物理碳套利原理
从空气中捕获浓度为0.04%的二氧化碳似乎是荒谬的,因为经过大约20年的研发,仍然没有大规模的商业应用发电厂在二氧化碳捕集(二氧化碳排放浓度超过10%)方面,似乎只有少数几个大型商业试点项目有资金推进。
基本的热力学和物理学表明,从空气中捕获二氧化碳并不比二氧化碳更难燃烧后从发电厂捕获(第6.2节)。然而,似乎很清楚的是,如果一个大型发电厂的空气捕捉装置和燃烧后捕捉装置是在相同的经济条件下设计和运行的,也就是说,具有相同的建筑和能源成本
地球工程气候变化:环境的需要还是raybet雷竞技最新潘多拉的盒子?, eds。布莱恩·兰德和迈克尔·汤普森。剑桥大学出版社出版。©剑桥大学出版社2010。
同样的资金成本,那么空气捕获的成本将总是显著高于燃烧后捕获的成本。
这似乎是反对空气捕获的决定性论据,但它隐含地假设(a)空气捕获与发电厂的捕获是竞争的,(b)这两种捕获工厂将建立在相同的地点,具有相同的资本和运营成本。这两个假设都是错误的。
首先,空气捕获不太可能与大型固定源或发电厂的捕获相竞争,而是与移动源或小型源(如飞机或小型工业设施)的减排手段相竞争。这些碳排放很难通过工艺改造或燃料替代来消除,而且收集捕获的二氧化碳也不现实。在这些地方减排和封存的成本很容易超过每吨二氧化碳数百甚至数千美元。
其次,关于空气捕获的经济论据都是关于套利(Lackner, 2003;泽曼和拉克纳,2004;Keith et al., 2005)。假设空气捕获技术能够以高于发电厂捕获成本的适度溢价实现,它的决定性优势是:(a)它允许我们将工业规模经济应用于无数小型和难以控制的二氧化碳排放者,如飞机和家庭火炉;(b)它使碳捕获(诚然是部分的)与能源基础设施脱钩,缓解新能源技术必须整合到现有基础设施时产生的限制;并且(c)它提供了在成本最低或靠近最佳封存地点的地方建造捕获工厂的(部分)自由。
经济碳市场可以有效地分配向大气排放碳的成本。与命令-控制式监管相比,碳市场的灵活性允许更高的经济效率。一个理想的碳市场允许碳减排遵循全球供给曲线,从最便宜的选择开始,向上走向最贵的选择。与碳市场相结合,空气捕获可以在最具成本效益的情况下实现碳的物理去除,从理论上讲,即使有必要将净碳排放量减少到零,也无需控制最昂贵的来源(如飞机)。我们称空气捕获的这一属性为物理碳套利,不同于通过碳市场实现的套利。
考虑一些驱动成本差异:
•在中国等低成本地区和加拿大阿尔伯塔省等高成本地区,建设同样大型能源基础设施的资本成本相差2至4倍。
•驱动捕获过程所需的能源成本差异巨大,例如,商业天然气在欧洲以及在偏远地区滞留的天然气或煤炭。
•二氧化碳处理的成本从远离充足储层或没有允许储存的监管制度的地方的基本无穷大到负成本25-50美元/tCO2,如果二氧化碳被输送到适合提高石油采收率的大型油田。
•虽然空气捕捉设施的设计必然会因当地因素而有所不同,但设计可能会大大更加标准化,因此比典型的大型能源基础设施更便宜。同样的论点也适用于可能在标准化过程中使用的单个设备项目。
•独立的捕获系统可以按需要做得很大,而且不需要与任何特定设施的二氧化碳排放量相匹配。这对于相对较小的二氧化碳源,如小工厂,尤其重要。根据经验法则,加工工厂的资本成本规模大约是产能的十分之六指数,建造一个100单位产能的大型工厂的成本大约是100个单位产能的小型工厂的16%。
空气捕捉还有一个不太明显的好处。在偏远或欠发达地区建设空气捕捉工厂也可以成为经济发展的一种形式,创造长期的技术工作岗位。如果这种发展是出于社会政治原因,那么空气捕获提供了一种对环境有价值的选择。
直接从空气中捕获二氧化碳的大规模技术将填补碳气候技术工具箱中的一个关键漏洞。raybet雷竞技最新空气捕获打破了排放源和捕获技术之间的联系;它使碳中性碳氢化合物燃料(cnhc,见第6.6节和第7章)从捕获的二氧化碳;从长远来看,它使负排放成为管理全球气候风险的工具。raybet雷竞技最新
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