Att uppfylla det slutliga målet i Parisavtalet 2015 om klimatförändringar – hålla den globala uppvärmningen väl under 2 grader Celsius, om inte 1,5 C – kommer att vara omöjligt utan dramatiska åtgärder från världens största utsläppare av växthusgaser, Kina. Mot det målet, Kina började 2017 utveckla ett system för handel med utsläppsrätter (ETS), en nationell koldioxidmarknad utformad för att göra det möjligt för landet att uppfylla sitt första Parislöfte med största effektivitet och till lägsta möjliga kostnad. Kinas löfte, eller nationellt bestämt bidrag (NDC), är att minska sin CO ₂ bruttonationalproduktens intensitet (utsläpp per enhet ekonomisk aktivitet) med 60 till 65 procent 2030 jämfört med 2005, och till topp CO ₂ utsläpp runt 2030.

När den rullas ut, Kinas koldioxidmarknad kommer initialt att täcka elkraftsektorn (som för närvarande producerar mer än 3 miljarder ton koldioxid ₂ ) och troligen satte CO ₂ mål för utsläppsintensitet (t.ex. gram CO ₂ per kilowattimme) för att säkerställa att dess kortsiktiga NDC uppfylls. Men för att hjälpa världen att uppnå de långsiktiga 2 C och 1,5 C Paris-målen, Kina kommer att behöva minska dessa mål kontinuerligt under seklets gång.

En ny studie av Kinas långsiktiga kraftproduktionsmix under landets ETS-projekt som fram till 2065, förnybara energikällor kommer sannolikt att expandera för att uppfylla dessa mål; efter det, CO2 capture and storage (CCS) skulle kunna användas för att uppfylla de strängare mål som följer. Leds av forskare vid MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change, studien visas i tidskriften Energy Economics.

"Denna forskning ger insikt i nivån på kolpriser och mix av generationsteknologier som behövs för att Kina ska möta olika koldioxid ₂ intensitetsmål för elkraftsektorn, säger Jennifer Morris, huvudförfattare till studien och en forskare vid MIT Joint Program. "Vi finner att kol CCS har potential att spela en viktig roll under andra hälften av seklet, som en del av en portfölj som även inkluderar förnybar energi och eventuellt kärnkraft."

För att utvärdera effekterna av flera potentiella ETS-vägar – olika utgångspriser för koldioxid och ökningstakt – på utbyggnaden av CCS-teknik, forskarna förbättrade MIT Economic Projection and Policy Analysis (EPPA)-modellen för att inkludera det gemensamma programmets senaste bedömningar av kostnaderna för energiproduktionsteknik med låga koldioxidutsläpp i Kina. Bland teknikerna som ingår i modellen är naturgas, kärn, vind, sol, kol med CCS, och naturgas med CCS. Om man antar att elproduktionspriserna är desamma över hela landet för en given teknik, forskarna identifierar olika ETS-vägar där CCS kan spela en nyckelroll för att sänka utsläppsintensiteten från Kinas kraftsektor, särskilt för mål förenliga med att uppnå de långsiktiga 2 C och 1,5 C Paris-målen till 2100.

Studien projekterar en övergång i två steg – först till förnybar energi, och sedan till kol CCS. Övergången från förnybar energi till CCS drivs av två faktorer. Först, vid högre penetrationsnivåer, förnybara energikällor medför ökande kostnader relaterade till att möta de intermittenta utmaningar som vind och sol utgör. Detta banar väg för kol CCS. Andra, allt eftersom erfarenhet av att bygga och driva CCS-teknik erhålls, CCS-kostnaderna minskar, gör det möjligt för tekniken att snabbt implementeras i stor skala efter 2065 och ersätta förnybara energikällor som den primära kraftgenereringstekniken.

Studien visar att kolpriser på $35-40 per ton CO ₂ göra CCS-teknik i kombination med kolbaserad produktion kostnadskonkurrenskraftig gentemot andra produktionssätt, och att kolpriserna är högre än 100 USD per ton CO ₂ möjliggöra en betydande expansion av CCS.

"Vår studie är på den samlade nivån av landet, " säger Sergey Paltsev, biträdande chef för det gemensamma programmet. "Vi inser att kostnaden för el varierar mycket från provins till provins i Kina, och hoppas kunna inkludera interaktioner mellan provinser i vår framtida modellering för att ge djupare förståelse för regionala skillnader. På samma gång, våra aktuella resultat ger användbara insikter till beslutsfattare när de utformar mer betydande utsläppsreducerande vägar."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.