Recommended
More Related Content
Similar to Koldioxidlagring - Carbon Capture and Storage - CCS
Similar to Koldioxidlagring - Carbon Capture and Storage - CCS (20)
Koldioxidlagring - Carbon Capture and Storage - CCS
- 1. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö Koldioxidlagring Karim Ghezali 1. Introduktion Med detta arbete ämnar jag att skriva om koldioxidlagring i syfte att undersöka närmare på alternativ hantering av koldioxid utsläpp från fossilt bränsle. Ämnet väcker flera intressanta frågor: • Hur lagras koldioxidutsläpp? • Vilka förutsättningar krävs för lagringen? • Vilka utmaningar bemöts kring lagringen? • Vilka nackdelar finns det med denna typ av lagring? Argumentet till att skriva om ämnet är för att ta ställning om tekniken verkligen är hållbart miljömässigt och ekonomiskt. Det har framkommit att det har gjorts pilotprojekt eller forskningsprojekt av koldioxidlagring och det skulle vara ytterst angenämt att veta mer om ämnet och om det är en hållbar och långvarig lösning för koldioxidutsläppen, där av mindre växthuseffekt och en förminskning av den globala uppvärmningen. 2. Fossila bränslen Fossila bränslen bildades från växter och marina organismer som existerade på jorden miljoner år sedan. Bränslet består mesta dels av kol och väte, där av sammansatta ämnet kolväte som är extremt lockande energikälla. Dessa är högkoncentrerade, möjliggör lagring av stor mängd energi och är lätt distribuerade. Under tjugohundratalet möjliggjorde teknologier omvandling fossila bränslen till andra former av energi och så småningom användbara energi tjänster. Fossila bränslen kan användas till: • Mekanisk energi för tillverkningsindustrier • Värme för byggnader och matlagning • Belysning för byggnader och omgivning • Kylning av livsmedel • transportmedel för människor och varor • Elektricitet för kommunikation och digital värld
- 2. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö Idag utvinns majoriteten av världens energi från fossila bränslen. Fossila bränslen vi använder idag.1 2.1 Kol Kol är ett fossilt bränsle typ som bildades när död träd och annan vegetation täcktes av vatten, komprimerades därefter av geologiska processer i miljoner år till fasta koncentrerade lager eller vener under jordens yta2 . Kol används till att producera cirka fyrtio procent av jordens elektricitet. Det finns två huvudtyper av kol, termiskt och kemiskt. Termiskt kol som mesta dels används för kraftproduktion och kemiskt kol som används för stålproduktion. Termiskt kol är mer rikligt, har lägre kolhalt och högre fukthalt än kemiskt kol3 . 3. Koldioxidutsläpp Koldioxid genereras främst genom naturlig process. Det innefattar processen för cellandning där organismer utsöndrar koldioxid och koldioxidutsläpp när organismer dör och bryts ner. Sedan industrialiseringen har människan bidragit till stor mängd koldioxidutsläpp i atmosfären genom förbränning av fossila bränslen. Koldioxidhalten i atmosfären var innan industrialisering cirka 280 ppmv och har ökat sedan dess till cirka 390 ppmv år 2010. Metangas är naturligt och förses växterna med när de förfaller i brist av syre till exempel under vatten. Människors ändrade beteende har skapat ett överskott på metangasutsläpp bland annat på grund av ökning risodlingsytor. Intensive jordbruk och läckage av fossilt metan från naturgas system har orsakat kraftig ökning av metanhalter i atmosfären. Dessa ökade utsläpp av koldioxid och metangas samt ytterligare några gaser är huvudorsaken till antropogena växthuseffekten. Ökningen av koldioxidhalten bidrar med nästan tre gången mer globaluppvärmning än vad metangashalten gör.3 3.1 Klimatpåverkan Det är nästan med all säkerhet att det är den antropogena växthuseffekten, inte den naturliga växthuseffekten, som orsakar ökningen av den globala uppvärmningen. Konsekvenserna kommer vara mycket allvarliga för jordens ekosystem och i sin tur mänskligheten. De flesta forskarna tror att människans beteendemönster redan har orsakat en temperaturökning på jordens yta med 0.8 °C under tjugohundra-talet. Om inga åtgärder vidtas för att begränsa utsläpp av växthusgaser kommer säkerligen koldioxidhalten i atmosfären öka till 560 ppmv, nästan dubbelt så mycket än innan industrialiseringen. Dessa nivåer leder till jordens medel yttemperatur ökas med 1.1–6.4 °C fram till tjugoförsta århundradet. Ökningarna kommer att 1 Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). s.7. 2 Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). s.7. 3 Origin energy (2015). 3 Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). s.22-23.
