新地图定位全美BECCS潜力

模型开发探索世界可能会限制未来气候变暖的“远低于2摄氏度”的目标巴黎协定在气候变化问题上通常采用大量的”负排放”在后来的世纪。

大多数的这些“能源系统”模型采用技术必威体育在线注册生物能必威体育在线注册源和碳捕获和存储在大规模(BECCS)。BECCS涉及种植植物,吸收二氧化碳的过程,然后将产生的生物质转化为能源。必威体育在线注册捕获的碳排放量和埋地下,减少大气二氧化碳和生产能源的同时。必威体育在线注册

但地区大量的生物质可以增长和二氧化碳可以存储不一定重叠。一项新的研究发表在美国国家科学院院刊》上biwei6868(PNAS),考察了美国的地区可能符合标准和BECCS能否实现规模能源模型的假定。必威体育在线注册

研究人员发现有足够的合适的区域我们将约110 - 120吨(Mt)大气中的二氧化碳在2020年和360 - 630在2040年mtco2。

这是类似于能源模型假设将被安置在美国这个世界变暖必威体育在线注册限制在低于2摄氏度。

模型依靠BECCS

有相对较少的“碳预算”留给世界限制为1.5摄氏度或2 c高于工业化前的水平。在当前全球二氧化碳排放量,1.5摄氏度的预算将被耗尽在不到10年,而2 c的预算将被耗尽在不到20。

一些能源必威体育在线注册系统建模者希望世界可以足够快完全消除全球二氧化碳排放量迅速,为了满足这些目标和预期成本最小化模型更逐渐下降的排放量紧随其后的是“负数”排放在本世纪晚些时候,大气中的碳被移除和无限期保存。

最常用于测量模型实现净负电BECCS排放,因为它不仅吸收二氧化碳,但是也会产生能量。必威体育在线注册模型模拟途径将全球变暖限制在1.5摄氏度或2 c场景看到负排放到本世纪末移除相当于目前全球排放的一半或更多,或者每年大约20000 mtco2。。

特别感兴趣的是最初的开发和部署BECCS因为它有相对较高的生物量生产力和已有对二氧化碳地质储存点。美国也有一个相对成熟的生物能源产业,以及大量的中试规模——尽管二氧化碳注入项目必威体育在线注册其中的一些已被证明更成功比其他的。

下图显示了八个不同的集成评估模型(艾玛)建议BECCS使用在美国在未来的2摄氏度情况下。有一个广泛的未来可能BECCS部署,从0到1100年在2050年和800 - 7500 mtco2 mtco2 2100年——尽管大多数模型表明BECCS将面临3000 mtco2在本世纪末。作为参考,当前美国二氧化碳排放有点超过5000 mtco2。

估计我们BECCS部署在八个不同的艾玛包含在2014安培建模项目结果。最近的建模项目,如RCP或SSP数据库,缺乏公开可用的特定国家的价值观。的数据IIASA安培数据库;图通过碳短暂使用必威手机官网Highcharts。

他们的模型模拟没有大规模部署BECCS在美国,直到2020年左右,在0和160之间mtco2负排放,到2030年,并于2040年0到790 mtco2。

这项新研究似乎看到技术上可行的这些模型预测在美国在2020年和2040年期间,基于一个详细的分析的生物质和水库用于二氧化碳存储的可用性。

映射生物可用性

美国能源部(DOE)必威体育在线注册估计,大约每年220吨生物质能可以使用到2020年。大约50%的生物量将来自农业残留物,40%的组合从日志和树木专门为生物量收获之用,剩下的10%来自专为生物能源作物。必威体育在线注册这意味着,至少在短期内,会有有限位移为生物能源作物的土地大部分可能来自浪费资源。必威体育在线注册

下图显示了可用的预期位置生物质用于生物能源(绿色阴影)和适合二氧化碳地质储存的位置(交叉影线)在2020年。必威体育在线注册

大约37%的所有可用的生物量在中西部玉米种植带,在大约89%的农业残留物。必威体育在线注册能源作物都集中在南部平原。木质生物质是集中在东南部,太平洋西部和阿巴拉契亚地区。

如果所有的生物质在2020年被用于BECCS可用,它可以,理论上,每年提供370 - 400 mtco2。然而,并不是所有的附近一个合适的地点来存储捕获的二氧化碳。

