε στην επιχείρηση της πρόβλεψης του έκτακτου.

Καθώς οι ηγέτες του κόσμου θα συγκεντρωθούν για την COP24 στο Κατοβίτσε της Πολωνίας, θα κάνουν καλά να θυμόμαστε ότι σχεδόν κάθε σενάριο για ένα μέλλον θερμότητας 2 βαθμών (ή καλύτερο) περιλαμβάνει σημαντικό ρόλο για την CCS - πολύ υψηλότερο από όσο προβλέψαμε.

Ένας ορίζοντας μετατόπισης
Τι θα πάρει η CCS σε αυτά τα βαριά ύψη; Δεν είναι βέβαια το μονοπάτι που έχει ταξιδέψει την τελευταία δεκαετία, το οποίο έχει δει μια σειρά υπο-βέλτιστων έργων επίδειξης που δεν αλλάζουν τίποτα για την CCS εκτός από την επείγουσα ανάγκη με την οποία απαιτείται.

Το πρότυπο επιχείρημα που εξηγεί την έλλειψη προόδου στην CCS είναι ότι είναι δαπανηρό σε σχέση με φθηνότερα και πιο εύκολα επιτυγχανόμενα κέρδη ενεργειακής απόδοσης ή / και πιο εκτεταμένη ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Η δική μας πρόβλεψη για το ενεργειακό μέλλον έως το 2050 δείχνει μια ταχεία μετάβαση σε έναν τομέα ηλεκτροπαραγωγής που εξουδετερώνεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε ευρεία ηλεκτροδότηση (ιδίως στις οδικές μεταφορές), με συνεπακόλουθα αύξηση της αποτελεσματικότητας. Και όμως, σύμφωνα με τις προβλέψεις μας, ο λεγόμενος προϋπολογισμός άνθρακα 2 βαθμών εξαντλείται μέχρι το 2037.

Άλλα αποτελέσματα από τις προβλέψεις μας είναι διδακτικά. Για παράδειγμα, ακόμη και αν ολόκληρη η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από ανανεώσιμες πηγές από την ημέρα αυτή, ο κόσμος θα εξακολουθεί να μην ανταποκρίνεται στις φιλοδοξίες της συμφωνίας COP21 του Παρισιού.

Δεν υπάρχει ασημένια σφαίρα σε μέλλον 2 μοίρες ή λιγότερο. Πρέπει να σταματήσουμε να εισάγουμε το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και γι 'αυτό πρέπει να πυροδοτήσουμε τουλάχιστον τρεις σφαίρες ταυτόχρονα: ενεργειακή απόδοση, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και CCS.

Εφόσον η ορυκτή ενέργεια βρίσκεται στο μίγμα, απαιτείται η δέσμευση CCS για να καλυφθεί το χάσμα εκπομπών. Για να επιτευχθούν οι φιλοδοξίες του Παρισιού, η αναβολή της μείωσης είναι μια δαπανηρή και υψηλού κινδύνου επιλογή.

Εάν η CCS σε κλίμακα παραμένει ένας συνεχώς εξαφανιστικός ορίζοντας, η βιομηχανία υδρογονανθράκων θα αντιμετωπίσει αυξανόμενες δυσκολίες στη δικαιολόγηση των σημερινών, πόσο μάλλον μελλοντικών, επιπέδων εξερεύνησης και παραγωγής.

Ένα επιχείρημα για την άμεση πρόοδο σε κλίμακα είναι μάλλον απροσδόκητο. Το ενεργειακό σύστημα αποκλείει την παραγωγή άνθρακα: το πρόγραμμά μας προβλέπει ότι οι εκπομπές που σχετίζονται με την ενέργεια θα παραμείνουν ουσιαστικά σταθερές κατά την επόμενη δεκαετία, φθάνοντας το υψηλότερο επίπεδο το 2025, περίπου 3% υψηλότερο από σήμερα. Οι εκπομπές στη συνέχεια θα μειωθούν σταθερά κατά το υπόλοιπο της περιόδου έως τα μέσα του αιώνα, οπότε θα μειωθούν σχεδόν κατά 50% σε περίπου 18 Gt CO2 ετησίως. Δεν χρειάζεται να επισημανθεί ότι ο χρόνος για τη δέσμευση του CO2 δεν βρίσκεται στο τέλος των παγκόσμιων εκπομπών.

