南非德班——北美(加拿大、墨西哥和美国)的约 3,000 座燃煤发电厂排放的温室气体占全球温室气体的 6%,几乎与整个欧盟的排放量相当。 事实上,全球燃煤发电厂是温室气体排放的最大单一来源。
换句话说,煤炭是造成气候变化的主要原因。 仅燃烧煤炭就占人类活动产生的全球温室气体排放量的一半以上。“无论你时不时听到什么,很大一部分电力都是由煤炭产生的,”电力设备制造商阿尔斯通副首席执行官菲利普·茹贝尔在 12 月 6 日的气候谈判中辩称。“这种情况将继续下去。”
这就是为什么所谓的碳捕获和储存(CCS)是认真应对气候变化的标志; 茹贝尔称其为“强制性的”。 因为世界似乎对限制燃煤兴趣不大——它继续增加,主要由中国和印度推动——在二氧化碳进入大气层之前捕获它是解决此类排放的唯一真正途径。
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伦敦经济政治学院的尼古拉斯·斯特恩勋爵告诉《大众科学》说:“发现的碳氢化合物足以把地球烤焦。 你可以做 CCS,或者你可以打破两度[摄氏升温]。”
这就是为什么德班的谈判批准 CCS 作为清洁发展机制下的潜在技术——这是一种为发展中国家提供来自发达国家的资金,用于减排基础设施,以换取抵消发达国家二氧化碳排放配额的方法。 不幸的是,该机制是《京都议定书》的一部分。 如果本周在德班没有达成协议,该议定书将于明年年底到期,并且没有后续协议。
尽管如此,世界似乎关闭的 CCS 工厂比开放的更多:欧盟在 Schwarze Pumpe 的旗舰 CCS 项目因当地德国的反对而于 12 月 5 日被取消。 加拿大在萨斯喀彻温省的韦伯恩油田运行二氧化碳封存项目已有多年,但尚未将其业务扩展到单方面增加该国排放的焦油砂——这违反了其在《京都议定书》下的义务。 美国电力公司 AEP 最近放弃了扩大世界上第一个将二氧化碳捕获和储存结合在一个地点的项目——西弗吉尼亚州的登山者的机会。 中国是世界上最大的排放国,主要是因为其燃煤,有一些试点项目,并正在考虑更多项目。
更重要的是,虽然中国可能负担得起 CCS,但其他发展中国家,如南非,肯定负担不起,根据澳大利亚全球 CCS 研究所的首席执行官布拉德·佩奇的数据,为一座 1 吉瓦燃煤发电厂添加该技术的费用约为 10 亿美元。 而且南非消耗大量煤炭,产生了其 92% 的电力,并向欧洲和中国出口价值 100 亿美元的煤炭——甚至将其转化为其国内使用的卡车和喷气机燃料的 30%。
为了继续经济增长,并向目前仍有 200 多万南非人无法用上电的地区普及电力,南非共和国正在建设更多的燃煤发电厂。 事实上,国家公用事业公司 Eskom 最近从世界银行获得了 37.5 亿美元的贷款,用于在林波波省的梅杜皮发电厂建设六个 800 兆瓦的燃煤发电机组以及规模小得多的可再生能源项目。
国际能源署 (IEA) 在其最新的《世界能源展望》中警告了这种技术“锁定”,该展望指出,如果希望控制温室气体排放,必须在未来五年内停止建造严重污染的燃煤发电厂。 一旦建造了太多的燃煤发电厂,例如在中国,中国在过去十年中建造了数百座,它们很可能不会被过早关闭。 “CCS 是我们在中国的选择之一,”北京能源研究所的刘强指出,该研究所隶属于国家发展和改革委员会,该委员会是负责制定中国能源和工业政策的政府机构。 “现在它还处于研发阶段。”
然后是重工业——钢铁制造、水泥制造和其他工业活动,除了使用化石燃料(尤其是煤炭)之外别无选择。 它们也是全球基础设施的基础——从建筑物到可再生能源项目,例如风力发电场。 国际能源署首席经济学家办公室的首席分析师劳拉·科齐指出:“对于工业而言,关键词实际上是 CCS——我们在能源效率方面只能做到这一点。 我们离部署 CCS 还很远。”
目前,全球有 8 个碳捕获或储存项目,还有 6 个在建项目,如果建成,将交付约 3300 万吨捕获的二氧化碳——或超过英国政府整个二氧化碳减排工作,根据全球 CCS 研究所的佩奇的数据。 他补充说:“不需要太多这样的项目就可以产生很大的影响。” 然而,国际能源署预测,到本世纪中叶,世界将需要 3,000 个这样的项目。
在建的六个项目中,有两个位于北美——密西西比州肯珀县的煤气化综合体将捕获其 65% 的二氧化碳排放量,并出售大部分用于从墨西哥湾沿岸地区从地下清除石油的二氧化碳。 萨斯喀彻温省的边界坝电力公司将使用胺溶剂捕获 90% 的二氧化碳,尽管设施规模要小得多,然后将二氧化碳输送到附近的油田,以回收更多石油。
澳大利亚全球 CCS 研究所的当前成本估算表明,此类项目的二氧化碳捕获和储存成本在每吨 23 至 92 美元之间,同时也指出,如果建成实际的全规模 CCS 容量,预计这些价格会下降。 目前,该成本要么通过出售二氧化碳以从旧油田提取更多石油来抵消(伴随气候影响),要么通过政府补贴来抵消,如果温室气体排放没有定价。 然后是能源损失——运行 CCS 设备消耗了发电厂产生的大约 20% 的电力。
捕获二氧化碳是容易的部分,即使很昂贵:燃煤发电厂的排放物只是通过胺、冷却氨或其他化学捕获剂进行过滤,以结合二氧化碳并将其从烟气中去除。 但随后的储存被证明是一个重大障碍。 例如,德国人拒绝了在 Schwarze Pumpe 发电厂和一个潜在的地质封存地点之间建造二氧化碳管道的努力。 世界银行可持续能源部门主任维杰·艾尔指出,二氧化碳的储存“被证明是非常具有挑战性的”。
发电厂和其他大型排放源也不一定建在适合永久储存二氧化碳的地质构造之上。 需要管道。 尽管美国已经运行了 6,000 多公里的二氧化碳管道,但将二氧化碳从排放源输送到封存地点可能需要在全球范围内铺设多达 120,000 公里的此类管道。
当被问及世界是否认真对待碳捕获和储存时,斯特恩勋爵回答说:“不够认真。 现在我们需要加快步伐。 …我们正在进入3 度[摄氏升温]很有可能的区域,而我们自三百万年前就没去过那里了,”或者在现代人类——当然还有现代人类文明——存在之前。
美国气候特使托德·斯特恩在 12 月 8 日的新闻发布会上说:“各国必须做的最重要的事情是采取措施,逐步改造其经济的能源基础。 你需要通过提高效率来减少能源消耗,并开发更多的可再生能源。” 但即使这些努力取得成功,美国乃至全世界也需要碳捕获和储存,才能实现将全球平均气温保持在不上升到危险水平的目标。