Fastsættelse af forventninger til negative emissioner i USA for at beskytte klimaet

Næsten alle større planer om at begrænse skaden fra klimaændringer afhænger til dels af at kombinere bioenergi med kulstofopsamling og -lagring, en teknologi i tidlig udvikling kendt som "BECCS." Råstofplanter ville vokse ved at absorbere kuldioxid fra luften, og kuldioxid, der genereres ved afbrænding af biomassen for at producere elektricitet, ville blive fanget og permanent opbevaret under jorden. At producere elektricitet, der faktisk reducerer CO2, har en klar appel.

Imidlertid, skøn over potentialet for BECCS i et givet land har i vid udstrækning været baseret på den tilgængelige biomasse, fra landbrugsaffald, skovforvaltning eller kapaciteten til at dyrke planter dedikeret til energiproduktion. Tidligere BECCS-skøn har næsten altid overset, om biomasse-dyrkningsområderne er placeret nær gode underjordiske steder til lagring af CO2. Det er et problem, fordi transport af enten biomasse eller CO2 kan være dyrt eller blive underlagt regulatoriske komplikationer.

En ny undersøgelse undersøger for første gang detaljerede biomassevoksningssteder, CO2 -lagringssteder, samlokalisering og transport for at estimere BECCS-potentialet i USA. På kort sigt, teknologien, hvis den implementeres hurtigt, kan muligvis fjerne 100-110 millioner tons CO2 årligt, undersøgelsen finder. Det er cirka 1,5% af de samlede amerikanske emissioner i øjeblikket.

Spørgsmål om transportens gennemførlighed gør det vigtigt at forstå mulighederne for samlokalisering af biomasse og passende opbevaring. I øjeblikket, omkring en tredjedel af de gode amerikanske biomasseområder ligger i nærheden af ​​gode opbevaringssteder, undersøgelsen finder. I midten af ​​århundredet, en tredobling af biomasseforsyningen i bassiner med gode CO2-lagringssteder kan føre til et amerikansk potentiale på 360-630 millioner tons, ifølge undersøgelsen, udgivet i dag af Procedurer fra National Academy of Sciences .

"BECCS kan helt sikkert hjælpe med at give en kilde til negative emissioner, men andre tilgange vil også være nødvendige for at opnå de negative emissioner, som modeller foreslår, vil være påkrævet for at begrænse opvarmningen til 2o C, "sagde medforfatter, Sally Benson, professor i energiressourceteknik ved Stanford University.

USA som klokker

"Ud over at vurdere BECCS -potentialet, vi identificerer også de mest lovende, billige steder til at begynde at implementere BECCS, "sagde undersøgelsens hovedforfatter, Ejeong Baik. "De amerikanske områder, der ville være de mest effektive til implementering på kort sigt, er i Illinois, vestlige North Dakota, og nogle Golfstater, hvis Golfstaterne skulle begynde at dyrke en betydelig mængde energiafgrøder. "

Selvom undersøgelsen viser en måde for ethvert land at estimere sit BECCS -potentiale, USA er et godt sted at fokusere på realistiske forventninger. Det har en relativ overflod af både biomassevækst og CO2 -bindende udsigter.

For at et kulstofbindingssted skal være egnet til BECCS -projektet eller de projekter, der vil komme ind i det, opbevaringsstedet skal have den passende lagerkapacitet og evne til at håndtere den forventede injektionshastighed. Indsprøjtning af CO2 hurtigere, end formationen kan rumme, kan beskadige stedets kapsten eller aktivere fejl. Generelt, stor lagerkapacitet og høje injektionshastigheder gør lagerpladser billigere at betjene.

"I USA, kun 30% af biomassen samlokaliseres med egnede bindingssteder, begrænsning af det kortsigtede indsættelsespotentiale, "sagde Baik, en ph.d. kandidat i energiressourcer.

Intet perfekt billede

Scenarier til opfyldelse af potentialet på 100 millioner tons CO2 årligt spænder fra etablering af mere end 1, 000 lokaliserede BECCS-projekter med et samlokaliseret kraftværk og injektionssted, at samle BECCS-projekter ved at transportere biomasse og CO2 over lange afstande til centraliserede faciliteter. Begge ender af spektret giver udfordringer.

I den lokaliserede ende af spektret, transportomkostninger minimeres, men næsten alle BECCS -projekterne er små. Gennemsnitlig, et enkelt projekt ville fjerne 60, 000 tons CO2 årligt sammenlignet med en median på 1,8 millioner tons ved eksisterende kulstofopsamlings- og lagringsprojekter, (for eksempel, i gasbehandling og kulkraftværker). Også, de lokale BECCS -projekter ville i gennemsnit generere 12 megawatt elektricitet, sammenlignet med en median på 23 MW ved i øjeblikket drift af amerikanske biomasseanlæg, som ikke har kulstofopsamling og -lagring. De små BECCS -projekter ville mangle de stordriftsfordele, der er nødvendige for at indeholde omkostninger.

Manglende samlokalisering, BECCS -udviklere vil generelt enten bygge et kraftværk nær biomassen og transportere CO2 via rørledning til lagerstedet eller bygge et kraftværk ved lagringsstedet og transportere biomassen. Transport af biomasse er dyrt på grund af lav energitæthed i forhold til fossile brændstoffer. For nogle af de mest almindelige biomassekandidater - majsaffald og miscanthus - kan transport være uoverkommeligt dyrt på afstande på kun 12 miles, siger undersøgelsen.

Hvis udviklere skulle bygge kraftværker-eller andre processer til udvinding af værdi fra anlægget-i nærheden af ​​biomassakilder, der mangler samlokaliserede bindingssteder, rørledninger ville være påkrævet for at transportere CO2 til bindingssteder. USA har omkring 5, 000 miles CO2-rørledninger bygget til CO2-forbedret olieindvinding. De har begrænset overskydende kapacitet til at sende CO2 til de bedste steder udelukkende til binding, som store saltvandsledere og udtømte olie- og gasreservoirer. Det ville være dyrt at bygge mange nye rørledninger, og tilladelse er tidskrævende, løber ind i stormfuld "ikke i min baghave" modstand.