Όμως, ένα πιο διαδεδομένο επιχείρημα για την έναρξη της CCS σε κλίμακα είναι τώρα η οικονομία των καμπυλών κόστους-μάθησης - ο ρυθμός με τον οποίο μειώνεται το κόστος για κάθε διπλασιασμό της παραγωγικής ικανότητας (βλ. Σχήμα 1). Οι τρέχουσες πολιτικές δεν δίνουν στο CCS τίποτα κοντά στην ώθηση που αντιμετωπίζουν άλλες τεχνολογίες, όπως η αιολική, η φωτοβολταϊκή ή η ηλεκτρική ενέργεια και οι μπαταρίες.

(Πηγή: DNV GL)

Γιατί δεν συμβαίνει το CCS;
Το κόστος αποτελεί το βασικό εμπόδιο για την ανάπτυξη της τεχνολογίας CCS. Μέχρι σήμερα, η τοποθέτηση ή ο εκσυγχρονισμός της CCS σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και βιομηχανικές πηγές συνέβη μόνο με κυβερνητική παρέμβαση. Η ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου (EOR) έμεινε μόνη της ως η μόνη βιώσιμη επιχειρηματική υπόθεση.

Το γεγονός είναι ότι η εναλλακτική λύση μη μείωσης είναι, και πάντα ήταν, η φθηνότερη επιλογή.

Οι περισσότεροι οικονομολόγοι θεωρούν την τιμολόγηση του άνθρακα ως τον πλέον οικονομικά αποδοτικό τρόπο για την παροχή κινήτρων για μείωση των εκπομπών. Ωστόσο, το 85% των παγκόσμιων εκπομπών είναι προς το παρόν χωρίς κόστος, ενώ το υπόλοιπο 15% των εκπομπών έχει ως επί το πλείστον τιμές χαμηλότερες από 10 $ / tCO2, σύμφωνα με την κατάσταση των τιμών του άνθρακα της Παγκόσμιας Τράπεζας 2018.

Η βελόνα δεν αναμένεται να αλλάξει πολύ τις τιμές του άνθρακα - ακόμη και με αυξανόμενο αριθμό πρωτοβουλιών για την τιμολόγηση του άνθρακα και με παραδείγματα υψηλότερων τιμών άνθρακα σε περιοχές όπως οι σκανδιναβικές χώρες και η Γαλλία. Πράγματι, στην πρόβλεψη της DNV GL, η πρόβλεψή μας προβλέπει ότι οι τιμές άνθρακα θα υπερβούν το 2050 σε μόλις $ 60 / tCO2 στην Ευρώπη και την Κίνα, με τιμές που θα κυμαίνονται μεταξύ $ 25-50 / tCO2.

Η τεχνολογία αυτή καθαυτή δεν αποτελεί αναστολέα της CCS. Τα στοιχεία της τεχνολογίας στην αλυσίδα αξίας της CCS θεωρούνται ως αρκετά ώριμα, έχοντας εμφανιστεί για πρώτη φορά στη βιομηχανία στα τέλη της δεκαετίας του '70.

Ισχύς ή βιομηχανία;
Η CCS απαιτείται όπου υπάρχει εκπομπή - τόσο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και στις βιομηχανικές διεργασίες. Το όνομα του παιχνιδιού είναι να σταματήσει η εκπομπή CO2 στην ατμόσφαιρα.

Μπορεί να υποστηριχθεί ότι η CCS στην παραγωγή ενέργειας μπορεί να αντικατασταθεί από έναν ακόμα ισχυρότερο ρόλο για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αλλά όσο υπάρχουν ορυκτά καύσιμα στο μείγμα ενέργειας, απαιτείται CCS. Καθώς τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας εξακολουθούν να είναι κατά κύριο λόγο εθνικά, η εντολή της CCS πιθανώς θα ακολουθήσει την αρχή "ο ρυπαίνων πληρώνει", διευκολύνοντας την ύπαρξη ισότιμων όρων ανταγωνισμού μεταξύ διαφορετικών τύπων ενέργειας. Επιπλέον, βιομηχανίες όπως το τσιμέντο, ο σίδηρος και ο χάλυβας, το υδρογόνο και η αμμωνία έχουν όλες εκπομπές όπου το CO2 δημιουργείται ως μέρος της παραγωγικής διαδικασίας.

Η βιομηχανία τσιμέντου αντιπροσωπεύει περίπου το 5% της ανθρωπογενούς εκπομπής CO2. Σε σύγκριση, ο παγκόσμιος στόλος αυτοκινήτων αντιπροσωπεύει περίπου το 8%. Στην παραγωγή τσιμέντου, περίπου το 1/3 της εκπομπής προέρχεται από τη χρήση ενέργειας, σε πολλές περιπτώσεις από άνθρακα, και μπορούμε να υποθέσουμε ότι αυτά μπορούν να αντικατασταθούν από εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Οι υπόλοιπες εκπομπές, για τις οποίες δεν βλέπουμε άλλη επιλογή από την CCS, προέρχονται από τη μείωση του ασβεστόλιθου (CaCO3) στο ενδιάμεσο κλίνκερ προϊόντων τσιμέντου (CaO) με συναφή έκλυση CO2.

