Op / Ed: CCS Needs to Start With a Bang، Not a Whimper

© شون ويلكنسون / Adobe Stock

بالنسبة لاحتجاز الكربون وتخزينه (CCS) لتقديم مساهمة مجدية نحو إزالة انبعاث الكربون من نظام الطاقة لدينا ، فإنه يحتاج إلى البدء بانفجار ، وليس نفحة. هناك حاجة الآن لمشروعات المقياس إذا كانت CCS ستحظى بأي فرصة للاستفادة من معدلات منحنى تعلم التكلفة التي تتمتع بها العناصر الأخرى سريعة التقدم في اقتصاد الكربون المنخفض ، مثل الطاقة المتجددة والتخزين.

ليس غالبًا ما يتم إثبات رغبات المخابرات. في DNV GL ، توقعنا لتوقعات تحويل الطاقة (ETO) هو أن CCS ستلتقط 1.5 بالمائة فقط من الانبعاثات في عام 2050. هذه طريقة أخرى للقول بأن CCS لن تتقدم بشكل ذي مغزى دون حدوث تحول غير عادي في الحوافز التجارية. نحن لسنا في العمل من التنبؤ غير عادية.

بينما يتجمع زعماء العالم لحضور مؤتمر COP24 في كاتوفيتشي ، بولندا ، من الأفضل أن يتذكروا أن كل سيناريو تقريبًا لمستقبل درجات الحرارة (أو أفضل) يتضمن دورًا مهمًا في احتجاز الكربون وتخزينه - وهذا أعلى بكثير مما توقعناه.

أفق متحرك
ما الذي سوف يأخذ CCS لتلك المرتفعات؟ بالتأكيد ليس المسار الذي سافر إليه في العقد الماضي ، والذي شهد سلسلة من المشاريع العرضية دون المستوى الأمثل تغيير أي شيء عن CCS باستثناء الحاجة الملحة التي هو مطلوب منها.

إن الحجة المعيارية التي تفسر عدم إحراز تقدم في احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه هي أنها مكلفة بالنسبة إلى مكاسب الكفاءة في استخدام الطاقة الأقل تكلفة وأكثر سهولة الحصول عليها و / أو بناء منشآت الطاقة المتجددة الأكثر شمولاً.

تشير توقعاتنا لمستقبل الطاقة حتى عام 2050 إلى انتقال سريع إلى قطاع الطاقة الذي يهيمن عليه الطاقة المتجددة ، وإلى انتشار الكهربة على نطاق واسع (للنقل البري على وجه الخصوص) ، مع تحقيق مكاسب في الكفاءة. ومع ذلك ، في إطار توقعاتنا ، يتم استنفاد ما يسمى ميزانية الكربون 2-درجة بحلول عام 2037.

النتائج الأخرى من توقعاتنا هي مفيدة. على سبيل المثال ، حتى لو تم توليد جميع الكهرباء من مصادر متجددة من هذا اليوم ، فإن العالم سوف يفشل في تلبية طموحات اتفاقية باريس COP21.

لا توجد رصاصة فضية لمستقبل 2 درجة أو أقل. نحن بحاجة إلى التوقف عن وضع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ولهذا نحتاج إلى إطلاق ثلاث رصاصات على الأقل مرة واحدة: كفاءة الطاقة ، والمتجددة ، وتخزين الكربون وتخزينه.

وطالما أن الطاقة الأحفورية موجودة في المزيج ، فإن احتجاز ثاني أكسيد الكربون ضروري لإغلاق فجوة الانبعاثات. لتحقيق طموحات باريس ، يعد تأجيل الحد من المخاطر خيارًا مكلفًا وعاليًا المخاطر.

إذا ما بقي احتجاز ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في الأفق ، فإن صناعة الهيدروكربون ستواجه صعوبات متزايدة في تبرير مستويات التنقيب والإنتاج الحالية ، ناهيك عن المستقبل.

