Europeiska planer på transportsystem för koldioxid för Carbon
Energitransporter MVKN10 Lunds Tekniska Högskola 2011-10-05 Europeiska planer på transportsystem för koldioxid för Carbon Capture and Storage As the world’s population continuously increases we face a difficult task. More and more people are living a lifestyle not sustainable in the long run. Development in technology seems like the only method to assure that our way of living does not affect the world we live in, in a harmful way, before it is too late. The increasing levels of carbon dioxide in our atmosphere forces us to drastic solutions. The European Union believes that Carbon Capture and Storage will play a major role to help achieve the goals of lowering the amount of greenhouse gases produced by power plants. Andersson, Stefan Nilsson, Christoffer 1 Innehåll Inledning .................................................................................................................................................. 3 Syfte ..................................................................................................................................................... 3 Begränsningar...................................................................................................................................... 3 Frågeställningar ................................................................................................................................... 3 Metod .................................................................................................................................................. 3 Metoder för CO2-reducering ................................................................................................................... 4 Post-Combustion Capture ................................................................................................................... 4 Pre-Combustion Capture ..................................................................................................................... 5 Oxy-fuel ............................................................................................................................................... 6 Oxy-Fuel indirekt värmning – Ångcykeln ......................................................................................... 6 Oxy-Fuel direkt uppvärmning – Gascykeln ...................................................................................... 7 Oxy-Fuel direkt uppvärmning - Ångcykeln ...................................................................................... 8 Lagring ..................................................................................................................................................... 9 Geologisk lagring ................................................................................................................................. 9 Havslagring ........................................................................................................................................ 10 Transport ............................................................................................................................................... 12 Pipeline .............................................................................................................................................. 12 Kostnader ...................................................................................................................................... 13 Transport med tanker ....................................................................................................................... 15 Framtida planer för fartygstransport i Nordsjön ........................................................................... 17 Planer och framtidsutsikter för CCS i Europa ........................................................................................ 18 Frankrike ............................................................................................................................................ 18 Tyskland ............................................................................................................................................. 18 Danmark ............................................................................................................................................ 