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IEA发布《直接空气碳捕集》分析报告

专题网友投稿2022-05-13A+A-

IEA发布《直接空气碳捕集》分析报告

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近日, 国际能源署(IEA)发布《直接空气碳捕集2022》报告,指出直接空气碳捕集(DAC)技术将在净零排放路径中发挥重要作用 ,可直接从空气中捕集CO2并将其永久封存,从而提供一种平衡的碳排放方法,此外空气中捕集的CO2还可作为一种重要的气候中性碳源。在IEA的2050年净零排放情景中,到2030年需捕集超过8500万吨的CO2,到2050年需捕集9.8亿吨CO2。目前加拿大、美国、欧洲等国家已有18个DAC基础设施。报告深入探讨了DAC技术的未来增长态势,以及在净零排放目标下面临的机遇和挑战。具体内容如下:
1、从空气中捕集CO2有助于实现净零排放目标
(1)DAC是碳去除的关键技术之一。 碳去除不是碳减排的替代方案,是“净”零排放综合战略的一部分,目的是碳排放量与减排量最终达到平衡。碳去除实施范围较广,如基于自然解决方案的植树造林和基于技术解决方案的碳捕集与封存技术。可以地质封存CO2的DAC技术具有几点优势,包括占用水土空间较小、在封存永久性和脱碳量方面具有高度保障性等。
(2)DAC的贡献不仅仅限于碳去除。 空气中捕集的CO2可以用作一种气候中性原料来生产一系列产品,包括饮料、化学品和合成燃料。为实现2050年净零排放目标,到2050年将有3.5亿吨空气中捕集的CO2被用于生产合成燃料,其中包括难以实现电气化的航空业。
2、DAC技术的未来发展势头强劲
(1)未来DAC工厂规模有望进一步扩张。 目前,加拿大、美国和欧洲共有18个DAC设施运行。其中最大的DAC工厂于2021年9月在冰岛投产,能够每年捕集4000吨CO2通过矿化进行封存。目前全球第一座碳捕集量达到100万吨/年的大型DAC工厂正在进行进一步开发,并预计将于2025年在美国投入运营。
(2)政府和行业都在支持DAC技术推广。 自2020年初以来,各国政府承诺将提供近40亿美元资金用于DAC技术的开发和部署。其中美国计划投资35亿美元用于开发4个DAC中心。同时澳大利亚、加拿大、日本、英国和其他地方也将进行资金投入。私营部门的投资也在增长:自2020年初以来,全球领先的DAC公司已筹集了约1.25亿美元的资金,并且微软、联合航空公司等都在该领域投资了早期相关项目。
3、当前DAC技术应用成本较高,但未来有望下降
(1)从空气中捕集CO2是最昂贵的碳捕集技术之一。 大气中的CO2比发电厂或水泥厂的烟气中CO2稀薄得多,这使得DAC的能源需求和成本相对更高。DAC技术未来成本估算还不确定,主要是目前该技术还处在早期开发阶段,但在已建成的大型电厂中应用DAC技术的成本预计为125-335美元/吨CO2。
(2)通过技术创新和项目部署示范,预计未来捕集成本可降至100美元/吨CO2以下。 DAC成本取决于捕集技术(如基于固体或液体)、能源成本(如热能和电力价格)、具体的工厂配置和财务预算。在可再生能源发展潜力较大并使用现有最好的发电和供热技术的地区,到2030年DAC成本可能降至100美元/吨CO2以下。中东、中国、欧洲、北美将会是部署DAC最低成本的区域。然而成本下降很大程度上还取决于公共部门和大众对该技术创新和产业示范的支持。
4、未来DAC整个价值链都需要加快创新
(1)DAC技术需要消耗大量能量。 目前两种较为领先的DAC技术,固体DAC(S-DAC)和液体DAC(L-DAC)正常运行需要使用热能和电力。S-DAC的低温热需求意味着可以由可再生能源(包括热泵和地热)来提供热量;而L-DAC的高温热需求(高于900℃)依赖于天然气发电供能,在该过程中天然气发电释放的CO2将全部被捕集。未来用于高温工业热的可再生能源创新技术将最大限度地提高L-DAC工厂的碳去除潜力。
(2)DAC仍需在不同条件下进行测试示范。 DAC的一个主要优势是其选址的灵活性:DAC工厂可以位于任何具有低碳能源和CO2封存资源的地区,或者位于具有或计划部署CO2运输和封存基础设施的附近。然而,这种选址的灵活性也存在局限。迄今为止,DAC工厂已在欧洲和北美成功运行,但未来仍需在气候极度干燥或潮湿和空气污染较为严重的地区进行进一步测试示范。
5、DAC可靠性证据将对未来投资提供支撑
(1)DAC的商业模型与高质量碳去除服务和 CO2 利用机会相关。 DAC公司可以向个人和公司提供商业服务。虽然采用CO2封存的DAC是平衡排放的最昂贵选择之一,但仍吸引了寻求高质量碳去除技术的公司的兴趣,这些公司提供了额外、持久和可测量的碳去除工具。
(2)DAC技术需要开发国际认证的核算方法。 基于DAC的生命周期评估(LCA)开发国际认证的方法和估算框架,以及其他碳去除方法,对于将其纳入受监管的碳市场和国家清单至关重要。值得注意的是,最新的IPCC国家温室气体清单指南没有DAC的核算方法,这意味着与DAC相关的碳去除不能计入《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)下的国际减排目标。目前欧洲和美国已经开始努力开发碳去除认证,包括基于DAC的认证。这些努力应与建立国际一致方法的目标相协调。
6、部署DAC的六大优先事项
(1)优先开展大规模DAC应用。 短期示范和部署需要有针对性的政策和方案。各国政府应确保计划中的项目能够顺利运行,并为DAC技术和供应链提供必要的支持。
(2)促进DAC价值链的创新。 创新对以下方面至关重要:降低制造和运营成本,以及DAC工厂对能源的需求;支持为高温热提供低排放能源;开发和降低CO2利用(包括合成燃料)的成本。
(3)确定合适场址并进行CO2封存。 DAC从大气中大量捕集CO2的潜力取决于选择合适的地质场址对CO2进行封存。尽管某些地区封存潜力巨大,但开发这些地区需要长达数十年,这将会阻碍DAC在该地区的应用规模扩大。
(4)制定国际认证的DAC核算方法。 DAC需要透明和标准化的国际认证核算方法,以促进其在碳交易市场和IPCC温室气体清单报告中的广泛应用。
(5)评估DAC和其他碳去除方法在净零排放战略中的作用。 评估DAC和其他碳去除方法在净零排放战略中的预期作用有助于更好确定国家和地区的技术、政策和市场需求。例如,英国的净零排放战略明确到2050年需要约8000万吨CO2/年的碳去除量。
(6)建立国际合作以加快部署。 通过国际组织和倡议进行合作,如国际能源署、清洁能源部长会议、创新使命和温室气体研发技术合作计划(GHG TCP/IEA GHG)等,可以在促进知识共享、减少研究工作重复、协调LCA方法和DAC技术核算方法等方面发挥重要作用。

原创声明:本文为中国科学院武汉文献情报中心先进能源科技战略情报研究团队原创,未经原作者允许不得转载本文内容,否则将视为侵权。转载或者引用本文内容请注明来源。对于不遵守此声明或者其他违法使用本文内容者,本团队依法保留追究权等。

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