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CCS技术前景依然模糊

CCS技术前景依然模糊

尽管美国总统奥巴马对电厂推行了减碳排放政策,但使用煤炭的日子不会很快消失。美国政府预计,即使奥巴马的这个政策在面对任何政治冲突时,仍然存活下来,到2030年,燃煤发电将仍占全美发电的30%(目前占比约为40%)。据美国能源信息署(EIA)预计,到2020年,全球煤炭消耗量将比2000年增加两倍,并在之后的几十年里持续增长。

尽管水力压裂法提取出了丰富的天然气,相比燃烧煤炭,天然气要清洁得多,但很多科学家认为,最终排放的二氧化碳仍将需要捕获并存储起来。“假如你想继续使用这些化石类碳氢化合物,这就意味着要清理它们的排放物”,爱丁堡大学地质学家StuartHaszeldine说道,“碳捕获与存储(CCS)技术是做到这一点的唯一办法。”然而这并非是件容易的事情。碳捕获需要大量的能源(从废气中提取碳会用掉大量原本要出售的电量)。此外,对于将二氧化碳储存在地底下的安全性,也带来了一些问题。当然,毋庸置疑的是这项技术是相当昂贵的。美国仅更新BoundaryDam电厂里三分之二的设备来捕获二氧化碳,就花费了12亿美元。

成本计算

CCS技术在近一个世纪以来,都曾在美国的伊利诺伊州和北达科他州,以及加拿大和挪威的一些炼油厂和工业厂房以某种形式被使用过。但是从电厂排放出来的气体中提取出二氧化碳又是另外一件具有挑战性的事情,这类似于从空气中一堆白色乒乓球里挑出几个彩色的球。为做这项工程,所需的投入是非常庞大的。例如在美国的BoundaryDam电厂里,设备将一种液态的化学物喷洒到燃烧后的废气中,剥离其中的二氧化碳分子。

除了设备的成本需要考虑之外,由于一些原本通常可以用于发电的水蒸气反而要用在“脱离器”设备中,从而电厂的效率也会降低。此外,该设备还需要具备强大的马力将二氧化碳压缩成液体从而便于运输。据计算,在BoundaryDam电厂,想要捕获二氧化碳将会削减该电厂20%的电量,等同于25000个家庭用户使用的能源。有些专家甚至将CCS技术称为“能源损耗”。

储存担忧

实际上,将液态的二氧化碳注入地下深处也可能出现问题。在美国的阿肯色州、俄亥俄州和奥克拉荷马州等地区,曾经就因为从油气开采中抽取废水到地面上而引发了多次的小型地震。存储在地底下的二氧化碳可能会污染饮用水,也可能会最终升华到地层表面进入大气层,来击败整个储存它的意义。在一些极端的案例中,二氧化碳泄漏不仅可能会危害人类的健康,甚至可能会导致人丧命。1986年,喀麦隆就因一起火山湖突然释放出大片自然形成的二氧化碳事件,导致1700人窒息。

当然,在世界各地,将二氧化碳埋入地底下也有很多几乎没有引起任何问题的例子。例如在挪威,自1996年以来,每年有约一百万吨二氧化碳被埋入北海3000英尺之下的砂岩里。据有关数据预计,单这个存储空间就可以容纳全球多年排放的二氧化碳。

选择正确的地质位置来存储二氧化碳,能够降低地震和泄漏引发的风险。但即使做到这些,储存容器也必须受到永久的监控,其过程也是需要资金成本的。“假如设备准备得不充分,储存二氧化碳将可能会带来各种问题”,自然资源保护委员会(NRDC)气候规划主任大卫·霍金斯说道,“当然,这个观点对于运作炼油厂也同样适用。”

经济用途

事实上,BoundaryDam电厂排放的二氧化碳大多数将不会简单地被注入储存池里,反之,燃煤排放的气体将成为提取和使用石油的工具。排放的二氧化碳在被售出并通过一个40英里长的管道运到一个油田后,将会在油井中与石油混合,从而提高石油的流动性。这个过程就是我们通常所说的“提高石油采收率”,当少量二氧化碳随着石油溢出时,再进行压缩并重新注入石油中。经过多次后压缩后,二氧化碳最终将几乎完全地被储存在地底下。油气产业采用这种办法已经有几十年了,但大多都是使用地下自然积累产生的二氧化碳。当然,在北美每年约有超过1500万吨来自工业的二氧化碳被用于提高石油的采收率。向石油产业出售二氧化碳,能够帮助像BoundaryDam这种电厂捕获二氧化碳的同时却又获得经济利益。

专家们认为,这种技术应该在美国,甚至全球的石油行业中推广。将来的某一个时刻,储存上亿吨二氧化碳是必要的,也是非常经济的做法。为了推动CCS技术在发电行业的进展,美国国会正考虑用税收优惠、贷款担保、免税等政策来激励该项目。美国金融委员会能源组主席迈克尔·班纳特说:“该技术是不可能自己普及起来的,美国各政党都应该支持这种项目。”然而,从煤炭中捕获二氧化碳却又用于生产更多的化石燃料这一现象来看,大卫·霍金斯表示他们也在努力研究这个问题。他说:“我们的观点是:最终的结果并不是鼓励使用更多的石油,但是,从现有的油田里提取出更多的石油,总比继续新建油田对环境带来的危害要小得多。”

未来展望

BoundaryDam电厂的所有者将用两年时间去评估该项目是否可以在更低的成本下操作,从而决定是否也在电厂的其他几个锅炉里使用CCS技术。例如,在距电厂不到10英里的地方,电厂可以在那里获得源源不断的廉价煤炭,然而,由于加拿大的新政策的执行,他们可能再也不能使用这些燃料了。“我们必须知道在接下来的100年里,我们是否还可以持续将煤炭作为燃料来使用。”该电厂的一位员工说道。

目前全球对碳捕获的未来都不是很清晰,如果美国能够向前迈进,相信其他国家也会迈出更大的步伐。例如在刚过去的七月,中美就宣布了很多合作研究项目。“随着时间的推移,这项技术将会发挥什么样的作用是很难说的,”卡耐基梅隆大学鲁宾教授说道,“但在科技水平、成本和现实政治这三者之间,最终会达到平衡的。”对于CCS技术的推行,相当一部分专家的态度表现得更加乐观,例如斯坦福大学能源政策与金融中心主任丹·赖歇尔就表示,奥巴马政府最近推出的降低碳排放的举动是个催化剂。“我们在碳排放问题上终于获得了一些清晰的认知,在面对气候变化这个问题上,我们应该采取所有可以想到的措施。”丹·赖歇尔教授还认为收集二氧化碳也将成为一种有前景的行业。

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甲基橙
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),化学工程与技术专业,长期聚焦国内外油气行业最新最有价值的行业动态,具有数十万字行业观察编译经验,如需获取油气行业分析相关资料,请联系甲基橙(QQ:1085652456;微信18202257875)

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