19 Diskussion .............................................................................................................................................. 20 Ekonomi ............................................................................................................................................. 20 Miljö och Risker ................................................................................................................................. 21 Frågor och Svar ...................................................................................................................................... 22 Referenser ............................................................................................................................................. 23 2 Inledning Europeiska Unionen har som målsättning att minska koldioxidutsläppen med 20 % till år 2020. En stor del av minskningen kan uppnås med så kallad CCS (Carbon Capture and Storage).(IEA, 2008) Syfte Denna uppsats avser till att undersöka olika metoder för att transportera koldioxid som fångats med hjälp av Carbon Capture and Storage. Olika metoder för att just fånga koldioxiden, hur transporten av koldioxiden sker och olika lagringsmöjligheter redovisas. Ett antal olika pågående projekt i Europa granskas och för- och nackdelar med de olika transportalternativen evalueras. Begränsningar För att begränsa uppsatsen kommer fokus framförallt ligga på hur situationen för Carbon Capture and Storage ser ut i Europa. De framtida projekt som tas upp som exempel är bara ett utdrag av alla projekt som finns. De har valts ut för att försöka få en överskådlig bild över situationen. Tyngdpunkten kommer också att ligga på transportdelen, även om själva fångandet och lagringen behandlas för att få en bra uppfattning om hur hela processen fungerar. Eftersom uppsatsen måste begränsas går vi heller inte in på avancerade naturveteskapliga och tekniska förklaringar till alla förlopp och händelser. Frågeställningar Vilka olika alternativ finns det för transportering av koldioxid och vilka för- och nackdelar har de? Hur ser hela processen för Carbon Capture and Storage ut? Metod Material som ligger till grund för uppsatsen har i huvudsak hämtats från rapporter från oberoende organ. Information har även hämtats från olika företags, involverade i ämnet, hemsidor. 3 Metoder för CO2-reducering I grund och botten utgörs CO2-reducering för kraftverk av tre olika typer av tekniker. Forskning pågår för fullt för att försöka kombinera de olika fördelarna med teknikerna (IPCC,2005). Post-Combustion Capture Post-Combustion Process-teknologin har använts i industrin i flera decennier. Det var dock först på 80-talet som den kom att appliceras på kraftverk. Detta gjordes i USA för att få fram koldioxid som sedan kunde användas i ett projekt vid namn Enhanced Oil Recovery (EOR) för att trycksätta oljekällorna. Under 90-talet när oljepriserna sjönk stängdes de kraftverken med Post-Combustion Capture-tekniken installerad. Post-Combustion Capture innebär, som namnet antyder, att man fångar upp koldioxid efter förbränningen. All teknologi som fokuserar på att fånga upp koldioxid i avgaserna kategoriseras under Post-Combustion Capture. Det finns många olika typer av lösningar på hur avgaser skulle kunna fångas men den idag mest accepterade och stöttade teknologin är en absorption process baserad på kemikaliska lösningsmedel. Processen inleds efter det att förbränningen har skett och avgaserna har bildats. Avgaserna kyls ner för att sedan komma i kontakt med lösningsmedlet som då binder sig samman med den koldioxid som kommit från avgaserna. Detta sker vid en temperatur mellan 40 och 80 i en kammare (absorber). Avgaserna blandas sedan med vatten för att få bort lösningsmedel som eventuellt inte bundit sig med koldioxiden eller som förångats. Resterande avgaser släpps därefter ut och följer inte med i resten av processen. Det finns en mängd olika metoder för att begränsa utsläpp av partiklar och andra oönskade utsläpp men eftersom fokus i denna rapport ligger på koldioxid så lämnar vi det området för nu. Lösningsmedlet som nu innehåller den kemiskt bundna koldioxiden färdas sedan vidare till ytterligare en kammare (stripper) som vid temperaturer mellan 100 och 140 separerar lösningsmedlet och koldioxiden med