Fördelning av teknisk potential för BECCS. (A) Karta över teknisk potential för CO2 som skulle vara tillgänglig från biomassa 2020. Regioner med högst CO2-potential och samlokaliserade lagringsplatser är norra Illinois-bassängen, Gulfregionen, och västra North Dakota. (B) Kumulativ summa av den potentiella CO2 i län med en lämplig lagringsplats för 2020 och 2040. Kredit:Stanford University
Nästan alla större planer för att begränsa skadorna från klimatförändringarna bygger delvis på att kombinera bioenergi med kolavskiljning och lagring, en teknik i tidig utveckling känd som "BECCS." Råvaruväxter skulle växa genom att absorbera koldioxid från luften, och koldioxiden som genereras från att bränna biomassan för att producera el skulle fångas upp och permanent lagras under jord. Att producera el som faktiskt minskar CO2 har en uppenbar dragningskraft.
Dock, uppskattningar av potentialen för BECCS i ett givet land har till stor del baserats på tillgänglig biomassa, oavsett om det kommer från jordbruksavfall, skogsbruk eller förmågan att odla växter avsedda för energiproduktion. Tidigare BECCS-uppskattningar har nästan alltid förbisett huruvida biomassaodlingsområdena är belägna nära bra underjordiska platser för lagring av CO2. Det är ett problem, eftersom att transportera antingen biomassa eller CO2 kan vara dyrt eller föremål för regulatoriska komplikationer.
En ny studie för första gången undersöker i detalj odlingsplatser för biomassa, CO2-lagringsplatser, samlokalisering och transport för att uppskatta BECCS potential i USA. På kort sikt, Tekniken kan, om den används snabbt, möjligen ta bort 100-110 miljoner ton CO2 årligen, finner studien. Det är cirka 1,5 % av de totala amerikanska utsläppen för närvarande.
Frågor om genomförbarheten av transporter gör det viktigt att förstå alternativen för samlokalisering av biomassa och lämplig lagring. För närvarande, ungefär en tredjedel av de goda biomassaområdena i USA ligger nära bra lagringsplatser, finner studien. Vid mitten av århundradet, en trefaldig uppskalning av biomassaförsörjningen i bassänger med bra CO2-lagringsplatser kan leda till en amerikansk potential på 360-630 miljoner ton, enligt studien, publicerad idag av Proceedings of the National Academy of Sciences .
"BECCS kan verkligen bidra till att ge en källa till negativa utsläpp, men andra tillvägagångssätt kommer också att behövas för att uppnå de negativa utsläpp som modeller föreslår kommer att krävas för att begränsa uppvärmningen till 2oC, sa medförfattaren, Sally Benson, professor i energiresursteknik vid Stanford University.
USA som bellwether
"Förutom att bedöma BECCS potential, vi identifierar också de mest lovande, lågkostnadsplatser för att börja distribuera BECCS, " sa studiens huvudförfattare, Ejeong Baik. "De områden i USA som skulle vara de mest effektiva för utplacering på kort sikt är i Illinois, västra North Dakota, och vissa Gulfstater, om Gulfstaterna skulle börja odla en betydande mängd energigrödor."
Även om studien visar ett sätt för vilket land som helst att uppskatta sin BECCS-potential, USA är ett bra ställe att fokusera på realistiska förväntningar. Det har ett relativt överflöd av både biomassatillväxt och CO2-bindning.
För att en kolbindningsplats ska vara lämplig för BECCS-projektet eller projekt som kommer att ingå i den, lagringsplatsen bör ha lämplig lagringskapacitet och förmåga att hantera den förväntade injektionshastigheten. Att injicera CO2 snabbare än formationen kan ta emot kan skada platsens lockberg eller aktivera fel. Rent generellt, stor lagringskapacitet och höga injektionshastigheter gör lagringsplatser billigare i drift.
"I USA., endast 30 % av biomassan är samlokaliserad med lämpliga lagringsplatser, begränsa den kortsiktiga utbyggnadspotentialen, sa Baik, en Ph.D. kandidat inom energiresursteknik.
Ingen perfekt bild
Scenarier för att möta potentialen för 100 miljoner ton CO2 årligen sträcker sig från att etablera mer än 1, 000 lokaliserade BECCS-projekt med ett samlokaliserat kraftverk och injektionsställe, att samla BECCS-projekt genom att transportera biomassa och CO2 över långa avstånd till centraliserade anläggningar. Båda ändarna av spektrumet innebär utmaningar.
I den lokaliserade änden av spektrumet, transportkostnaderna minimeras, men nästan alla BECCS-projekt är små. I genomsnitt, ett enda projekt skulle ta bort 60, 000 ton CO2 årligen, jämfört med en median på 1,8 miljoner ton vid befintliga projekt för avskiljning och lagring av koldioxid, (till exempel, i gasbearbetning och koleldade kraftverk). Också, de lokala BECCS-projekten skulle generera i genomsnitt 12 megawatt el, jämfört med en median på 23 MW vid nuvarande amerikanska biomassaanläggningar, som inte har kolavskiljning och lagring. De små BECCS-projekten skulle sakna de stordriftsfördelar som behövs för att hålla nere kostnaderna.
Frånvarande samlokalisering, BECCS-utvecklare skulle i allmänhet antingen bygga ett kraftverk nära biomassan och transportera CO2 via pipeline till lagringsplatsen eller bygga ett kraftverk vid lagringsplatsen och transportera biomassan. Att transportera biomassa är dyrt på grund av låg energitäthet jämfört med fossila bränslen. För några av de vanligaste biomassakandidaterna – majsavfall och miscanthus – kan transporten vara oöverkomligt dyr för sträckor på bara 12 mil, säger studien.
Om utvecklare skulle bygga kraftverk – eller andra processer för att utvinna värde från anläggningen – nära biomassakällor som saknar samlokaliserade lagringsplatser, rörledningar skulle krävas för att transportera CO2 till lagringsplatser. USA har cirka 5, 000 miles av CO2-rörledningar byggda för CO2-förbättrad oljeutvinning. De har begränsad överkapacitet för att transportera CO2 till de bästa platserna enbart för lagring, som stora saltvattenakviferer och förbrukade olje- och gasreservoarer. Att bygga många nya rörledningar skulle vara dyrt och det är tidskrävande att tillåta, stöter på stormigt "inte på min bakgård"-motstånd.
