美國能源部計(jì)劃為碳減排提供數(shù)十億資金

據(jù)報(bào)道，美國能源部在發(fā)布其碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)時(shí)表示，美國政府通過的《基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)法案》和《降低通脹法案》對(duì)碳排放技術(shù)的投資必須與清潔能源的部署結(jié)合起來，以應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)。

但一些清潔能源倡導(dǎo)者對(duì)美國能源部的碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)中采用的關(guān)鍵技術(shù)持懷疑態(tài)度。他們表示，為減少發(fā)電設(shè)施碳排放部署的碳捕獲、使用和儲(chǔ)存 (CCUS)項(xiàng)目表現(xiàn)不佳，這可能有利于化石燃料發(fā)電設(shè)施延期運(yùn)營并減緩可再生能源的部署，而計(jì)劃中提到的直接空氣捕獲和使用或儲(chǔ)存(DACUS)技術(shù)幾乎未經(jīng)過有效測試。

美國能源部化石能源和碳管理辦公室首席副助理秘書Jennifer Wilcox博士在接受行業(yè)媒體采訪時(shí)說，“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將繼續(xù)具有巨大的價(jià)值，但它們無法使一些主要行業(yè)脫碳或從大氣中消除二氧化碳?！彼a(bǔ)充說，要做到這一點(diǎn)的能源技術(shù)需要到本世紀(jì)中葉達(dá)到減少10億噸碳排放量的的規(guī)模。

美國能源部貸款計(jì)劃辦公室主任Jigar Shah在7月20日舉辦的啟動(dòng)碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上說，很少有碳捕獲、使用和儲(chǔ)存 (CCUS)項(xiàng)目在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、美國聯(lián)邦45Q碳減排稅收抵免和其他收入的情況下可能完全地獲得融資。他說，歷史表明，要讓一項(xiàng)技術(shù)全面被市場接受，需要公私部門投入1000億美元的資金。

政策制定者、科學(xué)家和清潔能源倡導(dǎo)者在網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)和訪談中一致認(rèn)為，采用各種的碳減排方案都是必要的。而美國能源部舉辦的這次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的主持人補(bǔ)充說，可再生能源的增長對(duì)于經(jīng)濟(jì)脫碳至關(guān)重要，但還需要其他途徑。但他們表示，碳捕獲項(xiàng)目的高成本和不確定性讓清潔能源倡導(dǎo)者難以支持碳捕獲、使用和儲(chǔ)存 (CCUS)技術(shù) 。

美國能源部的碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)

美國能源部長Jennifer Granholm在2021年11月發(fā)布的一份聲明中表示，美國能源部的碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)只投資于能夠?qū)?0億噸碳排放量成本降到每噸100美元以下的碳減排技術(shù)。美國能源部在一份概況文件中介紹，這包括碳捕獲、使用和儲(chǔ)存 (CCUS)技術(shù);直接空氣捕獲和使用或儲(chǔ)存(DACUS)技術(shù)中;增加海洋、土壤和森林中二氧化碳儲(chǔ)存量的基于自然的解決方案，以及生物質(zhì)發(fā)電設(shè)施。

美國參議院的這個(gè)概況文件表明，如果根據(jù)美國能源部長Jennifer Granholm的說法，2022年通過的《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)法案》中有120多億美元用于減少二氧化碳排放，《降低通脹法案》的二氧化碳減排計(jì)劃將獲得996億美元的支持。此次，網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)參與者和清潔能源倡導(dǎo)者一致認(rèn)為，美國能源部計(jì)劃的早期結(jié)果預(yù)計(jì)來自碳捕獲、使用和儲(chǔ)存 (CCUS)技術(shù)，而直接空氣捕獲和使用或儲(chǔ)存(DACUS)技術(shù)仍然必須證明有效。

碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS)需要大規(guī)模碳減排，以支持實(shí)現(xiàn)美國到2050年的凈零排放目標(biāo)

DACUS技術(shù)的發(fā)展

Rhodium集團(tuán)在2019年5月發(fā)布的一份研究報(bào)告得出結(jié)論，即使清潔能源出現(xiàn)前所未有的增長，DACUS技術(shù)到本世紀(jì)中葉將是一個(gè)必不可少的碳減排解決方案。但這將需要大量的研發(fā)投資，以使其在最需要的時(shí)候準(zhǔn)備好部署。該公司指出，當(dāng)前的市場機(jī)會(huì)和政策激勵(lì)措施不會(huì)使DACUS項(xiàng)目具有成本競爭力。

