【IRENA】可再生能源助力碳中和碳捕集_108页_2mb

IRENA报告总结：以可更新方式实现净零捕碳

技术概述

IRENA发布的《以可更新的方式达到零捕集碳技术文件》探讨了碳捕集与封存（CCS）、碳捕集与利用（CCU）及二氧化碳去除技术（CDR）在能源系统深度脱碳中的角色。报告指出，这些技术是实现全球净零排放路径的重要组成部分，但其发展尚未达到15°C目标所需的规模。CCS从工业点源捕集并封存CO₂，CCU将捕集的CO₂用于二次过程（如合成燃料或化学品），CDR则直接从大气中去除CO₂，可能实现负排放。三者的区别在于其对CO₂净排放量的影响程度，需区分论述。

现状与挑战

截至2021年，全球仅运营24个基于化石燃料的CCS和CCU设施，年CO₂捕集能力约0.4Gt，涵盖天然气处理、化工、钢铁等。CCS技术成本差异显著，范围为22-225美元/吨CO₂，且捕集率普遍低于90%。在运输和储存方面，基建不足导致规模扩展缓慢，而成本估算常忽略实际运输距离和流体特性。DACCS（直接空气捕集）仍处于早期研发阶段，每年仅捕集约0.009Mtpa CO₂，且能耗高（需约200TWh/年）。BECCS（生物能源与碳捕集）虽可实现负排放，但需解决可持续生物质供应、土地利用及规模经济问题。

未来潜力与部署重点

15°C情景下，2050年需达到34Gt CO₂捕集和封存。重点领域包括：

• 电力生产：CCS与可再生能源结合，但边际成本过高。
• 水泥与化工：胺洗涤、钙循环或富氧燃烧可减少30%-65%排放，但技术需改造。
• 钢铁行业：由于工艺特性，CCS适用于高炉-碱性氧气炉（BF-BOF）路线，可捕获约35Mtpa CO₂。
• 氢气生产：蓝氢（含CCS的氢气）是低碳路径，但成本高于近年可再生能源（太阳能、风能）。
• 碳去除路径：BECCS和DACCS需快速发展。例如，2025年BECCS捕集能力需达2-3Gt，DACCS需突破初始成本限制。

关键行动建议

为加速部署，需：

1. 扩大示范项目：建立跨区域枢纽、集群和运输网络，共享经验，推动成熟技术（如氨生产线CCS）。
2. 优化政策框架：明确CCS的责任分配与法规（如欧盟将CCS纳入碳市场），推动税收抵免与研发补贴。
3. 整合产业链：将CCS与可再生能源结合，提高效率。例如，水泥厂采用10%生物质共燃结合CCS可减少76%排放，且成本低于纯CCS方案。
4. 强化公众接受度：解决对陆上运输和储存的担忧，但CCU因减少储存需求可能获得更多支持。
5. 解决技术障碍：改进DACCS的能源效率（如利用可再生能源），研发低碳原料和高效捕集/储存技术。

成本与技术经济性

• CCS成本：主要由捕集和运输构成，趋近于60-130美元/tCO₂（以水泥生产为例）。
• CCU的吸引力：有助于抵消部分成本，但需确保低排放路径（如CO₂矿化用于建筑材料）。
• DACCS特殊性：高能耗与成本（约230-600美元/tCO₂），但可利用可再生能源投资降低整体要求。
• 碳定价机制：可为CCS/CCU提供财务激励，如美国45Q条款（50美元/tCO₂）。

地理与容量估算

• 封存潜力：全球盐水层可封存12,000Gt CO₂，但当前存储经验有限。
• 运输成本：陆上管道（17-61美元/tCO₂）成本低于码头（584美元/tCO₂），且规模扩展需基础设施投资。
• 关键项目：如挪威北极光项目、美国德州PetraNova实验等，展示了技术可行性和挑战的现实性。

可持续性与争议

• BECCS的争议：被视为解决净零的“安全网”，但需警惕森林退化风险，确保生物质来源可持续。
• CDR与IPCC协调：CDR技术（包括BECCS）可能成为应对15°C路径的关键，但需与自然解决方案（如LULUCF）结合。
• 项目过渡：现有CCS/CCU项目多为试点性质，需政策引导与资金支持才能走向商业化。

总结

IRENA指出，CCS、CCU和CDR在短期内对部分高碳排放行业（如水泥、钢铁）至关重要，但需通过技术改进、政策支持和规模化部署才能实现净零目标。跨行业整合与全球合作是加速推广的关键，且应避免将CCS作为延续化石燃料使用的工具。碳捕集技术将成为脱碳工具箱的重要组成部分，但如何平衡其经济可行性与环境影响仍是核心挑战。