Παρόμοια επιχειρήματα μπορούν να γίνουν για την παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, αμμωνίας και αλουμινίου.

Αλλά η τεχνολογία δεν έχει εγκατασταθεί ποτέ στην κλίμακα που βλέπουμε σήμερα για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και αποθήκευση. Όταν αναπτύσσεται, αναμένουμε ότι θα αντιμετωπίσει ένα κόστος μάθησης παρόμοιο με εκείνο των βιομηχανιών, με μείωση του κόστους κατά 15-20% ανά διπλασιασμό της παραγωγικής ικανότητας. Κάποια αιτιολόγηση για αυτό παρέχεται από τις μονάδες αποθείωσης που εκτοξεύθηκαν σε μεγάλους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και άλλους βιομηχανικούς εκπομπούς SOx κατά τη δεκαετία του '80 και του '90. το κόστος κεφαλαίου των μονάδων αυτών μειώθηκε κατά το ήμισυ σε λιγότερο από δύο δεκαετίες.

Έτσι, η σύντομη απάντηση στο γιατί η CCS δεν συμβαίνει είναι ότι:

• Το σήμα της τιμής του άνθρακα είναι πολύ αδύναμο3 και / ή η δέσμευση και η αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα των εκπομπών CO2 δεν επιβάλλονται από το νόμο
• Το φαινόμενο της χιονοστιβάδας των καμπύλων τεχνολογίας και κόστους μάθησης δεν έχει εξαπολυθεί, διατηρώντας το κόστος CCS υψηλό

Η CCS δεν έχει επί του παρόντος νόημα από εμπορική άποψη και δεν υπάρχουν αποτελεσματικά μέτρα πολιτικής για την επιτάχυνση των πιλότων και των έργων CCS. Κατά συνέπεια, υπάρχουν πολύ λίγα σχέδια για την ενεργοποίηση της πραγματικής εμπειρίας, της εμπειρογνωμοσύνης και της βιομηχανικής αποτελεσματικότητας που οδηγούν σε μείωση του κόστους.

Πόσο μεγάλο κτύπημα;
Πόσα έργα απαιτούνται για τη σημαντική μείωση του κόστους;

Το όφελος των ανώριμων βιομηχανιών είναι ότι τείνουν να έχουν μια πολύ απότομη καμπύλη κόστους μάθησης για να αρχίσουν με - όπου η περισσότερη μάθηση κερδίζεται ανά προστιθέμενη χωρητικότητα. Αν προσθέσουμε 60 νέες εγκαταστάσεις πλήρους κλίμακας στην παγκόσμια παραγωγική ικανότητα, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να δούμε μείωση του κόστους σε περίπου 30% του σημερινού επιπέδου. Αυτή η μάθηση θα εφαρμοζόταν σε παγκόσμιο επίπεδο, ανεξάρτητα από την τοποθεσία. Από την άλλη πλευρά, η ομαδοποίηση ορισμένων έργων θα επέτρεπε επίσης την ανάπτυξη επαρκούς περιφερειακής υποδομής μεταφορών και αποθήκευσης, ώστε να καταστούν πιο βιώσιμα πρόσθετα έργα.

(Πηγή: DNV GL)

Χωρίς ένα «κτύπημα» αυτού του μεγέθους, που θα επιτρέψει τη μείωση του κόστους και την καθιέρωση της βιομηχανικής συμβίωσης και των απαραίτητων αλυσίδων αξίας, οι τεχνολογίες CCS και η ανάπτυξή τους δεν θα συμβούν τυχαία. Η σουίτα τεχνολογιών θα παραμείνει απλώς ένα υποθετικό στοιχείο σεναρίων 2 βαθμών ή λιγότερο και θα αγνοηθεί από σοβαρούς προγνώστες.

Η παγκόσμια συνεργασία και οι συντονισμένες στρατηγικές καινοτομίας πρέπει να ωθηθούν για την αύξηση της επένδυσης και της ανάπτυξης. Οι κυβερνητικές πολιτικές ανάπτυξης (π.χ. εντολές, υποστήριξη επενδύσεων τεχνολογίας, επιχειρησιακή υποστήριξη καθώς και τιμολόγηση του άνθρακα) απαιτούνται για την κάλυψη των αναξιοποίητων αναγκών των έργων.