根據(jù)碳捕集聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，《降低通脹法案》的聯(lián)邦45Q稅收抵免將為DACUS中的儲(chǔ)存和使用分別提供180美元/噸和130美元/噸的激勵(lì)。但DACUS需要每噸236美元的資金才能實(shí)現(xiàn)收支平衡，Rhodium公司為此引用了美國國家科學(xué)院的研究報(bào)告，為了使DACUS在商業(yè)上可行，到2030年，如今只有1100萬美元的聯(lián)邦研發(fā)支出必須每年平均達(dá)到2.4億美元才可能實(shí)現(xiàn)。

一份在2021年發(fā)表的工業(yè)和化學(xué)工程研究論文聲稱，一旦部署了新技術(shù)，成本往往會(huì)下降。該報(bào)告補(bǔ)充說，從光伏系統(tǒng)最早進(jìn)入市場開始，其成本下降了100多倍，而DACUS目前每噸高達(dá)600美元的試點(diǎn)成本與美國能源部每噸100美元的目標(biāo)相差并不遙遠(yuǎn)。

麥肯錫公司在2020年進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，DACUS的成本降到每噸100美元才會(huì)具有市場競爭力，可以吸引私人投資，為新的部署提供資金，并進(jìn)一步降低成本。

但根據(jù)麥肯錫公司的研究告，DACUS需要從空氣中捕獲二氧化碳，其濃度與目標(biāo)相比平均高于0.04%。塞拉俱樂部雜志高級(jí)編輯Paul Rauber在2022年6月發(fā)表的一份研究報(bào)告中指出，化石燃料發(fā)電廠的二氧化碳濃度要高得多，從天然氣發(fā)電廠的5%到燃煤發(fā)電的12%，這使得它們更適合二氧化碳捕獲。

因此，美國聯(lián)邦政策、計(jì)劃和激勵(lì)措施以及私營部門的參與促成了CCUS示范項(xiàng)目的試點(diǎn)，而科學(xué)家、環(huán)保主義者和其他人就其可行性也展開了討論。

直接空氣捕獲技術(shù)

CCUS的 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

美國能源部的Wilcox表示，將二氧化碳?xì)怏w泵入老化的油井以提高石油采收率(EOR)是一項(xiàng)經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)，石油行業(yè)提高石油采收率(EOR)而支付的費(fèi)用(也可以安全地儲(chǔ)存捕獲的二氧化碳)支持了CCUS示范項(xiàng)目的成功。

但塞拉俱樂部、美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)等機(jī)構(gòu)指出，美國聯(lián)邦政府共同資助的發(fā)電廠CCUS示范項(xiàng)目最近獲得的成功令人懷疑。

NRG Energy公司在德克薩斯州運(yùn)營的Petra Nova燃煤發(fā)電廠就是一個(gè)CCUS早期測試項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2016年12月至2020年5月運(yùn)行，并完全實(shí)現(xiàn)了其碳捕集目標(biāo)。然而，NRG公司承認(rèn)，該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性取決于EOR的回報(bào)，并且當(dāng)新冠疫情持續(xù)蔓延期間油價(jià)下跌時(shí)，這個(gè)CCUS項(xiàng)目停止了運(yùn)營。

塞拉俱樂部和美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)一致認(rèn)為，Sask Power公司在加拿大薩斯喀徹溫省邊界運(yùn)營的大壩發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組CCUS項(xiàng)目自從2014年投入使用，是迄今為止運(yùn)行時(shí)間最長和最成功的一個(gè)CCUS項(xiàng)目。他們在報(bào)告中指出，該項(xiàng)目最接近承諾的90%二氧化碳捕獲率，并通過EOR回報(bào)維持其經(jīng)濟(jì)可行性，直到2021年出現(xiàn)技術(shù)問題迫使其停止運(yùn)營。

但Sask Power公司在7月22日聲稱，這個(gè)CCUS項(xiàng)目在2022年初恢復(fù)了穩(wěn)定運(yùn)行。盡管由于停電導(dǎo)致每年的二氧化碳捕獲量有所下降，但2022年第二季度的捕獲量完全在Sask Power公司的目標(biāo)范圍內(nèi)，并且該項(xiàng)目繼續(xù)捕獲和中和二氧化碳和其他污染物。

