Hvordan NZ kunne blive verdensførende inden for dekarbonisering ved hjælp af skovbrug og geotermisk teknologi

Energi er det tveæggede sværd i roden til klimakrisen. Billig energi har forbedret liv og understøttet massiv økonomisk vækst. Men fordi det meste af det kommer fra afbrænding af kulbrintebrændstoffer, står vi nu tilbage med en arv af høj atmosfærisk kuldioxid (CO₂ ) og en emissionsintensiv økonomi.

Men hvad nu hvis vi kunne vende energi-emissionsforholdet på hovedet? Vi ville have brug for en teknologi, der både genererer elektricitet og fjerner CO₂ fra atmosfæren.

Den gode nyhed er, at denne teknologi allerede eksisterer. Hvad mere er, New Zealand er perfekt positioneret til at gøre denne "dekarbonisering" billigere end noget andet sted på planeten.

Og timingen kunne ikke være bedre, da regeringens første emissionsreduktionsplan (frigivet i går) opfordrer til modige projekter og innovative løsninger.

Vi forsker i, hvordan man brænder skovbrugsaffald til elektricitet, samtidig med at vi fanger emissionerne og fanger dem i geotermiske felter. Da skove fjerner CO₂ fra atmosfæren, når de vokser, er denne proces emissionsnegativ.

Dette betyder også, at en kulstof-"skat" kan omdannes til en indtægt. Med New Zealands CO₂ pris på en rekordhøj pris på NZ$80 pr. ton, og oversøiske virksomheder, der annoncerer milliard-dollar-midler til at købe modregninger, er nu tid til tværindustrielt samarbejde for at gøre New Zealand til en af ​​verdens førende inden for dekarbonisering.

Bioenergi med kulstoffangst og -lagring

Kunstige kuldræn er konstruerede systemer, der permanent fjerner CO₂ fra atmosfæren.

Bioenergi med kulstoffangst og -lagring (BECCS) opnår dette ved at fange CO₂ fra brændt organisk materiale - træer, bioaffald - dybt under jorden. En ekstra bonus er, at den energi, der frigives ved forbrænding, kan bruges som erstatning for kulbrintebaseret energi.

Det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) har sagt, at klimabegrænsende veje skal omfatte betydelige mængder BECCS for at begrænse den globale opvarmning til 1,5 ℃. Teknologien er dog stadig ny, idet kun få fabrikker rundt om i verden i øjeblikket opererer i stor skala.

Omkostninger er en stor barriere. Nye projekter har brug for dyre rørledninger for at flytte CO₂ , og dybe injektionsbrønde til at opbevare det under jorden. Fordi CO₂ er mere flydende end vand, er der også bekymring for, at gas, der er lagret under jorden, kan lække ud over tid.

Det er her geotermiske felter kan hjælpe.

Geotermiske systemer til BECCS

Geotermisk energi er en pålidelig energikilde i New Zealand, der leverer næsten 20 % af vores elektricitet. Vi bruger dybe brønde til at tappe underjordiske reservoirer af varmt vand, som derefter passerer gennem et netværk af rør til en dampturbine, der genererer elektricitet.

Bagefter pumpes vandet tilbage under jorden, hvilket forhindrer reservoiret i at "tørre ud". New Zealandske virksomheder er verdens førende inden for forvaltning af geotermiske ressourcer, og nogle eksperimenterer endda med at genindsprøjte de små mængder CO₂ der kommer op med det geotermiske vand.

Heri ligger muligheden. Geotermiske systemer har allerede den nødvendige infrastruktur til et vellykket BECCS-projekt:rørledninger, injektionsbrønde og turbiner. Vi mangler bare at finde ud af, hvordan vi kan kombinere disse to vedvarende teknologier.

Vi foreslår, at vi ved at brænde skovbrugsaffald kan overlade det geotermiske vand til højere temperaturer og producere endnu mere vedvarende energi. Derefter CO₂ fra biomasseforbrændingen kan opløses i det geotermiske vand - som en sodavandstrøm - før det sprøjtes tilbage under jorden.

Projekter i Island og Frankrig har vist, at opløsning af CO₂ i geotermisk vand er bedre end at indsprøjte det direkte. Det reducerer omkostningerne til ny infrastruktur (flydende CO₂ kompression er dyrt) og betyder, at reinjektionsbrønde bygget til normal geotermisk drift kan fortsætte med at blive brugt.

I modsætning til ren CO₂ som er mindre tæt end vand og har tendens til at stige, er det reinjicerede kulsyreholdige vand omkring 2 % tungere og vil synke. Så længe der produceres lige store mængder geotermisk vand og reinjiceres, vil CO₂ vil forblive sikkert opløst, hvor det langsomt kan blive til sten og blive permanent fanget.

Hvordan hænger tallene sammen?

Vores indledende modellering viser, at geotermisk BECCS kan have negative emissioner i størrelsesordenen -200 til -700 gram CO₂ per kilowattime el (gCO2/kWh). Sammenlignet med omkring 400 gCO₂/kWh positive emissioner fra et naturgaskraftværk, er dette en dramatisk vending af energi-emissions-afvejningen.

Anvendt på et geotermisk system på størrelse med Wairakei (160 megawatt), kunne et enkelt geotermisk BECCS-system låse en million metriske tons CO₂ væk hvert år. Det svarer til at tage 200.000 biler væk fra vejen og ville i nuværende priser give titusindvis af millioner dollars i kulstofkompensation.

Disse kunne handles via emissionshandelsordningen for at købe værdifuld tid for industrier, der har været langsomme til at dekarbonisere, såsom landbrug eller cement, for at komme ned på netto nul.

Endnu bedre, de fleste af New Zealands geotermiske felter er placeret i nærheden af ​​store skove med ekspansiv skovdrift. Skøn anslår vores skovbrugsproduktion til omkring tre millioner kubikmeter hvert år. Rather than leaving it to rot, this could be turned into a valuable resource for geothermal BECCS and a decarbonizing New Zealand.

We can start doing this now

According to the IPCC it is "2 )%20emissions">now or never" for countries to dramatically decarbonize their economies. Geothermal BECCS is a promising tool but, as with all new technologies, there is a learning curve.

Teething problems have to be worked through as costs are brought down and production is scaled. New Zealand has a chance to get on that curve now. And the whole world will benefit if we do.

The success of geothermal BECCS will turn on new partnerships between New Zealand's geothermal generators, manufacturers and the forestry sector. Forestry owners can help transition wood waste into a valuable resource and drive down gate costs.

Most importantly, geothermal operators can leverage their vast injection well inventories and detailed understanding of the underground to permanently lock up atmospheric carbon.

With the government tightening emissions budgets and investing billions in a Climate Emergency Response Fund, now is the perfect time to make geothermal BECCS work for Aotearoa New Zealand.