أحد الحجة للتقدم الفوري على نطاق واسع هو أمر بديهي إلى حد ما. إن نظام الطاقة هو عبارة عن إزالة الكربون: حيث تعمل توقعاتنا على انبعاثات الطاقة المرتبطة بالبقاء مستقرة بشكل فعلي خلال العقد القادم ، لتصل إلى أعلى مستوى لها في عام 2025 ، وهو ما يزيد بنسبة 3 في المائة عما هو عليه اليوم. ثم تنخفض الانبعاثات بثبات خلال الفترة المتبقية من الفترة حتى منتصف القرن ، وعند هذه النقطة سوف تنخفض بنسبة 50٪ تقريبًا إلى حوالي 18 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. ومن الصعب الإشارة إلى أن وقت التقاط ثاني أكسيد الكربون ليس في نهاية الانبعاثات العالمية.

لكن حجة أكثر إقناعا لبدء CCS على نطاق واسع الآن هي اقتصاديات منحنيات تعلم التكلفة - معدل انخفاض التكاليف لكل مضاعفة للقدرة (انظر الشكل 1.). السياسات الحالية لا تعطي CCS أي شيء قريب من الدفع الذي يتم مشاهدته للتكنولوجيات الأخرى مثل الرياح ، PV أو EVs والبطاريات.

(المصدر: DNV GL)

لماذا لا يحدث CCS؟
التكلفة هي الحاجز الرئيسي لنشر CCS. حتى الآن ، لم يحدث تركيب أو إعادة تهيئة CCS لمحطات توليد الطاقة والمصادر الصناعية إلا بتدخل الحكومة. وقفت عملية الاستخلاص المعزز للنفط (EOR) لوحدها كحالة تجارية قابلة للتطبيق فقط.

والحقيقة هي أن بديل عدم التحديد هو الخيار الأرخص ، وكان دائماً كذلك.

يرى معظم الاقتصاديين أن تسعير الكربون هو أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لتحفيز خفض الانبعاثات. ومع ذلك ، فإن 85 في المائة من الانبعاثات العالمية غير مُعتمدة في الوقت الحاضر ، بينما تساوي نسبة الـ 15 في المائة المتبقية من الانبعاثات في الغالب أقل من 10 دولارات في الثانية ، بحسب حالة اتجاهات أسعار الكربون لعام 2018 الصادرة عن البنك الدولي.

من غير المتوقع أن تتحول الإبرة كثيراً فيما يتعلق بأسعار الكربون - حتى مع تزايد عدد مبادرات تسعير الكربون ، ومع أمثلة لارتفاع أسعار الكربون في أماكن مثل بلدان الشمال الأوروبي وفرنسا. في الواقع ، في DNV GL ، تشير توقعاتنا إلى أن أسعار الكربون ستدخل في عام 2050 بسعر 60 دولارًا أمريكيًا للطن فقط في الصين والصين ، حيث تتراوح الأسعار ما بين 25-50 دولارًا / tCO2.

التكنولوجيا في حد ذاتها ليست مثبطات CCS. تعتبر العناصر التكنولوجية في سلسلة القيمة CCS ناضجة بشكل معقول ، وقد ظهرت لأول مرة في الصناعة في أواخر السبعينيات.

السلطة أو الصناعة؟
هناك حاجة إلى احتجاز وتخزين الكربون (CCS) حيثما توجد الانبعاثات - في كل من توليد الطاقة وفي العمليات الصناعية. اسم اللعبة هو وقف انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.

يمكن القول إن نظام CCS في توليد الطاقة يمكن استبداله بدور أقوى بالنسبة للطاقة المتجددة. ولكن طالما أن هناك أنواعًا من الوقود الأحفوري في مزيج الطاقة ، فإن احتجاز ثاني أكسيد الكربون ضروري. ونظراً لأن أنظمة الطاقة لا تزال وطنية في الغالب ، فإن تكليف لجنة احتجاز وتخزين الكربون سيتبع على الارجح مبدأ تغريم الملوث ، مما يسهل مجال المنافسة بين مختلف أنواع الطاقة. وعلاوة على ذلك ، فإن جميع الصناعات مثل الأسمنت والحديد والصلب والهيدروجين والأمونيا لها انبعاثات حيث يتم إنشاء ثاني أكسيد الكربون كجزء من عملية الإنتاج.