塞拉俱樂部的Rauber表示，這增加了整體表現(xiàn)不佳的記錄，并表明CCUS項(xiàng)目可能不是私營部門投資者的一個(gè)理想的解決方案。

美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)能源分析師Dennis Wamsted補(bǔ)充說，“CCUS是一個(gè)大型、復(fù)雜、昂貴的化學(xué)項(xiàng)目，并且部署在資本密集型發(fā)電廠的后端。為了推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，我們需要關(guān)閉化石燃料工廠并部署沒有碳排放的替代品。”

美國能源部的Wilcox回應(yīng)說，有關(guān)業(yè)績不佳的說法取決于其計(jì)算方式。她說，Petra Nova公司的CCUS項(xiàng)目的碳捕獲率符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并表明美國能源部對(duì)新示范項(xiàng)目的資助可以提高這種技術(shù)的性能。

但CCUS的成本效益也受到質(zhì)疑。

CCUS的成本問題

美國能源部在報(bào)告中聲稱，公用事業(yè)廠商美國南方公司位于密西西比州的煤氣化和Kempe碳捕集項(xiàng)目于2017年暫停運(yùn)營，并沒有大量捕獲二氧化碳。根據(jù)美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)的研究，更重要的是，設(shè)備和其他故障將其預(yù)計(jì)成本低于30億美元推高到75億美元以上。

美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)的報(bào)告補(bǔ)充說，如果沒有來自動(dòng)蕩的石油市場的EOR收入，PetraNova公司的CCUS項(xiàng)目就無法保持經(jīng)濟(jì)可行性，將增加石油產(chǎn)量和新的碳排放量。

Wilcox承認(rèn)，這些成本問題使美國能源部更加謹(jǐn)慎。她補(bǔ)充說，“首創(chuàng)的示范項(xiàng)目總是成本更高，美國能源部將繼續(xù)與私營部門共同資助資本投資，以證明新的二氧化碳減排技術(shù)，并推動(dòng)真正降低成本曲線?！?/span>

美國能源部貸款計(jì)劃辦公室 (LPO) 主任 Jigar Shah在網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上提醒說，CCUS項(xiàng)目的成本可能會(huì)很昂貴。他說：“要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的可融資性和商業(yè)化，將需要1000億美元的投資，這是潛在私營部門投資者對(duì)CCUS項(xiàng)目仍然猶豫不決的一個(gè)關(guān)鍵原因。 ”

Wilcox表示說，《降低通脹法案》提供的資金可能有助于緩解投資者的焦慮。根據(jù)碳捕集聯(lián)盟的說法，將45Q的聯(lián)邦稅收抵免增加到儲(chǔ)存二氧化碳的CCUS項(xiàng)目中，存儲(chǔ)和使用二氧化碳每噸可以獲得85美元和60美元的激勵(lì)。

但研究表明，其收益低于改造天然氣發(fā)電廠采用CCUS項(xiàng)目所需的高達(dá)每噸100美元的成本，美國能源部的Wilcox表示他們可以利用《基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)法案》和《降低通脹法案》中的其他融資機(jī)會(huì)，加速部署并讓美國走上在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的道路。

塞拉俱樂部的Rauber指出，長期以來，CCUS的倡導(dǎo)者一直認(rèn)為，如果獲得類似光伏行業(yè)的資金支持，那么就會(huì)像光伏系統(tǒng)一樣降低成本，但CCUS行業(yè)并沒有發(fā)生這種情況，他承認(rèn)更高的激勵(lì)值可以使CCUS項(xiàng)目更有利可圖，但要測試其真正潛力。

網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)參與者和清潔能源倡導(dǎo)者一致認(rèn)為，為了開發(fā)這一潛力，CCUS還需要新的部署來解決超出成本的問題。

CCUS項(xiàng)目未來得到商業(yè)規(guī)模部署的研發(fā)方法

有關(guān)的CCUS問題

風(fēng)險(xiǎn)資本投資商Lowercarbon Capital公司合伙人兼科學(xué)負(fù)責(zé)人Clea Kolster博士和美國能源部網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)其他參與者表示，價(jià)值數(shù)十億美元的私營部門市場正在發(fā)展，但重要問題仍未得到解答。

