Information om CO2-fangst og CO2-lagring

(Carbon Capture and Storage - CCS)

NOAHs beregninger af klimaeffektivitet og -belastning i tilknytning til CCS - på det enkelte anlæg

Emissioner

Til hvert led i CCS-kæden knytter der sig et energiforbrug og en mængde emissioner, som skal regnes med, hvis der ønskes et realistisk billede af CCS teknologiens samlede klimabelastning.

Problemstillingen kan udtrykkes i et simpelt bogholderi med en kreditside, der består i teknologiens CO2-reducerende virkninger (i capture-processen) og en debetside, der består i teknologiens CO2-forøgende virkninger.

NOAHs beregninger viser, at emissionsreduktionen på det enkelte anlæg snarere er 70 % end de 85-95 %, som CCS-fortalerne oftest fremfører.

Tabel 1. CO2-effektivitet for kulfyret kraftværk med CCS. Den teoretiske effektivitet på 85 % i capture-delen reduceres til 79 %, hvis der er et 40 % mer-energiforbrug i capturedelen. Debetsidens emissionsprocenter er foreløbige vurderinger, som skal eftervises. Benyttes de foreløbige tal falder CO2-effektiviteten til kun 70,5 %.

På kreditsiden står:

Drift af CCS anlæg – capture-processen er den centrale proces, der trækker CO2 ud af kulkraftværkets røggas. Til formålet bruges oftest en aminforbindelse (absorbant), der kan gå i forbindelse med CO2. Ulempen er for det første, at det kræver en meget høj temperatur og dermed meget energi at få frigjort CO2’en fra aminforbindelsen, så den efterfølgende kan renses og komprimeres til flydende CO2, der kan deponeres. For det andet er det kun en del af røggassens CO2, der kan nå at reagere med absorbanten, og derfor slipper en betydelig del af røggassens CO2 ud af skorstenene sammen med alle de andre stoffer i røggassen, som CCS ikke gør noget ved. Der er derfor lang vej fra pilotanlæggenes 60-75 % CO2-reduktion i captureleddet til de teoretiske 85-95 %, man drømmer om at opnå i fuldskalaanlæg over de næste 20 år.

Problemerne med forsøgsanlæggenes store energiforbrug og lave reduktionsprocenter er en af grundene til, at der rejses tvivl om, hvordan det skal kunne lade sig gøre at indfange CO2 fra et fuldskala kulkraftværk med CCS med så stor effektivitet (85-95 %), som der annonceres med overfor politikerne.

Driften af et CCS-anlæg indebærer en række energiforbrug og CO2 emissioner i tilknytning til forbrænding, kompression, separation og rensning m.m. Disse er kun kendte fra forsøgsanlæg og udgør fradraget, når netto-CO2-virkningerne i dette led opgøres.

Formlen for udledning af CO2 pr. GJ i opsamlingsleddet kan udtrykkes således:

kg CO2/GJ * (1+merforbrug) * (1-captureeffektivitet),

Med en emissionsfaktor på 95 for kul på et kulfyret kraftværk (95 kg CO2 udledt pr. produceret GJ), et mer-energiforbrug på 40 % og en captureeffektivitet på 85 % fås:

95 * 1,4 * 0,15 = 19,95 (kg CO2/GJ), hvilket betyder, at der netto dvs. inkl. mer-energiforbrug og opsamling af CO2 udledes 19,95 kg pr. produceret GJ på kraftværket.

Dette svarer til (19,95/95*100) = 21 % eller en nettoeffektivitet på (100-21) = 79 %.

Alene som følge af captureleddets 40 % ekstra energiforbrug reduceres CO2 reduktionsprocenten altså fra de forudsatte 85 % til kun 79 %.

På debetsiden står de øvrige led:

