Pense pequeno para desbloquear o grande potencial da captura de carbono

A captura de carbono está potencialmente à beira de adquirir um papel importante no cumprimento dos objetivos de mitigação das mudanças climáticas do mundo. O desafio: como transformar essa tecnologia de nicho cara de 40 anos em uma que é mainstream e custa competitiva. Os advogados da CCUS concordam que um meio importante de minimizar os custos das CCUs será o

Carbon capture, utilization, and storage (CCUS) is one of just a few technologies that can decarbonize large, stationary emitters of CO₂. CCUS advocates agree that one important means of minimizing the costs of CCUS will be the Desenvolvimento de hubs geográficos em larga escala , em que vários emissores estão conectados a um CO compartilhado ₂ Rede de transporte e armazenamento. Esses hubs podem ajudar a abrir o CCUS para uma ampla gama de emissores. Eles também oferecem vantagens de custo graças à sua proximidade com o armazenamento geológico e a infraestrutura de pipeline existente, bem como os efeitos da escala de incluir um grande número de emissores. das CCUs e o eventual desenvolvimento de hubs em larga escala. Ao cortar custos médios de redução de carbono em aglomerados promissores

Our analysis of CO₂-emitting industries and storage capacity worldwide indicates that small, localized networks, comprising just a handful of emitters, could provide a key route to the commercialization of CCUS and the eventual development of large-scale hubs. By cutting average carbon abatement costs in promising clusters para menos de US $ 100 por tonelada - em algumas instâncias, até uma redução de 80% em relação aos projetos de CCUs independentes - pequenas redes ajudariam bastante a fornecer a capacidade necessária para reduzir o aquecimento global. E, ao desbloquear benefícios de escala e aprendizado da curva, eles tornariam a captura de carbono de baixa concentração, que é o santo graal das CCUs, uma opção viável.

Captura de baixa concentração precisa de um aumento de capacidade

Industries that are candidates for CCUS technology can be divided into two groups: those with high concentrations and those with low concentrations of CO ₂ Emissões. Para indústrias com CO altamente concentrado ₂ Emissões, como processamento de gás natural, produção de amônia e produção de etanol, os custos de captura de carbono são relativamente baixos. Incentivos tributários recentes e iniciativas políticas nos EUA e na Europa agora estão tornando as CCUs comercialmente viáveis ​​nesses setores. Estimamos que entre 80% e 90% das emissões capturadas teriam que vir dessas fontes de baixa concentração, a fim de limitar o aumento da temperatura global a muito abaixo de 2 ° C-o objetivo do contrato de Paris de 2015.

But by far the largest number of stationary CO₂ emitters are in industries with low concentrations whose capture costs are consequently high, particularly coal- and gas-fired power plants. We estimate that between 80% and 90% of captured emissions would have to come from such low-concentration sources in order to limit the rise in the global temperature to well below 2°C—the goal of the 2015 Paris Agreement.

Como resultado de avanços tecnológicos, os custos de captura de carbono em aplicações de baixa concentração estão em declínio. Desenvolvimentos recentes da Svante, ION Engineering e Petra Nova Project nos EUA reduziram significativamente os custos de captura usando a lavagem de amina e as tecnologias sólidas. Nossa pesquisa indica que os custos de captura de baixa concentração podem cair abaixo de US $ 30 por tonelada métrica, de mais de US $ 70 por tonelada métrica hoje. Acreditamos que o desenvolvimento da capacidade de CCUs por meio de redes localizadas, que compartilham CO

However, this depends on low-concentration CCUS capacity increasing from less than 5 million metric tons currently to at least 1 gigaton, thereby allowing low-concentration carbon capture to benefit from economies of scale and learning curve effects similar to those seen in other industries. We believe the development of CCUS capacity via localized networks, which share CO ₂ oleodutos de transporte e armazenamento, é vital para atingir essa meta de capacidade.

Small Networks Deliver Large Benefits

In addition to capture costs, the costs of transporting and storing CO ₂ são componentes importantes do custo geral das CCUs e podem variar amplamente. A utilização do comprimento, tamanho e capacidade dos oleodutos usados ​​para transportar emissões têm implicações de custo. Os custos de armazenamento geralmente estão entre US $ 2 e US $ 11 por tonelada, dependendo da profundidade do poço e se é uma instalação preexistente ou nova. Usando co capturado

Transportation expenses range from under $5 per metric ton (when an emitter is located close to storage) to well over $100 per metric ton. Storage costs are generally between $2 and $11 per metric ton, depending on the depth of the well and whether it is a preexisting or a new facility. Using captured CO₂ in enhanced oil recovery (which relies on the gas to increase the amount of oil extracted from a reservoir) can also improve CCUS economics.