美國能源部國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任Brian Anderson博士說，CCUS項(xiàng)目可能會(huì)帶來新的土地和水資源負(fù)擔(dān)，這兩個(gè)問題都需要更多關(guān)注。他補(bǔ)充說，百萬噸級(jí)的碳存儲(chǔ)技術(shù)正在使用中，但關(guān)鍵是要將10億噸規(guī)模碳存儲(chǔ)技術(shù)的潛在不確定性和風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)的Wamsted對(duì)此表示認(rèn)同。他警告說，我們以前從未進(jìn)行過大規(guī)模的碳儲(chǔ)存，雖然EOR已經(jīng)奏效，但這并不意味著它將在任何地方或數(shù)百年內(nèi)都有效，它可能會(huì)對(duì)人類、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。

參加美國參議院環(huán)境和公共工程委員會(huì)會(huì)議的參與者表示，用于二氧化碳儲(chǔ)存項(xiàng)目的土地和資源是可用的，并且有辦法更快地使它們變得可用。

美國自然保護(hù)協(xié)會(huì)氣候與能源政策主任Jason Albritton表示，開發(fā)商從一開始就進(jìn)行土地利用規(guī)劃、早期社區(qū)參與和簡化許可將提高土地可用性。

路易斯安那州能源辦公室自然資源部技術(shù)評(píng)估司司長M.Jason Lanclos表示， 美國環(huán)境保護(hù)署在2018年批準(zhǔn)北達(dá)科他州和2020年批準(zhǔn)懷俄明州獲得“VI類優(yōu)先權(quán)”，這將加快二氧化碳儲(chǔ)存地點(diǎn)的許可，

Lanclos說，對(duì)具有足夠的環(huán)境規(guī)則的州進(jìn)行更多的許可控制可以安全地加速土地使用。CCUS項(xiàng)目可以幫助以傳統(tǒng)發(fā)電為主的過渡州轉(zhuǎn)向更清潔、更可持續(xù)的能源形式。

但塞拉俱樂部和美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)表示，CCUS項(xiàng)目可能會(huì)排放更多的甲烷，估計(jì)其對(duì)氣候危機(jī)的影響是二氧化碳的25倍。

美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)在8月1日發(fā)布的一份報(bào)告聲稱，美國能源部7月13日發(fā)出的一份關(guān)于在新的或現(xiàn)有的煤炭、天然氣或工業(yè)設(shè)施中建造六個(gè)新的CCUS示范項(xiàng)目的通知就是一個(gè)例子。該通知指出，將監(jiān)測示范的生命周期二氧化碳排放量。但研究表明，煤礦、天然氣管道和儲(chǔ)存甲烷泄漏可能會(huì)嚴(yán)重影響CCUS項(xiàng)目的預(yù)期收益。

Wilcox回應(yīng)，美國能源部的碳負(fù)排放計(jì)劃(CNS) 將資助所有排放的“適當(dāng)監(jiān)測、報(bào)告和驗(yàn)證”方面的進(jìn)展。她補(bǔ)充說，其中一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是確保上游和中游源盡可能不泄漏二氧化碳，首先要確定泄漏的位置并對(duì)其進(jìn)行量化。

面臨的道德風(fēng)險(xiǎn)

塞拉俱樂部的Rauber表示，CCUS是一個(gè)大家都喜歡的解決方案，正常生產(chǎn)中包括可以繼續(xù)產(chǎn)生二氧化碳并聲稱將被捕獲的化石燃料發(fā)電，但這可能存在道德風(fēng)險(xiǎn)。

他補(bǔ)充說，塞拉俱樂部政策承認(rèn)僅靠清潔能源是不夠的，但研發(fā)工作不得延長化石燃料的使用時(shí)間。

Rauber說，“在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)是有道理的?！?/span>

但美國能源經(jīng)濟(jì)與金融分析研究所(IEEFA)的Wamsted認(rèn)為未來十年的重點(diǎn)必須放在可再生能源的增長上。但CCUS技術(shù)尚未得到證實(shí)，而采用可再生能源取代化石燃料發(fā)電廠可能更具成本效益。

但美國能源部的Wilcox警告說，目前還有另一個(gè)危險(xiǎn)。她說，“發(fā)電廠、工業(yè)、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)部門將會(huì)繼續(xù)排放溫室氣體，并將產(chǎn)生更多的甲烷。盡管碳減排在很大程度上還沒有大規(guī)模實(shí)施，但如果現(xiàn)在進(jìn)行投資，它們可以在十年內(nèi)成為一種有效的工具?！?/span>