Op / Ed: CCS нужно начинать с удара, а не хныкать

© Шон Уилкинсон / Adobe Stock

Чтобы улавливание и хранение углерода (CCS) вносило существенный вклад в декарбонизацию нашей энергетической системы, она должна начинаться с удара, а не с хныканья₁. Масштабные проекты необходимы сейчас, чтобы у CCS были какие-либо шансы извлечь выгоду из темпов кривой обучения затрат, которыми пользуются другие быстро развивающиеся элементы низкоуглеродной экономики, такие как возобновляемые источники энергии и хранение.

Не часто синоптик желает оказаться неправым. В DNV GL наш прогноз Перспективы Энергетического Перехода (ETO) состоит в том, что CCS будет захватывать только 1,5 процента выбросов в 2050 году. Это еще один способ сказать, что CCS не будет существенным образом развиваться без экстраординарного изменения коммерческих стимулов. Мы не занимаемся прогнозированием экстраординарного.

Когда мировые лидеры соберутся на COP24 в Катовице, Польша, им не помешает вспомнить, что почти каждый сценарий обратного преобразования будущего с 2-градусным потеплением (или лучше) включает в себя важную роль для CCS - намного выше, чем мы прогнозируем.

Сдвигающийся горизонт
Что собирается довести CCS до этих пьянящих высот? Конечно, это не тот путь, по которому он шел за последнее десятилетие, которое стало свидетелем ряда неоптимальных демонстрационных проектов, которые ничего не изменили в CCS, кроме срочности, с которой это требуется.

Стандартный аргумент, объясняющий отсутствие прогресса в CCS, заключается в том, что он дорог по сравнению с более дешевым и более легко достижимым повышением энергоэффективности и / или более обширным наращиванием возобновляемой генерации₂.

Наш собственный прогноз будущего энергетики до 2050 года показывает быстрый переход к энергетическому сектору с преобладанием возобновляемых источников энергии и к широко распространенной электрификации (в частности, автомобильному транспорту) с сопутствующим повышением эффективности. И все же, по нашему прогнозу, так называемый углеродный баланс в 2 градуса к 2037 году исчерпан.

Другие результаты нашего прогноза поучительны. Например, даже если бы начиная с этого дня вся электроэнергия должна была вырабатываться из возобновляемых источников, мир все равно не смог бы реализовать амбиции Парижского соглашения COP21.

Не существует серебряной пули для будущего с 2 градусами или меньше. Нам нужно прекратить выброс CO2 в атмосферу, и для этого нам нужно запустить как минимум три пули одновременно: энергоэффективность, возобновляемые источники энергии и УХУ.

Пока ископаемая энергия находится в смеси, CCS необходим, чтобы закрыть разрыв в выбросах. Для достижения парижских амбиций откладывание мер борьбы с загрязнением является дорогостоящим и рискованным вариантом.

Если CCS в масштабе остается вечно исчезающим горизонтом, углеводородная отрасль столкнется с растущими трудностями в обосновании текущих, не говоря уже о будущем, уровней разведки и добычи.

Один из аргументов в пользу немедленного прогресса в масштабе довольно противоречивый. Энергетическая система декарбонизируется: согласно нашему прогнозу, выбросы, связанные с энергетикой, останутся практически неизменными в течение следующего десятилетия, достигнув самого высокого уровня в 2025 году, примерно на 3 процента выше, чем сегодня. Выбросы затем будут неуклонно снижаться в течение оставшейся части периода до середины столетия, после чего они сократятся почти на 50 процентов до примерно 18 Гт CO2 в год. Вряд ли стоит указывать, что время для улавливания CO2 не является хвостом глобальных выбросов.

Но более убедительным аргументом для запуска CCS в масштабе в настоящее время является экономичность кривых обучения затрат - скорость, с которой затраты снижаются при каждом удвоении пропускной способности (см. Рисунок 1). Текущая политика не дает CCS ничего похожего на толчок, наблюдаемый для других технологий, таких как ветер, фотоэлектрические или электромобили и батареи.

