Úvod do zachytávání a ukládání CO2 (CCS) Vít Hladík Česká geologická služba

Transkript

1 Úvod do zachytávání a ukládání CO2 (CCS) Vít Hladík Česká geologická služba Geologické ukládání CO2 v České republice utopie nebo výzva pro budoucnost? Workshop projektu TOGEOS, Praha,

2 Proč potřebujeme CCS? Do roku 2050, světová populace vzroste ze 7 na 9 miliard lidí Světová poptávka po energii podle předpokladů vzroste o 50% během příštích 20 let 7 miliard lidí 2

3 Stále spoléháme na fosilní paliva Dnes Fosilní paliva (uhlí, plyn a ropa) představují 80% světového energetického mixu Obnovitelné zdroje tvoří pouze 13% celkové dodávky energie Fosilní paliva Obnovitelné zdroje 81.1% 13% Jaderná energie 5.9% Celková světová dodávka primární energie (2007) Source: IEA, Key World Energy Statistics,

4 a budeme na ně nadále spoléhat ještě několik desetiletí V roce 2030 Podíl obnovitelných zdrojů může dosáhnout zhruba 30% globálního energetického mixu* Odhadovaný podíl obnovitelných zdrojů v roce % Ale fosilní paliva zůstanou našim hlavním zdrojem energie v příštích desetiletích *Average taken across multiple estimates: IEA WEO 2008; European Commission baseline scenario; German Ministry of Environment, EUROPROG 4

5 Výroba energie z fosilních paliv je největším emitentem CO 2 Elektrárny na fosilní paliva, těžký průmysl a rafinerie produkují 52% současných světových emisí CO 2 (15 mld tun CO 2 ročně) 5

6 Potřebujeme snížit emise CO 2 v podmínkách neustálého růstu poptávky po energii 6

7 Jak se vyrovnat s touto výzvou? Využitím portfolia různých řešení: 7

8 Technologie CCS je schopná zajistit až 20% redukce emisí CO 2 potřebné do roku 2050 k dodržení cíle zabránit zvýšení průměrné teploty o více než 2 O C. Jak CCS funguje? 8

9 Princip CCS Můžeme zachytit více než 90% emisí ze stacionárních zdrojů Přepravu CO 2 využíváme po desetiletí CO 2 může být uložen bezpečně a navždy s využitím přirozených mechanismů zachycení v geologickém prostředí 9

10 Zachytávání CO 2 Jsou 3 základní technologie zachytávání u spalovacích procesů: Pre-combustion (před spalováním): CO 2 je zachytáván ještě před spálením paliva Oxy-fuel (spalování v kyslíkové atmosféře): CO 2 je separován během spalování Post-combustion (po spalování): CO 2 je zachytáván po spálení paliva (Tato technologie může být použita i pro stávající zařízení jako retrofit) 10

11 Post-combustion CO 2 je zachytáván po spálení paliva 11

12 Testovací zařízení Esbjerg Elektrárna Esbjerg (Dánsko) Testovací zařízení na zachytávání CO 2 po spalování Kapacita: 1 t CO 2 / h 5000 m3 / h proud spalin ze spalování uhlí V provozu od března 2006

13 Oxy-fuel CO 2 je separován během spalování 13

14 Pilotní elektrárna Vattenfallu Schwarze Pumpe technologie oxyfulel, 30 MW, uvedení do provozu 2008

15 Pre-combustion CO 2 je zachytáván před spálením paliva 15

16 Puertollano první evropský pilotní projekt pre-combustion capture

17 Transport CO 2 Po zachycení je CO 2 stlačen do kapalného, popř. superkritického stavu, zbaven vody a dopravován na místo uložení. Pro větší množství CO 2 je nejvýhodnějším způsobem dopravy produktovod. Pro menší množství a velké vzdálenosti lze využít tankery. 17

18 Fázový diagram CO 2 31,1 O C 73,8 bar

19 Bezpečné ukládání CO 2 Využívá se přirozených mechanismů které v přírodě zadržují CO 2, zemní plyn a ropu po milióny let Tekutý CO 2 se vtláčí hluboko do podloží do některého ze tří základních typů úložišť: hlubinné slané akvifery (hloubka m) vytěžená ložiska ropy a plynu (hloubka až 5000 m) netěžitelné uhelné sloje (adsorpční mechanismus) Oba typy úložišť mají vrstvu porézní horniny, která pohltí CO 2 a v nadloží nepropustnou vrstvu těsnící horniny (cap rock), která úložiště utěsňuje 19

20 Objem a hustota CO 2 (kg/m 3 ) IPCC/Angus

21 Ukládání CO 2 Tekutý CO 2 je vtláčen hluboko do podloží do porézní horniny v úložišti Těsnící hornina Hlubinný akvifer 700m - 3,000m Těsnící hornina až to 5,000m Vytěžené ložisko uhlovodíků 21

22 Bezpečnost uložení CO 2 roste s časem... díky 3 přirozeným mechanismům Reziduální trapping CO 2 je nevratně zachycen v mikropórech a nemůže se dále pohybovat Rozpouštění CO 2 se rozpustí v okolní solance; ta pak klesá ke dnu rezervoáru Minerální trapping CO 2 geochemicky reaguje s minerály a vytváří chemické vazby 22

23 Rychlé a široce rozšířené uplatnění CCS Je třeba se posunout od úspěšných projektů CCS malého rozsahu, které dnes převažují, k vybudování 3400 projektů komerčního měřítka ve světě do roku 2050 má-li CCS přispět svými 20% potřebného snížení emisí CO 2 * 3,400 *IEA Technology Roadmap, Carbon capture and storage 23

24 Komerční životaschopnost do roku 2020 Aby se technologie CCS stala komerčně životaschopnou do roku 2020, je třeba ji ověřit pomocí rozsáhlého demonstračního programu, který vyžaduje: dostatečné a flexibilní financování jasné zásady pro sdílení znalostí, aby se maximálně využilo získaných zkušeností vhodnou a úplnou legislativu zrychlené povolovací řízení Je rovněž naléhavě potřeba významně zvýšit porozumění veřejnosti a získat její podporu, zejména na základě úspěšné realizace demonstračního programu 24

25 Hlavní překážky zavedení CCS Nevyjasněné financování demonstrační etapy, nejistá cena uhlíku v budoucnosti Vysoké náklady; lze očekávat snížení Nízké povědomí veřejnosti (včetně odborné, regulátorů apod.) Odpor obyvatelstva vůči ukládání, zejména na pevnině Přesto je využití CCS nevyhnutné, chceme-li dosáhnout cílů ve snižování emisí CO 2 25