وتمثل صناعة الأسمنت حوالي 5 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الأنشطة البشرية. في المقابل ، يمثل أسطول السيارات في العالم حوالي 8 في المئة. في إنتاج الإسمنت ، حوالي ثلث الانبعاثات يأتي من استخدام الطاقة ، في كثير من الحالات من الفحم ، ويمكننا الافتراض أنه يمكن استبدالها بمصادر طاقة بديلة. أما الانبعاثات المتبقية ، التي لا نرى أي خيار آخر منها CCS ، فتأتي من تخفيض الحجر الجيري (CaCO3) إلى الكلنكر المنتج الإسمنت المتوسط (CaO) مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون المصاحب.

يمكن إجراء حجج مماثلة لإنتاج الحديد والصلب والأمونيا والألومنيوم.

لكن هذه التقنية لم يتم تثبيتها أبداً على النطاق الذي نشهده الآن بشأن الطاقة المتجددة والتخزين. عند النشر ، نتوقع أن يكون معدل تعلم التكلفة مشابهًا لتلك الصناعات ، مع خفض التكاليف بنسبة 15-20٪ لكل مضاعفة للقدرة. يتم توفير بعض التبريرات لهذا من خلال وحدات إزالة الكبريت التي تم تفريغها على محطات الطاقة الكبيرة وغيرها من المصادر الصناعية لثاني أكسيد الكبريت خلال الثمانينات والتسعينات. انخفضت التكاليف الرأسمالية لتلك الوحدات إلى أقل من عقدين.

لذا ، فإن الإجابة المختصرة على سبب عدم حدوث احتجاز ثاني أكسيد الكربون هي:

• وإشارة أسعار الكربون ضعيفة للغاية و / أو أن احتجاز الكربون وتخزينه لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون لا يفرضه القانون
• لم يتم إطلاق العنان للتأثير على كرة الثلج من التكنولوجيا ومنحنيات تعلم التكلفة ، مما يبقي تكاليف احتجاز ثاني أكسيد الكربون عالية

لا يكون قانون احتجاز ثاني أكسيد الكربون التجاري منطقيًا تجاريًا في الوقت الحالي ، ولا توجد إجراءات سياسية فعالة لتسريع الطيارين والمشاريع في مجال احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي ، هناك عدد قليل جدا من المشاريع لتحفيز تجربة العالم الحقيقي والخبرة والكفاءات الصناعية التي تؤدي إلى خفض التكاليف.

كيف كبيرة الانفجار؟
كم عدد المشاريع المطلوبة لتحقيق تخفيضات كبيرة في التكاليف؟

إن الفائدة من الصناعات غير الناضجة هي أنها تميل إلى أن يكون لها منحنى تعلّم تكاليف باهظة جداً تبدأ به - حيث يتم اكتساب معظم التعلم لكل قدرة مضافة. إذا أضفنا 60 مصنعاً جديداً بكامل طاقته إلى قدرة العالم ، فيجب أن نكون قادرين على رؤية تخفيضات في التكاليف عند حوالي 30 في المائة من مستوى اليوم. سيتم تطبيق هذا التعليم على مستوى العالم ، بغض النظر عن الموقع. ومن ناحية أخرى ، فإن تجميع بعض المشاريع من شأنه أن يسمح أيضاً بتطوير بنية تحتية كافية للنقل والنقل الإقليميين من أجل وضع مشاريع إضافية أكثر قابلية للتطبيق.

(المصدر: DNV GL)

وبدون "ضجة" بهذا الحجم ، مما يسمح بتخفيض التكلفة وإقامة التعايش الصناعي وسلاسل القيمة الضرورية ، لن تحدث تقنيات احتجاز وتخزين الكربون عن طريق الصدفة. سوف تظل مجموعة التقنيات ببساطة عنصرًا افتراضيًا لسيناريوهات 2 درجة أو أقل - وسيتم تجاهلها من قبل المتنبئين الجادين.