hjälp av ånga. Detta kräver energi eftersom bindningarna, som är relativt starka, måste brytas. Den största utmaningen idag är att på något sätt effektivisera denna process så att verkningsgraden för hela kraftverket inte påverkas för mycket. Lösningsmedlet som nu innehåller ytterst små mängder av koldioxid pumpas tillbaks till den första kammaren (absorbern) via en kylare för att få lösningsmedlets temperatur tillbaks till 40-60 . Koldioxiden lämnar nu ”strippern” och är redo för att transporteras vidare via antingen pipelines eller fartyg (IPCC,2008). Det finns en mängd olika lösningsmedel som kan användas, vissa lämpar sig bättre till högre koldioxidhalter i avgaserna medan andra lämpar sig bättre när de är lägre. Generellt sett är koldioxidhalten i volym mellan 4-8% för kraftverk som använder sig av naturgas vid förbränningsprocessen och mellan 12-15% för kraftverk som eldar med kol (IEA, 2008). 4 Bild 1. Schema över ett kraftverk där man implementerat Post-Combustion Capture(http://doosanbabcock.com/live/cme363.html) Pre-Combustion Capture Pre-Combustion Capture innebär att man fångar upp koldioxiden innan förbränningen. Detta är mer eller mindre motsatsen till Post-Combustion Capture, där man som bekant fångar koldioxiden efter förbränningen. Resultatet av detta blir att man i stort sett bara släpper ut vätgas (Scottish Carbon Capture & Storage, 2010). Vid den första delen av processen sker en separation av syrgas från vanlig atmosfärisk luft. När man förbränner ett fossilt bränsle, exempelvis kol, använder man sig av väldigt höga temperaturer och tillsätter “för lite” syrgas och ånga. Resultatet av en förbränning av detta slag blir att en stor mängd kolmonoxid bildas, tillsammans med koldioxid och vätgas bildar detta en syntesgas. Vattenånga tillsätts sedan för att omvandla kolmonoxid till vätgas och koldioxid. Vätgasen kan sedan användas i en mängd olika områden. Vanligt är att vätgasen används för att generera el vid kraftverken i anslutning av via en gasturbincykel. Koldioxiden slussas bort och lämnar alltså anläggningen via pipelines eller fartygstransport efter förbränningsprocessen och följer därmed inte vätgasen in i turbincykeln (Eon Power and Gas, 2011). Bild 2. Schematisk bild över hur Pre-Combustion Capture fungerar (Eon, Power and Gas, 2011) 5 Oxy-fuel Oxy-fuel teknologin bygger på att man låter förbränningen ske med rent syre eller i en blandning av syre och koldioxid rika avgaser. Förbränningstemperaturen för kolbaserade bränslen blir ungefär 3500 vid förbränning med rent syre. Vilket är för högt för att det ska fungera i konventionella kraftverk som normalt jobbar vid temperaturer på 1300-1400 . Temperaturen på förbränningen kan kontrolleras genom att variera blandningen av syre och avgaser. De slutgiltiga avgaserna kommer att till största delen bestå av koldioxid, vatten samt ett överskott på syre vilket krävs för att försäkra sig om att en fullständig förbränning förekommer. Avgaserna kommer också att innehålla alla andra ämnen som förekommer i bränslet eller kommer in i systemet på annat sätt. Efter att vattnet i avgaserna har kondenserats bort så består de till 80-98% av koldioxid. Koncentrationen är beroende på vilket bränsle och exakt vilken teknik som används. När oxy-fuel tekniken används så fångar man upp mycket nära på 100% av all producerad CO2. Den fångade koldioxiden komprimeras sedan och kan transporteras vidare för lagring på annan plats. Hur detta går till kommer behandlas i mer detalj senare (IPCC,2005). Vi kommer också att i lite mer detalj gå in på hur några olika oxy-fuel tekniker fungerar. Oxy-Fuel indirekt värmning – Ångcykeln I dessa system så överförs värmen från syreförbränningskammaren till ett sekundärt medium via värmeöverföring genom en yta. Det kan appliceras på t.ex. industrier som kräver mycket värme eller elproduktion via en ångcykel. När man använder denna metod kan man använda sig av alla bränslen som innehåller kol. Genom att använda sig av rätt syre koncentrationer kan man alltså behålla förbränningstemperaturen på samma nivå som konventionella kraftverk och metoden har således potential att appliceras på befintliga kraftverk utan alltför stora modifikationer (IPCC,2005). Bild 3. Schematisk bild över hur Oxy-Fuel indirekt värmning fungerar med ångcykeln (IPCC,2005) 6 Oxy-Fuel direkt uppvärmning – Gascykeln I den här metoden så bränns syre i direkt i modifierad gasturbin som innehåller höga halter CO2. Metoden beskrivs av Bild 4 nedan. Bild 4. Schematisk bild över hur direkt uppvärmning fungerar tillsammans med gascyklen (IPCC,2005) För att förklara vad som händer så går vi ett varav genom systemet. 