Was ist Kohlenstoffabscheidung und -speicherung?Der neue Vorschlag der EPA für Kraftwerksstandards gibt dem Auftrieb, aber CCS ist keine schnelle Lösung

Die Biden-Regierung hat am 11. Mai 2023 neue Kraftwerksregeln vorgeschlagen, die das Potenzial haben, zu den strengsten bundespolitischen Maßnahmen für Kohle-, Öl- und Gaskraftwerke zu gehören, die die Vereinigten Staaten jemals eingeführt haben.

Der Vorschlag würde Setzen Sie neue Standards für die Kohlenstoffverschmutzung für bestehende Kraftwerke, wodurch deren Kohlendioxidemissionen wirksam begrenzt werden, ein Treibhausgas das trägt zum Klimawandel bei.Betreiber von Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen müssten praktikable und innovative Wege finden, um übermäßige Kohlendioxidemissionen zu vermeiden.

Das lenkt die Aufmerksamkeit auf eine relativ ausgereifte, aber teure Technologie:Kohlenstoffabscheidung und -speicherung oder CCS.

Die meisten CCS trennt sich chemisch Kohlendioxid, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, komprimiert es und transportiert es durch Pipelines zur Speicherung, typischerweise in geologische Formationen tief unter der Erde.Obwohl CCS effektiv sein kann, gibt es auf dem Weg zu einer breiten Anwendung einige große Hürden.

Ich folge den USA.Richtlinien zu CCS als Klimapolitikforscher.Hier erfahren Sie, warum Kraftwerksbetreiber, die CCS in Betracht ziehen, vor einem schwierigen Gleichgewicht zwischen Risiken und Ertrag standen und warum der CCS-Ausbau möglicherweise nur langsam voranschreitet.

Der steinige Weg von CCS

Im letzten Jahrzehnt hatten Kraftwerksbetreiber in vielen Teilen der Welt große Schwierigkeiten, CCS-Projekte in Betrieb zu nehmen.Derzeit gibt es in den Vereinigten Staaten nur eine Handvoll Kraftwerke, die in der Lage sind, ihre Kohlenstoffemissionen aufzufangen und zu transportieren, und der größte Teil ihres abgeschiedenen Kohlenstoffs wird zu Ölfeldern geleitet zur Verwendung bei der verbesserten Ölrückgewinnung.

Vielen Kraftwerksbetreibern erschien die Technik zu riskant.Und die hohe Anzahl an Projekten ausgesetzt oder beendet hat Skaleneffekte verhindert, die die Kosten senken könnten.

Im Vergleich zur Abscheidung von Kohlendioxid (CO₂) aus industriellen Prozessen wie der Ethanol- und Ammoniakproduktion, bei denen die CO₂-Konzentration hoch ist, sind die Emissionen bei der Stromerzeugung höher relativ geringere CO₂-Konzentrationen.Dadurch wird der CCS-Einsatz in Kraftwerken teurer.Weitere Hürden sind die Kosten für die Komprimierung, den Transport und die Speicherung des CO₂.

Die gute Nachricht ist, dass die CO₂-Abscheidung auf der Kostenkurve langsam sinkt.Beispielsweise beliefen sich die Kosten für die CO₂-Abscheidung im ersten großen CCS-Kraftwerk, dem 2014 in Betrieb genommenen kanadischen Kohlekraftwerk Boundary Dam, auf 110 US-Dollar pro Tonne.Als die zweite Großanlage gebaut wurde, waren diese Kosten bereits gestiegen sank auf 65 $ pro Tonne.

Es wird erwartet, dass sich dieser Trend fortsetzt.Die erwarteten Erträge für CCS haben sich im Laufe der Zeit verbessert, insbesondere durch Steuergutschriften, die im Inflation Reduction Act 2022 enthalten sind. Die Steuergutschriften bis 2033 bis zu 85 US-Dollar pro Tonne für die Bindung des erzeugten CO₂ ohne begrenzte Gutschrift bereitstellen.

Die Steuergutschriften könnten ein Segen für Kraftwerke sein, die auf fossilen Brennstoffen basieren.Aber die Auszahlung erfolgt nicht sofort.Bis zur erfolgreichen CO₂-Sequestrierung müssten die Kraftwerksbetreiber die Kosten und Risiken des Aufbaus eines CCS-Netzwerks tragen.Darüber hinaus schätzt ein Forschungsteam der Harvard University, dass die Kosten für die Kohlenstoffabscheidung für Gaskraftwerke steigen werden könnte dennoch unwirtschaftlich sein auch mit der Steuergutschrift.

Drei große Herausforderungen für die Infrastruktur

Der Vorschlag der Environmental Protection Agency könnte einige der Probleme lösen.Die vorgeschlagene Emissionsobergrenze könnte die Unsicherheit über den Bedarf an CCS verringern und die weitverbreitete Einführung von CCS vorantreiben und so zur Kostensenkung beitragen.

Es bleiben jedoch noch Fragen im Zusammenhang mit der CCS-Infrastruktur.

Erstens sind die Pipelines zum Transport des abgeschiedenen Kohlenstoffs noch nicht vorhanden.Das Kreditprogrammbüro des Energieministeriums ist Unterstützung von Projekten CO₂-Pipelines oder andere CO₂-Transportmittel zu bauen, aber es könnte Jahre dauern, bis sie ans Netz gehen.

Zweitens sind die CO₂-Speichermöglichkeiten nicht gleichmäßig über das ganze Land verteilt.Kraftwerke im Nordosten beispielsweise verfügen nicht über nahegelegene Salzgrundwasserleiter oder Öl- und Gaslagerstätten.Forscher erforschen Offshore-Reservoirs unter dem Meeresboden, tun dies jedoch schätzt immer noch sein Potenzial ein.

Schließlich war das Genehmigungsverfahren ein großer limitierender Faktor bei der Beschleunigung der CCS-Einführung.Die aktualisierten Steuergutschriften des Inflation Reduction Act lösten einen Ansturm von CCS-Entwicklern aus, doch die EPA war nicht in der Lage, dies zu erreichen Prozessgenehmigungen rechtzeitig.

Trotz dieser Hürden geht die EPA schnell voran.Die Biden-Regierung steht unter zunehmendem Druck, vor der bevorstehenden Präsidentschaftswahl im Jahr 2024 strengere Umweltvorschriften zu verabschieden.Die vorgeschlagenen Regeln erfordern einen Überprüfungsprozess, bevor sie genehmigt werden können, und sie werden wahrscheinlich auf politischen Gegenwind und rechtliche Herausforderungen stoßen.

Transformation des Energiesektors

Auf fossil befeuerte Kraftwerke entfallen ca 25 % der USATreibhausgasemissionen.Mit den strengen politischen Maßnahmen der Biden-Regierung kämen die Vereinigten Staaten ihren Klimaschutzzielen näher.

Es wird eine Herausforderung sein, daraus zu skalieren 12 bis wahrscheinlich Hunderte von CCS-Anlagen erforderlich, um Bidens Ziele von 100 % kohlenstofffreiem Strom bis 2035 und Netto-Null-Emissionen bis 2050 zu erreichen.Auch wenn der neue Vorschlag der EPA möglicherweise nicht alle Probleme beim Einsatz von CCS löst, könnte er ein wichtiger Schritt sein, um die Umgestaltung des Energiesektors zu beschleunigen.

Da es in den USA keine CO2-Steuern oder Emissionshandelssysteme auf Bundesebene gibt, könnte dies eine wirksame Möglichkeit sein, den Akteuren im Energiesektor ein klares Signal zu senden, dass es Zeit für einen Wandel ist.