(Источник: DNV GL)

Почему CCS не происходит?
Стоимость является ключевым барьером для развертывания CCS. На сегодняшний день, установка или модернизация CCS для электростанций и промышленных источников произошла только при вмешательстве правительства. Повышение нефтеотдачи (EOR) является единственным жизнеспособным экономическим обоснованием.

Дело в том, что альтернатива, не связанная с сокращением выбросов, всегда была и является более дешевым вариантом.

Большинство экономистов считают, что установление цен на углерод является наиболее экономически эффективным способом стимулирования сокращения выбросов. Тем не менее, 85 процентов глобальных выбросов в настоящее время не тарифицируются, а оставшиеся 15 процентов выбросов в основном оцениваются ниже 10 долл. США / т CO2, в соответствии с Положением Всемирного банка о тенденциях установления углеродных цен в 2018 году.

Ожидается, что стрелка не сильно изменит цены на углерод - даже при растущем числе инициатив по ценообразованию на углерод и с примерами более высоких цен на углерод в таких странах, как страны Северной Европы и Франция. Действительно, в DNV GL наш прогноз предусматривает, что в 2050 году цены на углерод будут превышать всего лишь 60 долл. США / т CO2 в Европе и Китае, а цены в других местах будут между 25-50 долл. США / т CO2.

Технология как таковая не является ингибитором CCS. Технологические элементы в цепочке создания стоимости CCS считаются достаточно зрелыми, впервые появившись в промышленности в конце 1970-х годов.

Власть или промышленность?
УХУ необходим везде, где есть выбросы - как в производстве электроэнергии, так и в промышленных процессах. Название игры - прекратить выброс CO2 в атмосферу.

Можно утверждать, что CCS в производстве электроэнергии может быть заменена еще более важной ролью возобновляемых источников энергии. Но до тех пор, пока в силовой структуре есть ископаемое топливо, нужен CCS. Поскольку энергосистемы по-прежнему являются преимущественно национальными, мандат CCS, вероятно, будет следовать принципу «платит загрязнитель», обеспечивая равные условия для разных типов энергии. Кроме того, такие отрасли, как цемент, железо и сталь, водород и аммиак, имеют выбросы, в которых CO2 создается в процессе производства.

На цементную промышленность приходится около 5 процентов антропогенных выбросов CO2. Для сравнения, мировой автопарк составляет около 8 процентов. При производстве цемента около 1/3 выбросов происходит от использования энергии, во многих случаях от угля, и мы можем предположить, что они могут быть заменены альтернативными источниками энергии. Остальные выбросы, для которых мы не видим другого выбора, кроме CCS, связаны с восстановлением известняка (CaCO3) до промежуточного клинкера цементного продукта (CaO) с соответствующим выбросом CO2.

Аналогичные аргументы можно привести в отношении производства чугуна и стали, аммиака и алюминия.

Но технология никогда не применялась в масштабах, которые мы сейчас наблюдаем в отношении возобновляемых источников энергии и хранения. Мы ожидаем, что при развертывании скорость обучения будет такой же, как в этих отраслях, при этом затраты сократятся на 15-20 процентов на удвоение емкости. Некоторое оправдание этому дают установки десульфурации, развернутые на крупных электростанциях и других промышленных источниках SOx в 80-х и 90-х годах; капитальные затраты на эти единицы сократились вдвое менее чем за два десятилетия.

Итак, короткий ответ на вопрос, почему не происходит CCS:

• Сигнал цены на углерод слишком слаб - и / или улавливание и хранение выбросов CO2 не предусмотрено законом
• Эффект технологии в виде снежного кома и кривые обучения стоимости не были раскрыты, поддерживая высокую стоимость CCS

В настоящее время CCS не имеет коммерческого смысла, и отсутствуют эффективные меры политики для ускорения пилотных проектов и проектов CCS. Следовательно, слишком мало проектов, чтобы задействовать реальный опыт, экспертные знания и эффективность производства, которые приводят к снижению затрат.

Насколько большой взрыв?
Сколько проектов необходимо для существенного сокращения затрат?