1) Stora delar av avgaserna leds in i en 2) kompressor där de komprimeras varefter de 3) blandas med syre och bränsle som t.ex. kan vara naturgas eller syntesgas(CO+H2) vilket kan utvinnas ur t.ex. kol. 4) Blandningen antänds i gasturbinen och genererar arbete. Införandet av CO2 istället för syre kräver omfattande designförändringar av turbinerna och kan därför inte implementeras i befintliga turbiner. Verkningsgraden på CO2 turbinerna inklusive kompressionen av avgaserna landar på 45%. 5) De varma avgaserna används till att koka vatten till en ångturbin som producerar ytterlikare effekt vilket höjer verkningsgraden något, upp mot 50% (IPCC,2005). 7 Oxy-Fuel direkt uppvärmning - Ångcykeln I den direkta oxy-fuel ångcykeln så förångas vatten som är satt under tryck genom att ett bränsle blandat med vatten antänds. Större delen av vattnet kondenseras i en lågtrycksturbin medans koldioxiden som bildats tas om hand och kan transporteras bort. Den här typen av kraftverk jobba med rena bränslen i gas eller vätskeform. Ett exempel på hur ett sådant kraftverk kan ses i bild en nedan (IPCC,2005). Bild 5. Schematisk bild över hur direkt uppvärmning fungerar med ångcykeln 8 Lagring När koldioxiden har separerats från övriga avgaser så ska den transporteras bort från kraftverket. Men innan vi kommer in på det ska vi gå igenom några möjliga lagringsmöjligheter. Lagringen brukar delas upp i två huvudområden, geologisk lagring och havslagring. Geologisk lagring Under jordens yta så finner man större delen av jordens kol. Den finns lagrad i form av kol, olja och gas men också i form av skiffersten och kalksten. Även den geologiska lagringen av koldioxid har varit en naturlig del av jordens kretslopp i hundratals miljoner år. Koldioxid som uppstår till följd av biologisk och vulkanisk aktivitet samt kemiska reaktioner ackumuleras under jordens yta. De första mänskliga lagringsplatserna för koldioxid under marken skapades under tidigt 1970-tal då man i Texas, USA började med att trycksätta oljekällor med koldioxid för att kunna ta upp större mängd olja. Att lagra koldioxid skapad av mänsklig aktivitet föreslogs också på 1970-talet men ingen större forskning gjordes på området innan början av 1990-talet. För att lagra CO2 geologisk måste ämnet vara i sin superkritiska punkt vilket man uppnår genom att komprimera gasen kraftigt. Det finns ett flertal möjligheter att lagra CO2 under jord ytan några av dessa presenteras i Bild 6 nedan(IPCC,2005). Bild 6. Bilden visar några möjliga sätt att lagra CO2 i marken (IPCC, 2005). Det finns möjlighet att utnyttja håligheter i marken både på och utanför land men möjligheterna på land anses vara betydligt bättre eftersom att majoriteten av håligheterna till havs är för ostabila. Ett exempel på ett redan väl fungerande system finns i Algeriet där man lagrar stora 9 mängder koldioxid. På platsen så tar man upp naturgas som innehåller 10 % CO2, koldioxiden separeras från naturgasen och trycks sedan ner i det geologiska förvaringen igen. Man har kapacitet att lagra 1.2MtCO2 per år upp till en total lagringskapacitet på 17MtCO2. Systemet visas i Bild 7 nedan (IPCC,2005). Bild 7. Bilden visar hur man kan lagra CO2 i en tömd gaskälla (IPCC,2005). Årligen så lagras ca 30Mt CO2, man beräknar att den totala kapaciteten för lagring i tömda gas och oljekällor uppgår till ca 675-900Gt CO2. Kostnaden för förvaringen kan variera mycket mellan olika källor och beror på saker som källans djup, position och antalet injektionshål. Prognoser visar på att priset kan variera mellan 0.6-8.3USD/tCO2, en kostnad som om tekniken används för att pumpa ut ny olja eller gas istället vänds till en vinst (IPCC,2005). Havslagring När man pratar om havslagring så syftar man till att lagra komprimerad CO2 på bottnen av djupa hav. Vid djup större än 3km så kommer koldioxiden att ha en lägre densitet än vattnet vilket gör att den sjunker till bottnen. Vid lämpliga förhållanden så finns då möjligheten att lagra koldioxiden i “sjöar” på havets botten enligt Bild 9. 