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德瑞克說碳金融》第二十三講:CCUS是玩真的嗎?淺談過去與未來!

在「淨零排放」的藍圖中,CCUS 成為一種必需品,而不是一種選擇!既然是必需品,但是過去CCUS表現得怎麼樣?從國際能源署公布的數據來看,坦白說並不理想。

大家好,我是德瑞克,我對氣候變遷議題下的碳金融有高度興趣,同時也抱著高度質疑。

「淨零排放」這場大夢得要靠「CCUS」(碳捕捉再利用及封存)這張網來捕。

「淨零排放」這場大夢得要靠「CCUS」這張網來捕。(圖片來源: https://pixabay.com/)

上一講我們說了三個CCUS項目的故事,這一講我們來看看CCUS的過去與未來,還有所面對到的期望與困難。

首先,讓我們引述國際能源署(IEA,International Energy Agency)的文字,看看為什麼CCUS對「淨零排放」來說那麼關鍵?

第1, CCUS 可以對現有的發電廠和工業廠房進行改造,否則工廠們在 2050 年仍可能排放 80 億噸的二氧化碳。

第2, CCUS 可以解決其他技術選擇有限的行業的排放問題,例如水泥、鋼鐵或化學品的生產,以及生產用於長途運輸(特別是航空)的合成燃料。

第3, CCUS 是成本最低的低碳氫生產的推動者。

第4, CCUS 可以通過將二氧化碳與生物能源或直接空氣捕捉相結合來從大氣中去除二氧化碳,以平衡不可避免或技術上難以減少的排放。

《德瑞克說碳金融》系列文章,睿智的讀者可以感覺到,減少碳排放是一個巨大變動且拉扯的過程,而且在減少的過程中,難度還會倍數增加。

舉例來說,假設現在每餐要你少吃一碗飯。如果原本你每餐吃三碗飯,現在只吃兩碗,你雖然覺得餓,但是還在可以接受的範圍;但如果原本每餐就只吃一碗飯,再減少一碗飯的話,沒吃東西可就會讓人抓狂了。

所以,「淨零排放」就是一個這麼算式簡單,執行卻無比艱鉅的任務:「人為排放」產生的溫室氣體量 +「碳匯/消除」的溫室氣體量 = 「0」。

也就是所有用石油的、用天然氣的還有需要用到鍋爐燃燒的,要做到「淨零排放」只有兩條路:要嘛選擇都不用石油/天然氣/燒鍋爐了;要是真的不得不用,那你產生多少二氧化碳就得消除多少二氧化碳。

所以現在很多產業開始往可再生能源走,利用太陽能或是風力發電,使用電動車來替代汽油車,這是上面說的第一條路。

可是這個世界上還是有很多產業,是很難不排放二氧化碳的。

比如水泥產業,就算加熱的能量來自於可再生能源,但是化學式上的矽酸鈣加熱就是會分解出二氧化碳,這是很難免除掉的。

又比如航空產業,因為長途飛行所需要的電池太重(電池通常比可提供相同能量的煤油噴氣燃料重約 30 倍),所以在大型客機上,還是得要使用燃料,無可避免地得排放二氧化碳。

(圖片來源: https://pixabay.com/)

像上述這些應用,就得走第二條路:產生多少二氧化碳,就得想辦法消除掉多少二氧化碳。但是真實世界中二氧化碳是不會憑空消失的,只能找地方把它封存起來。

所以,在「淨零排放」的藍圖中,CCUS 就成為一種必需品,而不是一種選擇!既然是必需品,但是過去CCUS表現得怎麼樣? 從國際能源署公布的數據來看,坦白說並不理想。

(資料來源:國際能源署IEA)

上圖是國際能源署公布2010年到2021年之間,營運中與規劃中的CCUS項目數量。最下面淺藍色的區塊,代表已經營運中的項目數量,我們可以看到,從2017年的24個,增加到2021年的27個。四年內只多了四個項目,增加速度如牛步般緩慢。

從另一個方面來看,規劃中的數量(包括深綠與淺綠區塊),則是呈現凹字形,先從2010到2017逐步走低,然後從2017到2021才又快速增加。表示整個世界對於CCUS曾經有一段時間逐漸冷淡,2017年後才又逐步升溫。
這中間出了什麼問題呢?

為什麼這麼重要的事情,在過去十年間,全球產業進程這麼猶豫不決?