Преимущество незрелых отраслей заключается в том, что они, как правило, имеют очень крутую кривую обучения с самого начала, где большая часть обучения достигается на добавленную мощность. Если мы добавим 60 полноценных новых установок к мощности в мире, мы сможем увидеть снижение затрат примерно на 30 процентов от сегодняшнего уровня. Это обучение будет применяться во всем мире, независимо от местоположения. С другой стороны, кластеризация некоторых проектов также позволит создать достаточную региональную инфраструктуру транспорта и хранения, чтобы сделать дополнительные проекты более жизнеспособными.

(Источник: DNV GL)

Без такого большого эффекта, как сокращение затрат и создание промышленного симбиоза и необходимых цепочек создания стоимости, технологии CCS и их внедрение не будут случайными. Набор технологий просто останется гипотетическим элементом сценариев с двумя или менее градусами и будет игнорироваться серьезными прогнозистами.

Сотрудничество во всем мире и согласованные инновационные стратегии должны стимулировать увеличение инвестиций и развертывания. Политика правительства, связанная с развертыванием (например, мандаты, поддержка инвестиций в технологии, оперативная поддержка, а также ценообразование на углерод), необходима для удовлетворения потребностей проектов в снижении рисков.

Не менее важны отраслевые инициативы по распределению рисков и предотвращению утечки углерода₄. Крупные нефтегазовые компании должны рассматривать в своих собственных интересах финансирование быстрого развертывания CCS как части поддержания привлекательности их продуктов во время переходного периода и удовлетворения приоритетов инвесторов в то время, когда ценообразование климата риски идут мейнстрим.

В рамках глобальной программы декарбонизации необходимо задействовать опыт частного сектора и финансовые ресурсы промышленных «тяжеловесов» в проектах по развертыванию CCS. Для технологий CCS, которые будут реализованы во всем мире, важны краткосрочные действия.

Сноски

1. «Так кончается мир - не взрывом, а хныканьем», - часто цитируемая строка из первой строфы стихотворения Т.С. Элиота «Пустые люди» (1925).
2. Как мы показываем в нашем Перспективе энергетического перехода, возобновляемая энергия остается дешевой, когда доля переменной возобновляемой энергии (VRES) мала. Как только доля VRES вырастет до очень высокого уровня (60 процентов и более), тогда потребуются значительные изменения в энергосистеме. Эти корректировки займут много лет; следовательно, сохранение некоторого количества ископаемого топлива в энергетической структуре выгодно для стабильности и в целом дешевле, даже с CCS. Тем не менее, в настоящей статье подчеркивается, что CCS наиболее необходим, когда ископаемое топливо преобладает в энергетической системе, то есть в течение следующего десятилетия.
3. Недавний анализ, проведенный WindEurope и DNV GL (2018) с упором на Европу, показывает, что CCS будет экономически привлекательным с ценами CO2 на уровне 90 евро за тонну, что позволит расширить использование природного газа против других возможных низкоуглеродных альтернатив. К 2050 году CCS может снизить как оставшиеся выбросы при производстве электроэнергии на крупных электростанциях (около 50 процентов выбросов), так и выбросы, связанные с промышленностью.
4. Утечка углерода = предприятия, переносящие производство в регионы с более низкими требованиями к выбросам / низкой или нулевой ценой на углерод.

Авторы
Кааре Хелле (Kaare Helle) является менеджером CCS в DNV GL и имеет степень магистра в области технологии Mech Eng Норвежского научно-технического университета (NTNU), специализирующуюся на технологии улавливания углерода. Он является автором нескольких рекомендуемых практик DNV GL для CCS и выступает в качестве технического эксперта в области технологий улавливания и транспортировки CO2.

Энн Луиз Коэфед, главный исследователь DNV GL. Магистр энергетики и управления окружающей средой, а также доктор наук в области инноваций и предпринимательства, оба из Норвежской школы бизнеса. В настоящее время ее работа сосредоточена на энергетическом переходе, изменении климата и связанных с этим изменениях в инвестициях, инновационных стратегиях и мерах политики.