10 Bild 8. Visar hur densiteten för flytande CO2 respektive vatten förändras med djupet. Notera att CO2 är märkbart tyngre under 3000m (IPCC, 2005). Bild 9. Visar på hur man skulle kunna lagra CO2 på havsbotten i form av ”sjöar” eller löst flytande vätska (IPCC,2005). Koldioxiden skulle på så sätt kunna hållas separerad från atmosfären under hundratals år men på större tidsskala så skulle koldioxiden enligt de beräkningar som hittills gjorts läcka ut till atmosfären inom ett par tusen år. Det är mycket svårt att förutsäga hur stora konsekvenser storskalig lagring av CO2 skulle få på ekosystemet på djuphavsnivå eftersom att vi har ganska begränsad kunskap om hur denna miljö ter sig (IPCC,2005). Kapaciteten för lagring till havs är mycket stor men att hitta lämpliga platser där ekosystemet inte störs i för hög utsträckning samt platser som inte är för avlägsna kan visa sig svårt. 11 Transport Transporten är den del som sammanlänkar den separerade koldioxiden med lagringsplatsen. Det finns två huvudsakliga tillvägagångssätt när koldioxiden ska transporteras, pipeline och transport via skepp och tanker. Det första steget är dock alltid de samma. Eftersom att CO 2 i gasform vid atmosfärstryck tar mycket stor plats så börjar kedjan alltid med en kompression. Den komprimerade gasen kan sedan transporteras via pipeline. Om gasen komprimeras ytterligare så att gasen övergår till vätska så transporteras den fångade koldioxiden med skepp. Både pipeline tekniken och tankfartyg för transport av komprimerade gaser är beprövade tekniker(IPCC,2005). Pipeline Via pipelines så transporteras koldioxid vanligtvis i komprimerad gasform. När vi pratar om koldioxid för CCS så ska gasen innehålla 95 mol-% CO2-molekyler. Det har visats i ett flertal tester att sådan gas inte i någon större utsträckning korroderar vanligt förekommande material för pipelines. Den korroderande effekten ökar dock något om vatten förekommer vilket gör det viktigt att hålla nere fukthalten. Om det inte finns någon möjlighet att torka gasen så kan man istället använda sig av pipelines av rostfritt stål, men då ökar kostnaden markant. Alla pipelines är utrustade med utrustning för att mäta flöden och tryck. Detta är nödvändigt för att man ska kunna ta betalt för den mängd som transporteras men fungerar också för att övervaka systemet så att eventuella läckage och andra problem kan upptäckas och åtgärdas. När man ska bygga pipelines så finns det många parametrar som man måste väga in när designen ska bestämmas. Rent tekniskt så måste man bestämma den optimala diametern, trycket och flödet samt att material och komponenter ska väljas. Man måste också noga granska den väg som ledningen ska dras. Topografiska svårigheter så som berg, öken och floder kan komma att korsa vägen. När det gäller havsledningar så måste man ta hänsyn till det varierande vattendjupet samt att havsbottnen kan vara mycket ojämn. Även risken för jordbävningar och variationen i temperatur över året och över ledningens sträckning måste tas i beaktande. Ledningen måste också passa in i befintlig samt framtida infrastrukturer. Ett intressant förslag är kylda ledningar som skulle kunna öka genomflödet men kalkyler har visat att denna lösning är olönsam. Det har visat sig mest lönsamt att driva systemet vid ett tryck på minst 9,6MPa vilket garanterat att koldioxiden håller sig i tung gasform vid alla temperaturer. Generellt så är det lite jobbigare att dra pipelines under vattnet, man brukar säga att svårigheten i grova drag är proportionell mot djupet gånger diametern på röret. Processen att bygga och planera en ny pipeline på land är ofta en mycket dyr och tidskrävande process och innan man kan få ett byggnadstillstånd måste det finnas en utarbetad plan för nödlägen och ett system för att kontrollera och underhålla ledningen. På vissa platser kan det vara möjligt att använda sig av befintliga kolväteledningar. Ledningarnas insida övervakas av så kallade “pigs” (internal pipeline inspection devices) och utsidan av ledningarna kontrolleras av rost och läckage system. Externt så kontrolleras ledningarna även av fotpatrull och flygplan. 