綜合國際能源署IEA與全球頂級顧問公司BCG的分析,大致上有兩個因素:成本太高,以及商業模式與產業還不成熟。

首先,讓我們再快速複習一下,CCUS的流程的四個流程(如下圖)。

第一步是碳捕捉(Capture)。可以分成從產業的排放源(煙囪)捕捉,以及直接從大氣捕捉(透過風扇陣列)兩種。

第二步是運輸。透過預先部署的管線、船運或是卡車,將壓縮後的液態二氧化碳運送到儲存地或是加工廠。

第三步就分兩路了,要是走的是儲存(Storage),就是找到合適的地層把二氧化碳封存進去,然後密切監測是否外洩。要是走的是再使用(Reuse),那就是把二氧化碳送到加工廠,經過化工處理變成燃料或其他製品。

(資料來源:國際能源署IEA)

好,讓我們回到前面的問題,為什麼CCUS這麼重要的事情,在過去十年間,產業進展不如預期?

第一點,成本太高。

下表是根據美國東北部和中西部發電廠的CCUS成本估算,可以看出,整個產業鏈成本佔比最重的是碳捕捉。

(美國發電廠CCUS成本統計,作者整理,來源https://royalsocietypublishing.org/)

而我們知道,濃度越高的二氧化碳越容易捕捉,因為燒煤炭的二氧化碳濃度比燒天然氣的高,所以燒煤炭的工廠做碳捕捉的成本會比較低。

而要是打算直接從大氣中捕捉二氧化碳,上一講提過,大氣中的二氧化碳濃度只有萬分之四,捕捉難度極高。得花上$134~$342美金才能捕捉到一噸的二氧化碳。成本是不是非常驚人的高?

(備註:一噸二氧化碳大約是一台車開四千公里的碳排放,若以車平均油耗12Km/L,台灣九五汽油NTD$32/L來計算,需要的油錢約是新台幣10000元,大約是$330美金,由此可以比對上述的碳捕捉成本$134~$342真的不低!)

「阻礙碳捕獲大規模實施的一個因素是成本」業內人士Kurkijärvi 如是說。如果你已經覺得發電廠的碳捕獲成本夠驚人了,讓我們把眼光放遠一點,來看看其他產業的碳捕獲成本如何?

(資料來源: https://www.bcg.com/)

從顧問公司BCG的資料來看,鋼鐵業的碳捕捉成本更高(美金$50~$225),而水泥產業則跟用天然氣發電的碳捕捉成本差不多(美金$50~$150)。成本高,就會讓願意採用的人少,產業就不容易走得快。這是阻礙CCUS的第一個原因。

第二點,商業模式與產業成熟度不足。

因為CCUS本質上不是以營利為主的事業。所以資金通常都來自於贈款或補助。因此要是資助計畫縮減或撤回,很容易使CCUS專案胎死腹中。

另一方面,要找到通過環評審查的地方來封存二氧化碳,其實並不容易。IEA舉例美國備受矚目的 FutureGen 項目就是如此:該項目獲得了高達 10 億美元的支持,支出期限為 5 年。但光是要拿到該地層的注入許可證明,就花了四年的時間。

審查耗時再加上資金來源的不確定性,這是過往阻礙CCUS的第二個原因。

這次會不同嘛?CCUS是玩真的嘛?(圖片來源: https://pixabay.com/)

那麼,這次會不同嘛?CCUS是玩真的嘛? 我認為答案是肯定的。

首先,新的商業模式已經出現。

原本CCUS供應鏈都是由企業(如發電廠)自行部署,這樣的建置成本太高,而效益太低。如今專做運輸和儲存的CCUS Hub工業中心開始出現,有機會達成規模經濟並降低了風險。如今全球有近 40 個CCUS Hub工業中心正在建設中。

其次,對CCUS 的支持越來越多,政策利多也從提供一次性資本贈款,演變為持續補貼來創造持久市場。

美國的 45Q稅收抵免法案就是一個典型的補貼例子。

根據45Q法案,企業要是永久儲存二氧化碳,那美國政府提供每噸50美元的稅收抵免;若是企業採取EOR(提高石油採收率,詳情見第二十二講),那政府案提供每噸35 美元的抵免。這樣的持續補貼,會讓CCUS廠商在營運時得到支撐,進而能延續甚至有機會擴大規模。

最後,各國政府的高度關注與群眾意識的提高,將使得CCUS更有機會成真。

主要進步國家們都把「淨零計畫」當作施政重點,台灣也在今年三月正式發布了「2050 淨零排放路徑及策略總說明」。國內外有很多大企業響應,從供應鏈開始關注起碳排放。當然還有很多不遺餘力的民間推手把國外第一手的消息帶進台灣,就像您正在閱讀的《德瑞克說碳金融》系列

下一講,我們將深入淺出地介紹台灣「2050 淨零排放路徑及策略總說明」。

(圖片來源: 臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明文件)

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