Brydning af kul. Det drejer sig om brydning og gravning med tungt materiel. CO2 emissionerne knytter sig til afbrænding af diesel og benzin og i mindre omfang til fremstilling af el, som kan være baseret på kul, gas, olie eller VE. Herudover rensning, sortering og intern transport, der altovervejende indebærer CO2 emissioner fra afbrænding af diesel. Omfanget af emissioner i dette led, afhænger af energiforbruget i capture-processen. Er dette 40 % ekstra i forhold til en situation uden CCS, skal der brydes og håndteres godt 40 % mere kul og de emissioner, der resulterer heraf, skal trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Transport af kul, der kan ske med skib, tog eller bil fører til CO2 emissioner knyttet til afbrænding af diesel og heavy fuelolie. Transporten vil ofte finde sted i kombinationer. Omfanget af emissioner i dette led, afhænger af energiforbruget i capture-processen. Med 40 % ekstra i forhold til en situation uden CCS, skal der transporteres 40 % mere kul, og emissionen trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Transport af kul som følge af CCS bidrager med f.eks. 40 % * transportafstanden imellem mine og kraftværk. Med en gennemsnitlig transportafstand på f.eks. 1.000 km fås et mer-energiforbrug pr. ton kul på 0,4 * energiforbruget pr. tonkm * 1.000. Mer-emissionsomfanget vil være en funktion af denne størrelse og den gennemsnitlige emissionsfaktor knyttet til transportformen (skib, bane eller bil).

Bygning af CCS anlæg i kommerciel skala vil indebære betydelige emissioner af CO2 i tilknytning til fremstilling og transport af cement, beton, metaller m.m. og i tilknytning til forarbejdning og konstruktion, opførelse af bygninger og installering af maskineri.

Energiprocesserne er mange og uensartede og resulterer i CO2 emissioner fra et bredt spektrum af fossile brændsler (olie, kul, gas, diesel, benzin m.m.) En kvantificering vil kræve en egentlig livscyklusanalyse på det enkelte fuldskalaanlæg, og disse CO2-emissioner skal også medregnes til CCS, dvs. lægges til CO2 emissionerne i de øvrige led.

De nødvendige fysiske processer, der ligger til grund for opførelse af et CCS anlæg, består i produktion, forarbejdning og transport af metaller, cement, beton m.m., opførelse af bygninger, opsætning af maskineri m.m. Energiforbruget og dermed CO2 emissionsomfanget hertil er betydeligt. CO2 emissionerne skal opgørelsesmæssigt fordeles over anlæggets levetid og trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Bygning af transportinfrastruktur indebærer fremstilling og transport af rør, udgravninger og montering m.m., hvortil der knytter sig emissioner af CO2, som skal trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Transport og injektion af opsamlet CO2 til lagring medfører emissioner i forbindelse med boosting (trykforstærkning) og pumpning. Energiforbrug og CO2 emissioner pr. ton opsamlet og lagret CO2 i dette led skal trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Kontrol og overvågning af lager indebærer drift af bygninger og maskineri, hvortil der knytter sig CO2 emissioner, der skal trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Lækager omfatter udslip fra lager samt utætheder og uheld med pipelines, CO2-skibe og injektionsanlæg. Disse udslip skal medregnes ton for ton og trækkes fra CO2-reduktionen pr. GJ i capture-processen.

Sammenfatning

Et 40 % mer-energiforbrug i capturedelen reducerer den forudsatte reduktionsprocent fra 85 % til 79 %. Når man dertil lægger skøn over klimabelastningen fra de øvrige aktiviteter, der hører med til CCS, så reduceres den samlede reduktionsprocent til kun 70,5 %. Dette har vidtrækkende konsekvenser for opgørelsen af det reduktionsbidrag, der forventes ydet af teknologien.

Til sammenligning kan nævnes Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy, RECCS: ecological, economic, and structural comparison of renewable energy technologies (RE) with carbon capture and storage (CCS) – an integrated approach, der kommer frem til et reduktionsinterval på 67%-78% afhængig af brændselstype og proces.

Man må derfor regne med, at CCS samlet set kun vil være i stand til at reducere, hvad der svarer til mellem 2/3 og 3/4 af klimabelastningen fra kulfyrede kraftværker, hvilket vil sige, at selv efter enorme investeringer i CCS vil mellem 1/3 og 1/4 af udledningerne fra kulfyrede CCS-værker ikke kunne undgås. Det er vel at mærke for et enkelt anlæg

___________________________________________________________________

Åbne spørgsmål:

Hvor store bliver mer-emissionerne af CO2 pr kWh ved at installere og anvende CCS på kulfyrede kraftværker?

Hvor store bliver de samlede CO2 effekter?

___________________________________________________________________

NOAH har udarbejdet en rapport, der forsøger at vurdere, hvor store de samlede CO2 effekter ville blive, hvis et stort antal kulkraftværker blev forsynet med CCS-anlæg. Find rapporten her

Opdateret august 2014

Copyleft