12 Det har gjorts mätningar och beräkningar på befintliga pipelines i USA och Ryssland som visar på att det totala läckaget för ett gasledningssystem är ca 1,5 %. Under perioden 19902002 så inträffade 10 olyckor i det amerikanska CO2-nätet, ingen av olyckorna skadade eller dödade någon människa men den ekonomiska kostnaden slutade på ca 500 000 USD. Olyckorna har orsakats av funktionsfel i ventiler, dåliga packningar, bristande svetsfogar korrosionsproblem och externa påfrestningar. När man gör riskbedömningar för CO2 pipelines så kan man använda sig av beräkningsmodeller som används i andra delar av industrin. Man måste dock ha god kunskap om topografi, metrologi och populationsdistributionen för området. En specifik egenskap hos koldioxiden som eventuellt kan ställa till med problem är att den är tyngre än luft och därför kan ansamlas i lågt liggande terräng där koncentrationen kan bli så hög att den utgör en säkerhetsrisk (IPCC,2005). Kostnader Kostnaden för pipelines kan delas upp i tre delar enligt nedan Konstruktionskostnader o Material och utrustning o Installationskostnader (arbetskraft) Driftskostnader o Underhållskostnader o Bevakningskostnader o Energikostnad till t.ex. pumpar Andra kostnader (design, projekt ledning, avgifter för marken, försäkringar) Kostnaden för material bestäms av hur lång ledningen ska göras vilken diameter som kommer att användas samt vilken kvalitet koldioxiden har eftersom att det påverkar materialvalet. Investeringskostnaden blir högre om pumpstationer behövs för att hålla trycket uppe. Genom att göra grövre ledningar så kan flödeshastigheten hållas lägre vilket leder till lägre förluster och färre pumpar behövs för att upprätthålla trycket. Kuperad träng kräver fler pumpar. Flödeshastigheten i ledningarna varierar normalt mellan 1 och 5 m/s. Kostnaden för land pipelines kan öka med 50 till 100 % när man tvingas dra ledningarna genom tätbefolkade områden. Kostnaden stiger också i bergsområden, i områden med känslig natur och i områden där det finns många hinder som t.ex. floder och motorvägar. Havsledningar blir ofta men inte alltid 40-70% dyrare (se Bild 12) än landledningar eftersom att de har högre tryck och lägre temperatur. 13 Bild 10. Investeringskostanden per kilometer som funktion av rörets diameter för ett flertal olika scenarion. Notera att kostanden ökar i samtliga fall (IPCC, 2005). Bild 11. Bilden visar hur transportkostanden per ton CO2 varierar med diametern på rören (250km) (IPCC, 2005). 14 Bild 12. Bilden visar hur kostanden för transport av CO2 varierar per massflöde för land respektive havsledningar (IPCC, 2005). Det blir ofta billigare om man kan samla CO2 från många källor och köra de i samma pipeline istället för att bygga separata ledningar till varje källa. Det skulle vara fördelaktigt om man kunde bygga “ryggradsledningar” till stora avlägsna lagringsplatser som många mindre CO2källor sedan kan koppla in sig på. Denna typ av investeringar skulle innebära stora vinster i längden men den höga initialkostanden är avskräckande.(IPCC,2005). Transport med tanker Att transportera koldioxid via fartyg har många likheter med transporter av annat gods vid sjöss. LPG (Liquefied Petroleum Gas), eller gasol på svenska, transporteras redan världen över på ett väldigt snarlikt sätt. Det finns två olika scenarion vid överlämnandet av koldioxiden som fraktats med fartyget till önskad lagringsplats. Antingen är överlämningsstationen på land eller till sjöss. I det första fallet överlämnas koldioxiden via temporära förvaringsalternativ. Om överlämningen däremot sker vid en station där det är tänkt att lagra koldioxiden under havsytan måste fartyget stanna till vid en plattform, där det antingen kan förvaras temporärt i en flytande behållare, eller överföras direkt till lagringsutrymmet (IPCC,2005). Det finns många fartyg som transporterar koldioxid med andra industriella syften än att just lagra den (Zero,2010). Fartyg som endast används för transport av koldioxid som ska lagras finns det bara ett fåtal av i dagsläget. Det finns i dagsläget tre olika idéer för fartygsdesigner för att förvara koldioxiden under transporten. Alla de tre olika designerna går ut på att transportera koldioxiden i flytande form för att minska volymen och därmed effektivisera hela transportprocessen. Man har tittat på transport av gasol för att få fram olika typer av transportalternativ och hoppats kunna applicera teknologin rakt av för en eventuell expansion av koldioxidtransport via fartyg. Den första typen är en s.k. “pressure type”, där man i förvaringstankarna använder sig