意見回饋

全球碳捕存技術發展現況

全球碳捕存技術發展現況

(一)碳捕集的研究、開發和示範對降低成本是必要的

碳捕集為CCS的一部分,從其他氣體和液體中分離出純CO2流,以便可被運輸至其它地方再利用或封存。捕集的成本變化很大,主要取決於工業過程。碳捕集技術早已廣泛應用於處理天然氣和化學工業製程中,例如分離天然氣中的二氧化碳再加壓成LNG,至於應用於電廠則是較新的概念。目前捕集技術的應用種類,大致分為四種,分別是(1)燃燒後捕集(post-process capture)、(2)合成氣捕集(syngas/hydrogen capture)、(3)富氧燃燒(oxy-fuel combustion),與(4)既有分離技術(inherent separation)等四種。IEA依技術成熟度,將其區分為已成熟應用的第一階段產業應用捕集技術(first-phase industrial applications)以及尚須持續進行技術研究與發展的第二階段產業應用捕集技術(second-phase industrial applications)。

依目前世界各地的現況來說,第一階段產業應用捕集技術多應用於電力部門,在大型碳捕存整合計畫,電力業作出最終投資決策的三個CCS專案(加拿大SaskPower’s Boundary Dam燃煤發電廠、美國Mississippi Power’s Kemper County Energy Facility、美國Petra Nova Carbon Capture Project),表明針對這些挑戰已經取得明顯進步,並且驗證從化石燃料發電廠大規模捕集CO2的可行性。相較於此,其他部門多處於第二階段的發展位置上,尚待更多的研發能量及技術投入(例如水泥業和鋼鐵業的捕集)。

成本降低已成為捕集研發和技術改進的重點。第一階段技術將在目前運轉或建造的大規模CCS專案中得到示範。在未來10-20年內持續發展的方向為降低投資和運轉成本。

為了實現碳捕集方面進一步改善,政府、研究人員和產業合作支持下一階段的大型CCS項目是至關重要的。繼續研發和共享知識以充分利用資源,取得未來能夠加速CCS廣泛部署的碳捕集技術。在政府、學術界和產業界的支持下,特別是在歐洲、北美和亞洲,碳捕集技術正如火如荼開發中。國際合作對於加速新技術的推廣也是關鍵的因素之一。

 

(二)運輸技術為目前碳捕存整體技術架構中最成熟的一個部分,主要為規模問題

二氧化碳管線技術已有充分建置經驗(包括陸域和海底),其管線和船舶運輸造成的危險性,不會高於已被納入管理的天然氣和石油輸送管線。同時,美國和加拿大仍持續興建二氧化碳運輸的基礎建設,舉例而言,在美國已有總長度超過6,000公里既有CO2-EOR運輸管線,每年可運輸48-58百萬公噸的二氧化碳;而在挪威,則有採用離岸管線執行CO2運輸的實務經驗。此外,過去雖然已有建設此類型運輸管線的國際技術標準(ISO 13623、ASME B31.4),但為使其能安全及有效的運作,國際間亦持續建置二氧化碳運輸國際標準(ISO TC/265:WG 2),預期將在2015年完成。

然而管線為CCS項目中大量運輸CO2最常見的方式,船舶運輸也是世界上部分區域的另一個選擇,特別是在無法應用管線方式之陸域和近海封存的區域。在歐洲已經有小規模船舶運輸CO2,較大規模的CO2船舶運輸與現在常見的液化天然氣(LNG) 的運輸有很多共同之處。卡車和鐵路運輸工業和食品級的CO2也進行超過了40年,並且主要針對試驗點和小規模的CCS項目。

CO2管線運輸的成本在於根據不同專案之管線長度、CO2運輸量和相對應的管線直徑、勞工成本,以及基礎建設的經濟壽命等因素。降低CCS成本的重要選擇為透過幾個單獨產生CO2的工廠營運商,其之間共享一個獨立整合的CO2運輸和封存設施網絡,以實現經濟效益。從這意義上來看,重要的是須透過一整個區域的視角來考慮CO2運輸基礎設施(而非點對點的系統)。

對於運輸技術的下一步,則是需要將暨有管線進行整合及串連(例如跨國界的管線串連、船運規劃等),這些工作需要基礎建設的支持,也唯有朝向此方向擬定策略及行動,方能有效地降低運輸成本,進一步提高CCS之經濟可行性。

(三)碳封存技術現況:早期封存場址特性調查對於加速CCS佈署是很重要的

就目前的技術發展概況而言,陸域型態的封存點可選擇:(1)地底下鹽水層、(2)較深的地下礦脈層、(3)用於EOR,以及(4)注入已耗盡的天然油氣儲存層。

早在40多年前美國德州西部即開始將二氧化碳注入地質構造中以增產油氣(CO2-EOR),此經驗陸續被許多老化的油氣儲存庫採納應用,據估計全球約有130個CO2-EOR的計畫正在運行,且大多數集中在北美。1996年開始第一個大規模二氧化碳封存計畫於北海的砂岩層啟動,17年來已成功儲存14百萬公噸二氧化碳。

目前55個LSIPs的潛力每年可封存100 百萬公噸二氧化碳;而營運中的13個LSIPs的封存容量總計為每年26百萬公噸二氧化碳(7成5以上是EOR附帶儲存量,其餘為鹽水層之地質封存)。可見使用二氧化碳提高石油採收率技術,主宰所有形式的地質封存,並且推動開發中國家進一步佈署。另一類型的封存計畫持續建造中並且接近營運階段,同時因鹽水層封存潛能遠大於枯竭油田,未來將顯著增加鹽水層型態的封存。

以目前的技術進展而言,封存技術在技術層面上已被分了解;但這些了解主要是立基於過往的技術研究及實驗模擬結果。在此一階段,需要的是進一步的封存地點探測,包含封存潛力、技術可行性、經濟可行性,以及風險程度等,皆是需要各地投入資源加以辨知及釐清之處。

 

參考資料:THE GLOBAL STATUS OF CCS 2013 Summary Report, GCCSI

                THE GLOBAL STATUS OF CCS 2014 Summary Report , GCCSI