Проекты улавливания и захоронения СО2 пока не вышли на коммерческий уровень, но инициаторы надеются на торговлю квотами на выбросы.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК.
Проекты улавливания, использования и захоронения СО2 (CCUS, carbon capture usage & storage) считаются абсолютно необходимыми для борьбы с ростом концентрации СО2 в атмосфере планеты. Но получить коммерческую отдачу от таких проектов не удается. Попытки использовать закачку СО2 в нефтяные скважины для повышения нефтеотдачи не принесли ожидаемого результата, а использование захваченного СО2 для химических процессов, например, производства синтетического топлива, далеко от рентабельности по сравнению с другими процессами.
Таким образом, у проектов CCS три реальных возможных источника финансирования: торговля углеродными квотами, государственные субсидии и благотворительные взносы. В результате достигнутые на сегодня объемы улавливания и захоронения СО2 бесконечно далеки от тех цифр, при которых эти процессы могут оказывать хотя бы теоретическое влияние на концентрацию СО2 в атмосфере.
Провал проект Petra Nova CCS
Один из самых громких недавних провалов проектов CCS — неудача техасского Petra Nova.
В начале октября компания NRG Energy Inc. продала свою 50-процентную долю в крупнейшем в мире заводе по улавливанию углерода всего за $3,6 млн, что составляет менее половины процента от стоимости строительства техасского проекта примерно в $1 млрд. В результате продажи JX Nippon Oil & Gas Exploration Corp. остается единственным владельцем угольной электростанции Petra Nova мощностью 240 МВт.
Проект Petra Nova CCS был предназначен для улавливания примерно 90 процентов углекислого газа из потока дымовых газов угольной электростанции мощностью 240 МВт а Техасе и использования или поглощения примерно 1,4 миллиона метрических тонн этого парникового газа в год. В проекте использовался проверенный процесс улавливания углерода, который был совместно разработан Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI) и Kansai Electric Power Co. — высокоэффективный растворитель для поглощения и десорбции CO2.
Захваченный CO2 сжимался и транспортировался по 80-мильному трубопроводу на действующее нефтяное месторождение Hilcorp West Ranch, где он использовался для повышения нефтеотдачи (EOR) и, в конечном счете, оставался захороненным с толще земли. Проект вступил в строй в январе 2017 года.
NRG утверждал, что цель достигнута, но по косвенным данным фактическая степень улавливания CO2 была значительно ниже 90%, возможно, от 65% до 70%. При этом средний уровень улавливания не включал выбросы от газовой турбины внутреннего сгорания, используемой для питания установки. Добавление этих выбросов снижает общую скорость улавливания на месте, возможно, до 55-58%.
Устройство было отключено в мае 2020 года и до сих пор не работает. JX Nippon заявляет, что ожидает возобновления работы Petra Nova во втором квартале 2023 года, но не предоставила точного графика или сметы расходов.
В отчете IEEFA за 2020 год отмечено, что NRG Energy зафиксировала три убытка от обесценения, связанных с заводом и дочерней компанией Petra Nova Parish Holdings, хотя Petra Nova не только воспользовалась грантом Министерства энергетики США в размере 195 миллионов долларов, но также получила 250 миллионов долларов в виде льготного кредита от Японского банка международного сотрудничества (JBIC) и Mizuho Bank Ltd.
Фактические затраты на улавливание углерода в Петра Нова никогда официально не публиковались. Помощник министра энергетики США по ископаемой энергетике заявил на вебинаре в июне 2020 года, что стоимость улавливания углерода должна снизиться вдвое, до 30 долларов за метрическую тонну, чтобы быть коммерчески жизнеспособной. Поскольку Petra Nova в то время была флагманским проектом департамента по улавливанию углерода, комментарий может указывать на то, что стоимость улавливания углерода могла составлять 60 долларов за тонну. Кроме того, в эту цифру не включены затраты на сжатие CO2 для транспортировки по трубопроводу или затраты на транспортировку по трубопроводу и подземную закачку.
Компания Petra Nova не единственная, кто не смог экономически эффективно улавливать CO2 на заводе, работающем на ископаемом топливе.
Проект Kemper CCS компании Southern Co. был разработан для газификации бурого угля и улавливания выделяющегося при этом углерода. Стоимость первоначально оценивалась в $3 млрд, но она выросла до $7,5 млрд. Кроме того, процесс газификации угля в рамках проекта не работал надежно во время предэксплуатационных испытаний, и часть проекта, связанная с CCS, была списана. В настоящее время установка работает исключительно на природном газе без улавливания CO2 .
Американцы поставили на BISON
Стоимость CCS в районе $60 за тонну СО2 позволяет надеяться на коммерческую успешность проектов в случае спроса на квоты на выброс углерода, цены на которые, согласно заявлению Директора-распорядителя МВФ Кристалины Георгиевой, должны составлять не менее $75 за метрическую тонну во всем мире к концу этого десятилетия. Такая цена не представляется нереальной, так как в Европе в октябре стоимость углеродной единицы составила €65 за тонну (среднемировая цены $3 за тонну).