Εξίσου σημαντικές είναι οι τομεακές πρωτοβουλίες για τον καταμερισμό των κινδύνων και η αποφυγή της διαρροής άνθρακα4. Οι μεγάλες εταιρείες πετρελαίου και φυσικού αερίου θα πρέπει να το δουν με το δικό τους συμφέρον να χρηματοδοτήσουν την ταχεία ανάπτυξη της CCS ως μέρος της διατήρησης της ελκυστικότητας των προϊόντων τους σε μια περίοδο μετάβασης και να ανταποκριθούν στις προτεραιότητες των επενδυτών σε μια εποχή κατά την οποία η τιμολόγηση του κλίματος οι κίνδυνοι αρχίζουν.

Στο πλαίσιο της παγκόσμιας ατζέντας για τον περιορισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, η τεχνογνωσία του ιδιωτικού τομέα και οι οικονομικοί πόροι των «βαρέων βαρών» της βιομηχανίας πρέπει να τεθούν σε εφαρμογή σε σχέδια για την ανάπτυξη τεχνολογιών CCS. Προκειμένου οι τεχνολογίες CCS να υλοποιηθούν σε παγκόσμιο επίπεδο, είναι οι ενδιάμεσες δράσεις που μετράνε.

Σημειώσεις

1. «Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ο κόσμος τελειώνει - όχι με ένα κτύπημα αλλά με ένα κλαψουρίζω» είναι η συχνά αναφερόμενη γραμμή από την πρώτη σκηνή του ποιηματος TS Eliot, «Οι κοίλοι άνδρες» (1925).
2. Όπως δείχνουμε στην πρόβλεψη για τη μετάβαση στην ενέργεια, η ανανεώσιμη ενέργεια παραμένει φθηνή όταν το μερίδιο της μεταβλητής ανανεώσιμης ενέργειας (VRES) είναι χαμηλό. Μόλις η μετοχή VRES αυξηθεί σε πολύ υψηλό επίπεδο (60% ή περισσότερο), τότε απαιτούνται σημαντικές αλλαγές σε ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι προσαρμογές θα διαρκέσουν πολλά χρόνια. Ως εκ τούτου, η διατήρηση ορισμένων ορυκτών καυσίμων στο ενεργειακό μείγμα είναι επωφελής για τη σταθερότητα και φθηνότερη συνολικά, ακόμη και με το CCS. Ωστόσο, το παρόν άρθρο καταδεικνύει ότι η CCS είναι περισσότερο αναγκαία όταν τα ορυκτά καύσιμα κυριαρχούν στο ενεργειακό σύστημα - δηλαδή μέσα στην επόμενη δεκαετία.
3. Μια πρόσφατη ανάλυση από την WindEurope και την DNV GL (2018), η οποία επικεντρώνεται στην Ευρώπη, δείχνει ότι η CCS θα είναι οικονομικά ελκυστική με τις τιμές CO2 σε 90 ευρώ ανά τόνο, επιτρέποντας την εκτεταμένη χρήση φυσικού αερίου έναντι άλλων πιθανών εναλλακτικών λύσεων χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Μέχρι το 2050, η CCS θα μπορούσε να μειώσει τόσο τις υπόλοιπες εκπομπές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από μεγάλους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής (περίπου το 50% των εκπομπών) όσο και τις εκπομπές που σχετίζονται με τη βιομηχανία.
4. Διαρροή άνθρακα = επιχειρήσεις που μεταφέρουν την παραγωγή σε περιοχές με χαμηλότερες απαιτήσεις εκπομπών / χαμηλή ή μηδενική τιμή άνθρακα.

Οι συγγραφείς
Ο Kaare Helle είναι Διευθυντής CCS του DNV GL και κατέχει μεταπτυχιακό τίτλο στο Mech Eng από το Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας (NTNU), με εξειδίκευση στην τεχνολογία δέσμευσης άνθρακα. Είναι συγγραφέας πολλών από τις συνιστώμενες πρακτικές της DCV GL για την CCS και ενεργεί ως τεχνικός εμπειρογνώμονας τόσο στις τεχνολογίες σύλληψης όσο και στη μεταφορά CO2.

Η Anne Louise Koefoed είναι κύριος ερευνητής στο DNV GL. MSc στον τομέα της ενέργειας και της περιβαλλοντικής διαχείρισης, και ένα διδακτορικό δίπλωμα στην καινοτομία και την επιχειρηματικότητα, τόσο από τη νορβηγική Business School. Η τρέχουσα εργασία της επικεντρώνεται στην ενεργειακή μετάβαση, την αλλαγή του κλίματος και τις σχετικές μετατοπίσεις των επενδύσεων, τις στρατηγικές καινοτομίας και τα μέτρα πολιτικής.