碳储存盈利之道

将二氧化碳注入热盐水中可能产生足够甲烷以实现盈利

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对于从发电厂捕获二氧化碳排放并将其储存在地下的做法,倡导者和反对者至少在一个问题上达成一致:这样做并不便宜。目前将气体深埋地下的成本估计在每公吨二氧化碳几十美元的范围内,因此每年封存十亿吨(Gt)——大约是美国排放量的六分之一——每年将花费数百亿美元。大部分成本来自于将二氧化碳从燃烧碳氢化合物排放的烟气中分离出来的热力学过程。热力学定律是不可逾越的,这促使我的同事和我提出了一个可能实现自负盈亏的激进储存系统(参见《地下深处的热盐水可以储存二氧化碳并产生能源》,《大众科学》,2013年11月)。

我们的设计是一个闭环系统,将二氧化碳注入从地下深处提取到地面的热的甲烷饱和盐水中。富含二氧化碳的盐水将被送回地下进行永久储存。注入过程会迫使甲烷和热量排出,这些甲烷和热量可以出售用于商业发电和供暖——从而支付储存费用。甲烷还可以为该系统供电,并为发电厂的碳捕获提供能源。

尽管产生的甲烷和地热能超过了运行该过程所消耗的能源,但储存和提取井的数量,以及每年用该过程储存十亿吨二氧化碳所需的资本仍然很大。但是,任何足以产生类似影响的减少温室气体排放的方法的成本也很高——无论是将道路上每辆汽车和卡车的燃油效率提高一倍(这将花费数万亿美元,并且至少需要15年时间),还是为今天已经运转的每台风力涡轮机建造数十台新的风力涡轮机,或者为今天使用的每个太阳能电池阵列建造数百个新的太阳能电池阵列。在十亿吨的规模上,将需要多种技术,最终能源消费者将承担建设和运营成本。例如,传统的二氧化碳地质储存预计将使电价上涨 30% 至 50%。


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将此类增长呈现为不减排的理由是站不住脚的。想想看,在 1990 年代,石油价格相当稳定,平均每桶 28 美元(以 2011 年美元计算)。在 2000 年至 2005 年间,以实际美元计算的油价翻了一番,到 2011 年又翻了一番(即使在经济衰退期间暴跌之后),并且此后一直居高不下。然而,在此期间,全球石油消费和全球经济持续增长。(2008 年至 2010 年的增长因经济衰退而中断,经济衰退的原因与油价无关。)这表明,尽管能源供应对经济活动至关重要,但在世界许多地方,能源成本相对适中。与变幻莫测的油价不同,二氧化碳储存的实施和付费过程是可以计划和构建的。尽管争论仍在继续,但许多专家认为,适应气候变化后果的成本将甚至高于采取行动减少二氧化碳排放的成本。

底线:我们需要预期为能源支付比我们过去更多的费用。二氧化碳排放规模已经增长到如此之大。

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