وينبغي دفع التعاون العالمي واستراتيجيات الابتكار المتضافرة من أجل زيادة الاستثمار والنشر. وهناك حاجة إلى سياسات نشر قائمة على الحكومة (مثل الولايات ، ودعم الاستثمار في مجال التكنولوجيا ، والدعم التشغيلي ، وتسعير الكربون) لتلبية احتياجات المشاريع التي لا تنطوي على مخاطر.

ومن المهم بنفس القدر المبادرات القائمة على القطاعات لتبادل المخاطر ومنع تسرب الكربون. يجب على شركات النفط والغاز الكبيرة أن تراها في مصلحتها الذاتية لتمويل نشر سريع لمصادر الكربون وتخزينه كجزء من الحفاظ على جاذبية منتجاتها في وقت يمر بمرحلة انتقالية ، ولتلبية أولويات المستثمرين في وقت تسعير المناخ المخاطر السائدة.

في خضم أجندة إزالة الكربون العالمية ، يجب أن تكون خبرات القطاع الخاص والموارد المالية للأوزان الثقيلة في الصناعة جاهزة للتنفيذ في مشاريع لنشر CCS. من أجل أن تتحقق تكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه على الصعيد العالمي ، فإن هذه هي الإجراءات على المدى القريب.

التعليقات الختامية

1. "هذه هي الطريقة التي ينتهي بها العالم - ليس مع إثارة ضجة ، بل هيبهة" - وهو الخط الذي يُقال عنه من المقطع الأول لقصيدة تي إس إليوت "The Hollow Men" (1925).
2. كما نظهر في "توقعات انتقال الطاقة" لدينا ، تبقى الطاقة المتجددة رخيصة عندما تكون حصة الطاقة المتجددة المتغيرة (VRES) منخفضة. وبمجرد أن تنمو حصة VRES إلى مستوى عالٍ جدًا (60 بالمائة أو أكثر) ، فستكون هناك حاجة إلى تغييرات كبيرة في نظام الطاقة. هذه التعديلات سوف تستغرق عدة سنوات. وبالتالي ، فإن الحفاظ على بعض الوقود الأحفوري في مزيج الطاقة مفيد للاستقرار ، وأرخص ثمنا ، حتى مع CCS. ومع ذلك ، فإن المادة الحالية تشير إلى أن احتجاز وتخزين الكربون هو الأكثر حاجة عندما يكون الوقود الأحفوري هو السائد في نظام الطاقة - أي في غضون العقد المقبل.
3. أظهر تحليل حديث أجرته شركة WindEurope وشركة DNV GL (2018) ، يركزان على أوروبا ، أن نظام CCS سيكون جذابًا اقتصاديًا بأسعار CO2 عند 90 يورو للطن ، مما يسمح بالاستخدام الممتد للغاز الطبيعي مقابل البدائل الأخرى المحتملة منخفضة الكربون. بحلول عام 2050 ، يمكن لـ CCS أن تخفف من الانبعاثات المتبقية لإنتاج الكهرباء من محطات الطاقة الكبيرة (حوالي 50 بالمائة من الانبعاثات) والانبعاثات المرتبطة بالصناعة.
4. التسرب من الكربون = الشركات التي تنقل الإنتاج إلى مناطق ذات متطلبات انبعاثات أقل / سعر منخفض أو بدون الكربون.

المؤلفون
كاير هيلي هي مديرة CCS التابعة لـ DNV GL وتحمل ماجستير في الهندسة الميكانيكية من الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا (NTNU) ، مع تخصص في تكنولوجيا التقاط الكربون. وهو مؤلف العديد من الممارسات الموصى بها لـ DNV GL من أجل CCS ويعمل كخبير تقني في كل من تقنيات الالتقاط ونقل CO2.

Anne Louise Koefoed هي باحث رئيسي في DNV GL. ماجستير في إدارة الطاقة والبيئة ، ودرجة الدكتوراه في الابتكار وريادة الأعمال ، وكلاهما من كلية إدارة الأعمال النرويجية. يركز عملها الحالي على انتقال الطاقة وتغير المناخ والتغيرات المرتبطة في الاستثمارات واستراتيجيات الابتكار وتدابير السياسة.