Американская климатическая технологическая компания, которая разрабатывает системы прямого захвата воздуха (DAC, direct air capture), CarbonCapture Inc. в сентябре объявила о проекте BISON в Вайоминге, целью которого будет удаление из воздуха пяти миллионов тонн атмосферного CO2 ежегодно к 2030 году. Адриан Корлесс, генеральный директор и технический директор CarbonCapture Inc., заявил: «Мы планируем выпустить наши первые модули DAC к концу следующего года и продолжить установку мощностей так быстро, как модули будут выходить c нашего конвейер. Наша цель состоит в использовании эффекта масштаба, чтобы предложить на рынке самые дешевые кредиты на удаление углерода на основе DAC».
Ожидается, что проект будет введен в эксплуатацию к концу 2023 года, после чего он станет первым объектом по удалению углерода в атмосфере, использующим скважины класса VI для постоянного хранения, а также первым массово масштабируемым проектом DAC в Соединенных Штатах.
Проект реализуется в партнерстве с разработчиком хранилищ углерода Frontier Carbon Solutions. Партнерство, получившее название Project Bison, будет реализовываться по системе AMC — это авансовое рыночное обязательство, современная форма финансирования проектов с неопределенностью в отношении долгосрочного спроса и непроверенными технологиями. Проект финансируется Stripe, Alphabet, Shopify, Meta, McKinsey и другими предприятиями, использующих инициативу Stripe Сlimate. На сегодня достигнута договоренность купить на $925 млн услуги по удалению углерода в период с 2022 по 2030 год.
Инвесторы надеются, что проект будет удовлетворять быстро растущий спрос на кредиты на удаление углерода.
Успех проекта зависит от готовности правительства США создать высоколиквидный рынок углеродных выбросов, но в еще большей степени от появления международного рынка углеродных выбросов.
Благотворительный проект Orca в Исландии
Установка DAC Orca была запущена в Исландии 6 сентября 2021 года швейцарской компанией Climeworks AG. Завод питается от возобновляемой энергии от расположенной поблизости геотермальной электростанции. Установка сможет ежегодно поглощать 4 тыс. тонн углекислого газа.
Технология его работы такова: вентиляторы всасывают воздух, который проходит через специальный твердый фильтр-сорбент, задерживающий углекислый газ. Когда фильтр полностью насыщен, устройство нагревает фильтр примерно до 100 ºС, что высвобождает захваченный углекислый газ. Далее CO2 направляется по трубам в соседнее здание, где каждая тонна газа смешивается с 27 тонн воды. Полученная газировка перемещается на несколько сотен метров и закачивается в слой базальтовой породы, взаимодействие с которой в течение двух лет свяжет углерод в карбонатные минералы. Две компании уже опробовали эту технологию в пилотном проекте.
Microsoft, которая в прошлом году пообещала уловить все свои исторические выбросы к 2050 году и является одновременно одним из инвесторов и клиентом Climeworks, может покупать углеродные квоты на улавливаемый CO2 у Climeworks примерно по $600 за тонну. Оплата годового выброса СО2 в более чем 11 млн метрических тонн СО2 обойдется Microsoft почти в $6,6 млрд (около 9% годовой прибыли).
На волне климатической истерии Сlimeworks в начале года смогла получить $650 млн капитала и начала строить рядом с ORCA проект Mammoth с мощностью улавливания CO2 в 36 тыс. тонн в год.
Перспективы CCUS не вдохновляют
Energy Monitor приводит такую таблицу действующих проектов CCUS на апрель 2022 года.
Международный энергетический форум говорит о мощности действующих проектов в 40 млн тонн (?).
А согласно мартовскому докладу Mind the Gap: How Carbon Dioxide Removals Must Complement Deep Decarbonisation to Keep 1.5 ºC Alive аналитического центра Комиссии по энергетическим переходам (ETC), чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5 °C, в дополнение к декарбонизации мир к 2050 году должен изолировать из атмосферы 165 Гт CO₂, на что потребуется около $15 трлн.
Простая арифметика показывает, что для возвращения концентрации СО2 в атмосфере планеты с нынешнего уровня до доиндустриального из атмосферы нужно удалить 700 тысяч гигатонн углерода.
Даже если будут реализованы несколько десятков (да хоть и сотен!) ныне обсуждаемых и проектируемых проектов CCUS, их суммарная мощность в тысячи или миллионы раз меньше оценок возможного влияния на состав атмосферы Земли. Но, конечно, это никак не может помешать делать бизнес на купле/продаже углеродных квот по модели прошлых веков.
Более приземленная оценка также негативна. В недавнем обзоре Института экономики энергетики и финансового анализа (IEEFA) «Тупик улавливания углерода: полученные уроки» сделан вывод, что использование улавливания углерода для продления срока службы электростанций, работающих на ископаемом топливе, представляет собой значительный финансовый и технический риск и в целом бессмысленно.