BCG Gamma, nossa unidade de ciência de dados e análise avançada, criou uma ferramenta proprietária para obter uma compreensão aprofundada dos custos da tecnologia CCUS quando usada em diferentes locais. A ferramenta possui três partes: um componente de cluster que usa dois algoritmos para combinar emissores em redes que maximizam a eficiência do transporte (com base na proximidade entre si) e minimizam os custos totais do sistema; um algoritmo de correspondência de armazenamento que vincula os emissores ao armazenamento de menor custo e opções aprimoradas de recuperação de óleo; e um componente de otimização econômica que identifica os custos marginais da adição de CCUs a diferentes emissores dentro de uma rede.

Nosso modelo confirma que a proximidade de CO₂ emitters to storage or utilization is the key factor in keeping CCUS costs low. But it also shows that organizing emitters into small networks is a highly effective way to reduce the cost of deploying CCUS. We found that several factors contribute to lower costs when emitters form networks.

Denser clusters of emitters benefit from significant cost advantages. Southern California, which has abundant CO ₂ armazenamento, é um bom exemplo. (Ver Anexo 1.) O aglomerado de emissores mais densos está dentro de Los Angeles (Los Angeles IV na exposição) e gera 8 milhões de toneladas de emissões métricas anualmente. Se os emissores forem para formar uma rede CCUS, nosso modelo indica que o custo médio de transporte e armazenamento co ₂ (incluindo custos de conexão de rede) pode ser de US $ 10 por tonelada métrica. A área vizinha de San Bernardino (Los Angeles II) tem um aglomerado de emissores muito mais difusos, mas com emissões anuais combinadas semelhantes de cerca de 6 milhões de toneladas. Como resultado da menor densidade desse cluster, os custos médios de transporte e armazenamento seriam em torno de US $ 110 por tonelada métrica. Nosso modelo indica que a combinação de múltiplos emissores em uma rede pode fornecer economias significativas de escala e reduzir a média ponderada do CO

The number of emitters and the order in which they join the network are also significant factors in reducing overall costs and making CCUS more commercially viable. Our model indicates that combining multiple emitters in a network can deliver significant economies of scale and reduce the weighted average of the network’s CO ₂transportation and storage costs by as much as 80% compared with standalone CCUS projects.

What’s more, we found that sometimes only a small number of emitters are needed to achieve the lowest average carbon abatement (capture, transportation, and storage) costs for a network. In networks that have the potential for low carbon abatement costs, this point can be reached with just two to three emitters producing 5 to 7 million metric tons of CO _2. entre eles anualmente. Após esse ponto, os custos médios de redução da rede começam a aumentar lentamente à medida que os emissores mais dispersos são incluídos. Um punhado de emissores de alta concentração com baixos custos de captura pode formar uma rede. Então, uma vez que a rede esteja em funcionamento e os riscos técnicos em estágio inicial foram resolvidos, os emissores de baixa concentração (que são maiores e oferecem economias adicionais de escala no transporte) podem unir a um custo incremental mais baixo.

Because small, localized networks have significant cost advantages over individual emitters, they can bring down barriers so that others can join. A handful of high-concentration emitters with low capture costs can form a network. Then, once the network is up and running and early-stage technical risks have been resolved, low-concentration emitters (which are larger and offer additional economies of scale in transportation) can join at a lower incremental cost.

Projetos atuais em Edmonton, Canadá, estão começando a mostrar como as redes reduzem os principais custos das CCUs na prática. (Consulte Anexo 2.) A tecnologia de captura de carbono foi instalada em três emissores de alta concentração (duas refinarias de petróleo e uma planta de amônia) e um oleoduto-a linha de troncos de carbono de Alberta-foi construída para transportar co₂ for storage and use from two of them. Our model indicates that by including the optimal mix and number of emitters at the outset and avoiding significant diseconomies of scale by preventing more dispersed emitters from joining, this emerging network could deliver average transportation and storage costs that are half those of a larger and less efficient network.

Abrindo novas regiões

Nossa pesquisa sugere que ambos iniciem o desenvolvimento de hubs CCUs em larga escala e introduzam redes de baixo custo fora de possíveis regiões do hub. Em todas as geografias avaliadas, estimamos que existem quase 200 aglomerados que podem ser desenvolvidos em redes de baixo custo com custos médios de redução de carbono abaixo de US $ 100 por tonelada métrica, com base nos custos atuais da captura de carbono. (Consulte o Anexo 3.)