av tryck högre än atmosfärstrycket för att hålla koldioxiden i flytande form. Den andra typen är en ren nedkylningsmetod vilket innebär att temperaturen inne i förvaringstankarna måste understiga kokpunkten för koldioxid. Detta kan dock inte åstadkommas vid atmosfärstryck eftersom koldioxid då övergår till fast form direkt. Därför är den tredje metoden “semi-refrigerated type” 15 av större intresse. Denna metod innebär att koldioxiden förvaras under delvis höjt tryck och delvis sänkt temperatur (IPCC,2005). Vid en temperatur av ungefär -50 och ett tryck av 7 bar hålls koldioxid flytande (IEA, 2008). Slutsatsen av detta blir att de mest lämpade typerna för transport av koldioxid med fartyg är tekniken där man endast höjer trycket och den sistnämnde, där man både kyler ner och höjer trycket. Det sker ett nettoutsläpp av koldioxid vid transport till sjöss. Detta utsläpp beräknas uppgå till 3-4% av den totala koldioxid man transporterar per 1000km. En del av detta kommer från tankarna som har svårt att förvara en del av koldioxiden som förångas. En annan källa är utsläppet från de enorma dieselmotorerna på fartygen. Båda dessa källor av utsläpp är rörliga, vilket innebär att det blir mer utsläpp per avlagd kilometer till havs (IPCC,2005). Det innebär ingen större utmaning att börja konstruera fartyg med syftet att transportera koldioxid, eftersom de företag som redan konstruerar fartyg som idag transporterar gasol och naturgas utan problem skulle kunna konstruera fartyg som transporterar koldioxid eftersom det inte skulle betyda någon större skillnad med avseende på konstruktion och design. Ur säkerhetssyn skulle transport av koldioxid med fartyg innebära i stort sett samma risk som annan fartygstransport världen över. Detta innebär att risken är ganska lättkalkylerad. Det finns såklart en risk att, under vissa omständigheter, koldioxiden som transporteras skulle kunna läcka ur förvaringstankarna. Om man däremot kollar på olyckor som skett med fartyg som transporterat gasol eller naturgas så finns det ingen dokumenterad olycka där innehållet i förvaringstankarna har läckt ut. Förutom uppenbara olyckrisker som att gå på grund eller kollision, finns även korrosion och brandrisk (IPCC,2005). 16 Framtida planer för fartygstransport i Nordsjön För att nå den Europeiska Unionens gemensamma mål att sänka utsläppet av växthusgaser med 20 % fram till 2020, med start från 1990, anses förvaring av fångat koldioxid som en viktig del i arbetet. Det finns planer på att lagra koldioxid vid olika stationer i Nordsjön på både norskt och brittiskt vatten. Norge och Storbritannien skrev 2005 gemensamt under ett avtal som möjliggjorde bildandet av “North Sea Basin Task Force” vars mål var att utreda och planera ett samarbete för transport och lagring av koldioxid i Nordsjön. I en rapport som färdigställdes 2007 fastställde projektgruppen att en lagring av upp till 350 miljoner ton koldioxid per år skulle vara möjlig mellan åren 2030 och 2040. Detta kräver dock infrastruktur som idag ännu inte finns. Den beräknade mängden som skulle kunna lagras innebär inte bara att Norge och Storbritannien skulle kunna förvara sitt nuvarande årliga koldioxidutsläpp genererat från stationära källor, utan att även andra länder teoretiskt skulle kunna ha möjlighet att lagra koldioxid i Nordsjön. Om detta projekt blir till verklighet skulle det förmodligen vara att föredra att en stor del av transportdelen skulle ske med fartyg. Bild 13. Planerade transportrutter från och till eventuella lagringsplatser i Nordsjön (Zero,2010). 17 Planer och framtidsutsikter för CCS i Europa Pipelines för CO2 är i många delar av Europa i utvecklingsstadiet och ett flertal länder i Europa har påbörjat planeringen av ledningar till olika lagringplatser.(IEA,2008) Frankrike Frankrike räknar med att öka sina utsläpp av koldioxid med 39 % från 2000 till år 2030. För att nå målet med att minska sina utsläpp av koldioxid till en fjärdedel fram till 2050 så måste CCS implementeras i nya kolkraftverk. Den totala lagringskapaciteten i landet är inte väl undersökt men initiala undersökningar visar på en kapacitet mellan 1.2 Gt-27,5 Gt. Fördelat enligt bilden till vänster (IEA, 2008). Bild 14. Karta över lagringsplatser och källor till CO2 i Frankrike (IEA, 2008). Tyskland Tyskland har satt ett nationellt mål på att minska sina koldioxidutsläpp med 40 % till år 2020. I norra Tyskland finns stora möjligheter att lagra koldioxid markreservoarer men har även möjlighet att lagra i tömda gaskällor. En översikt visas i bilden till vänster (IEA, 2008). Bild 15. Karta över lagringsplatser och källor till CO2 i Tyskland (IEA, 2008). 