在美国有一个巨大的二氧化碳储存潜力,总存储容量估计约3000000 mtco2。这些存储网站集中在南部,东北部和中西部地区的国家。

然而,有相对较少的管道在输送二氧化碳和大量捕获二氧化碳的长途运输可能会非常昂贵,尤其是许多小型管道必须建立。新管道在过去已经产生重要的地方反对,导致项目延误一个更高的成本。

生物质可以运送地点二氧化碳存储可用,但生物量往往有很多的重量相对于其能量,比传统化石燃料。必威体育在线注册长途运输大量的生物质将大大增加BECCS的成本。

直到大规模二氧化碳管道网络或生物量交通基础设施是可用的,新的研究表明BECCS必须限于地点生物量和合适的二氧化碳存储都是可用的。

网站接近地质存储

下图显示了两个地区生物质可以有效地生产和二氧化碳可以注入和存储在美国。

研究发现,大约三分之一的总潜在生物量在2020年位于接近地质存储。然而,美国中西部玉米带中部北部的国家,产生大量的作物残留物,远离地质储存是一个可行的位置在近期BECCS。

作者估计,潜在的BECCS在美国到2020年大约在每年110 - 120 mtco2。大约41%将来自农业残留物,44%来自木质生物质能源作物和16%。必威体育在线注册(如果接近地质存储并不是一个限制因素,你希望看到更多的生物燃料来自能源作物残留物少。)必威体育在线注册

他们发现,伊利诺斯州北部盆地,美国海湾地区和西方北达科他州最有前途的领域近期BECCS部署。特别是海湾地区,将是一个合适的位置BECCS由于现有管道基础设施,体验与二氧化碳注入潜在地质地貌和良好的数据存储站点由于过去的石油和天然气勘探。

有已经一个试点BECCS植物在伊利诺斯州的迪凯特,由阿彻丹尼尔斯米德兰(ADM)捕获二氧化碳释放的发酵玉米和注入到水底下的砂岩层。ADM的乙醇工厂捕获和存储每年有超过一百万吨的二氧化碳,约1%的美国2020年估计的研究潜力。

研究还考察了二氧化碳的速度可以注入井在不同的地质储存点。他们发现,在几乎所有的领域,一个足以将所有的二氧化碳可以从生物质。1%的县中情况并非如此,二氧化碳注入可能与多个井,但它会增加成本。

如果分析扩展到2040年,经济上可用的生物量显著增加,从320吨到1000吨左右。这是由于认为到2040年大规模的经济可行性的专门用于生产能源作物。必威体育在线注册这些会增加大约70%的所有可用生物质在2040年,从2020年的10%左右。这就意味着潜在BECCS每年约1040 - 1780 mtco2,其中360 - 630 mtco2接近地质存储站点。

技术上可行

研究发现,美国有一个巨大的潜力BECCS适当接近二氧化碳地质储存。BECCS的潜在数量接近的值被认为在综合评估模型,我们表明BECCS的模仿部署在美国至少在技术上是可行的。

该研究的主要作者,Ejeong Baik斯坦福大学的告诉碳简要:必威手机官网

“建立BECCS项目地区的共存生物量和存储站点不一定是最好的位置当优化大型BECCS基础设施,把更多的生物量和广泛的交通网络。然而,发展低成本的机会是一个伟大的方式启动部署和为未来的项目可以帮助降低了成本。BECCS还可以帮助建立市场结构的早期发展,后来支持大规模部署BECCS。”

尽管有这些发现,BECCS仍将面临许多障碍达到其潜力。

而足够的生物能源是附近地质存储满必威体育在线注册足模仿2040 BECCS,模型假设使用BECCS大幅增加从那里到本世纪末。这表明,仍有需要运输系统生物量或二氧化碳”部署BECCS几百各个规模的二氧化碳每年在美国”,仅与共存网站非常大规模使用BECCS不足。

也有很大的不确定性的长期经济可行性BECCS不解决在这项研究中,以及土地、水和化肥需要在本世纪末的规模建议。其他负排放技术不包括在艾玛可能也扮演了一定的角色,可能减少未来所需的BECCS满足变暖限制在低于2摄氏度的目标高于工业化前的水平,同时最小化成本的社会。

在13/03/2018更新:文章被编辑澄清,BECCS不是由艾玛“required”本身,而是通常是首选,因为他们认为是成本最低的选项来满足“远低于2摄氏度的目标模型。同样,并非所有BECCS用于发电。BECCS模型项目,大约有一半将用于非电量到2050年,大部分生物燃料与CCS(发酵)。