Muitos desses clusters estão em geografias que são menos frequentemente consideradas para os projetos CCUs. Isso inclui a Grécia, Polônia, Lituânia, Índia e Coréia do Sul. Também existem oportunidades em países produtores de petróleo e gases fora das regiões com potencial para cubos de CCUs em larga escala, incluindo Nigéria, Angola, Azerbaijão e Trinidad e Tobago. US $ 100 por tonelada métrica com base na economia atual das CCUs. Essa redução seria um grande passo para entregar os 4 a 6 gigatons por ano que as estimativas da Agência Internacional de Energia devem ser diminuídas através das CCUs até 2040 para manter o aquecimento global bem abaixo de 2 ° C. E por meio de efeitos de escala e curva de aprendizado, os aglomerados também permitiriam melhorias adicionais de custos nas tecnologias de captura de carbono de baixa concentração. Pensar em como promover o desenvolvimento de redes locais que integram diferentes emissores, em vez de visualizar CCUs puramente em termos de projetos individuais. Eles devem considerar as iniciativas fiscais e outras iniciativas financeiras que promovem a inovação e promovem o investimento em regiões locais específicas. Essas iniciativas provavelmente também beneficiarão estratégias de emprego e retenção de empregos em indústrias que, de outra forma, poderiam ser atingidas por transições de energia. Eles podem começar considerando se há espaço para construir fortes parcerias locais e suporte regulatório e político para desenvolver a infraestrutura de CCUs. Eles podem achar que a estrutura de custos das CCUs é radicalmente diferente quando trabalha em parceria com outras pessoas, em vez de buscar projetos por conta própria. Mas eles devem levar em consideração seus cálculos o potencial de redes de CCUs de baixo custo para mitigar esses riscos e identificar oportunidades para desenvolver redes de CCUs. No futuro, os ativos em risco de serem presos serão determinados não apenas pela escala de suas emissões, mas também pela competitividade relativa dos custos de diminuir essas emissões. A criação de pequenas redes de emissores compartilhando co

Together, these clusters could reduce CO₂ emissions by more than one gigaton per year, with abatement costs below $100 per metric ton based on the current economics of CCUS. This reduction would be a major step toward delivering the 4 to 6 gigatons per year that the International Energy Agency estimates must be abated through CCUS by 2040 to keep global warming well below 2°C. And through scale and learning curve effects, the clusters would also enable further cost improvements in low-concentration carbon capture technologies.

Action Steps to Promote CCUS Networks

The development of low-cost networks will depend on support from multiple stakeholders, including the following:

• Governments. Policymakers will need to think about how to promote the development of local networks that integrate different emitters, rather than viewing CCUS purely in terms of individual projects. They should consider tax and other financial initiatives that foster innovation and promote investment in specific local regions. These initiatives will likely also benefit employment and job retention strategies in industries that might otherwise be hard hit by energy transitions.
• Emitters. Industries that emit CO₂ should examine the feasibility of using CCUS and determine whether any of their plants could be combined with those of other emitters to form a network. They can start by considering whether there is scope to build strong local partnerships and regulatory and policy support to develop CCUS infrastructure. They may find that the cost structure of CCUS is radically different when they work in partnership with others rather than pursuing projects on their own.
• Investors. The investment community increasingly needs to assess the competitiveness of industrial companies and their specific assets in a lower-carbon future in order to identify the possible danger of stranded assets. But they should factor into their calculations the potential for low-cost CCUS networks to mitigate those risks and identify opportunities to develop CCUS networks. In the future, assets at risk of being stranded will be determined not just by the scale of their emissions but also by the relative cost competitiveness of abating those emissions.

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Carbon capture technology may be about to realize its long-mooted potential. The creation of small networks of emitters sharing CO ₂ A infraestrutura de transporte e armazenamento pode desempenhar um papel central na atingir esse objetivo e ajudar a reduzir os custos de redução. Essas redes também podem estender o uso de CCUs em indústrias de baixa concentração, um passo vital para construir a capacidade necessária para reduzir o aquecimento global. Embora o futuro a longo prazo das CCUs possa estar em hubs grandes e geograficamente concentrados, o desenvolvimento de pequenas redes localizadas é um primeiro passo importante.

Somos gratos a Ben Clark e Valeria Boesso, da BCG Gamma, por seus conhecimentos e ajudam na construção e implantação de nossa ferramenta de cluster CCUS. Também gostaríamos de agradecer a Julio Friedmann, do Columbia University Center pela Global Energy Policy, e a Cameron Hepburn e Steve Smith, da Escola de Enterprise e Meio Ambiente da Oxford University Smith, por sua orientação especializada. Por fim, agradecemos à Iniciativa Climática de Petróleo e Gás por compartilhar sua experiência, principalmente a economia do Hub e apoiar nosso trabalho. Este artigo baseia -se nos insights que o BCG ganhou através do apoio de OGCI Investimentos climáticos Ao desenvolver uma abordagem para catalisar a implantação de CCUs em escala e a construção de um portfólio de projetos de CCUs. Além disso, realizamos o trabalho para o programa CCUS Kickstarter da OGCI, que visa alavancar as economias de escala em CO ₂ transport and storage and make CCUS commercially viable.