18 Danmark Uppskattningarna för Danmarks lagringskapacitet varierar kraftigt från 5,6 Gt till 47 Gt källornas ungefärliga fördelning syns i bilden till vänster (IEA, 2008). Bild 16. Karta över lagringsplatser och källor till CO2 i Danmark (IEA,,2008). 19 Diskussion Ekonomi För att det överhuvudtaget ska finnas något ekonomiskt underlag för CCS så krävs det att det finns en koldioxidskatt. Intäkterna från implementerade system blir också direkt proportionella mot denna skatt. Idag finns sådana skatter i stora delar av världen men delar av världen saknar fortfarande beskattning och möjlighet till att kontrollera utsläppen. Spridningen av skattesystemen är därför viktig för att kunna sprida tekniken till större delar av världen. Idag finns i västvärlden en mycket stabil opinion för koldioxidbeskattning vilket också ger en ekonomiskt trygg bas för tekniken. Om man jämför olika transportlösningar ekonomisk ser man att pipelines är billigare vid kortare distanser medans de konkureras ut av tanker transport vid långa avstånd till havs. Enligt Bild 17 nedan Bild 17. Transportkostnad per ton koldioxid för olika transportmedel och distanser Det visar sig också att det blir i fördelaktigt att använda sig av pipelines när man ska transportera stora mängder. I bilden nedan illustreras detta, notera att distansen här är 250km. Bild 18. Kostanden för transport av koldioxid som funktion av transportmängd per år för olika typer av transport (RWE, 2010). 20 Miljö och Risker Generellt så är CCS-tekniken en snabb lösning för att minska utsläppen av koldioxid. Däremot så gör tekniken att verkningsgraden på kraftverken minskar något vilket gör att det förbrukas mer resurser till att producera samma energimängd. Genom att implementera system som CCS så förlänger man livslängden på gamla kraftverk som bygger på förbränning av fossila bränslen. Det kan vara tveksamt ur ett långsiktigt perspektiv hur smart det är att satsa stora resurser på en lösning som inte är direkt förnyelsebar. De olika transportslagen påverkar naturen på olika sätt. Det tydligaste avtrycket på miljön från pipelines uppstår när de byggs. När det gäller sjötransport så har de ett mindre avtryck i uppstartsfasen men ju mer koldioxid som transporteras ju mer koldioxid kommer transporten också att ge upphov till. Eventuella läckage från transporter och lagring har inte direkt förödande effekter på människor och miljö så länge inte koncentrationerna blir mycket höga. Miljökonsekvenserna vid lagringen i djuphaven är svåra att överskåda då man inte har någon bra bild av ekosystemet i det området. 21 Frågor och Svar Fråga 1. Vilka är de två huvudtyperna för transport av koldioxid och vilken är att föredra ekonomiskt vid korta respektive långa transportdistanser? Svarsförslag 1. Transport via pipelines är att föredra vid kortare sträckor medan fartyg är bättre för långa. Fråga 2. Vilka tre olika huvudtyper av metoder finns det för att avlägsna koldioxiden vid kraftverk och vilken av dem är i dagsläget lättast att realisera och varför? Svarsförslag 2. Post-Combustion Capture, Pre-Combustion Capture och Oxy-fuel. PostCapture är lättast att införa p.g.a. att man kan tillämpa tekniken på redan befintliga kraftverk, till skillnad från Pre-Carbon Capture och Oxy-fuel där ett helt nytt kraftverk måste konstrueras. Nackdelen med detta är dock att man förlänger livslängden på eventuellt äldre och sämre redan befintliga kraftverk. 22 Referenser Eon Power and Gas, 2011 http://www.eon.com/en/businessareas/35243.jsp IEA, 2008: CO2 Capture And Storage – A key carbon abatement option IPCC, 2005: IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. de Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University RWE, 2010: Towards a transport infrastructure for large-scale CCS in Europe, CO2Europipe [Thomas Thielemann, Ulrich Behrla, Ralf Junker, Jenny Ann Nilsson, Michael Tetteroo] Scottish Carbon Capture & Storage, 2010. http://www.geos.ed.ac.uk/sccs/capture/precombustion.html Zero, 2010. http://www.zero.no/ccs/transport. 23
© Copyright 2024