- 3. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö resultera en markant påverkan i klimatsystemet, ändringar i form av intensiva regnskurar, mer tropiska cykloner och fler längre perioder av torka.4 3.2 Minskning av koldioxid och andra växthusgaser är ett måste Världens länder måste omgående börja minska utsläppen av koldioxid och andra växthusgaser för att undvika allvarliga effekter. Utsläppen måste minskas med 60 procent fram till 2050 om man ska nå EU:s temperaturökningsmål på max 2 °C. Oroväckande är att FN:s expertpanel i klimatfrågor konstaterar att globala koldioxidutsläppen ökar istället för att minska. Utsläppen har ökat med 80 procent sedan 1970 och ingen trendbrott i sikte. Forskarna påpekar att med dagens teknik och förnybart bränsle, finns det goda möjligheter att minska eller begränsa utsläppen6 . CCS, Carbon Capture and Storage, är en geologisk lagringsteknik av koldioxid. Syftet är att minska de antropogena koldioxidutsläppen till atmosfären som annars skulle bidra till global uppvärmning och konsekvenserna som resultat5 . 4. Koldioxidlagring - CCS Geologisk lagring av koldioxid är en teknik som avser avskilja koldioxid från utsläppen från till exempel kolkraftverk, gaskraftverk, stålverk och cementindustrier. Koldioxiden avskiljs från rökgaser och lagras i geologiska formationer djupt under markytan eller havsbottnen. 2011 rådde det förbud till lagring men i 2012 fattades en ny lag som var för lagring, lagen för geologisk lagring reglerades genom miljöbalken 2013.6 4.1 CCS-tekniken CCS står för ”carbon, capture and storage” och lagring av koldioxiden i berggrunden består av tre steg: 1. Avskiljning 2. Transport 3. Lagring 4.1.1 Avskiljning Koldioxiden kan avskiljas på tre sätt från ett kraftverk: 1. Innan bränslet förbränns s.k. precombustion 2. Efter bränslet brunnit s.k. postcombustion 3. Genom att bränna bränslet i mer syre och lagra alla gaser som uppstår oxyfueltekniken 4 Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). s. 23-24 6 Engström (2008). Vad händer med klimatet?, s.6. 5 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid. 6 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid.
- 4. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö Med precombustion vill man avlägsna koldioxid från bränslet innan förbränning genom att blanda den med syre för att få en reaktion som bildar syntesgas, som är blandning av kolmonoxid och vätgaser. Vätet kan avlägsnas och brännas direkt som bränsle eller komprimeras och lagras för att använda till bränsleceller för bilar. Vatten tillsätts till kolmonoxid för att göra koldioxid som lagrats samt ytterligare väte som adderas till vätet som tidigare avlägsnats.7 Postcombustion tekniker går ut på att ta bort koldioxid från kraftverkets utlopp efter förbränning av bränslet. Vilket betyder att avfallsgaserna måste fångas och göras rent från sin koldioxid innan de går ut ur skorstenen. Det görs genom att gaserna transporteras genom ammoniak som sedan förintas med ånga och frigör koldioxid för lagring.8 Oxyfuel-tekniken renar avgasen genom att blåsa rent syre i ugnen så att bränslet brinner helt och producerar relativt ren vattenånga, koldioxid och föroreningar. Koldioxid kan lagras när vattenångan är avlägsnad genom att man kyler och kondenserar för att göra vatten och föroreningar rensas bort. 9 4.1.2 Transport Alla dessa avskiljningsmetoder producerar flera hundra ton av koldioxid per timme i ett kraftverk. Koldioxiden kan behövas transporteras komprimerad, under tryck, flera hundra kilometer ifrån hela vägen till slutliga deponin via ledningar eller fartyg. Koldioxiden måste vara helt torrt innan transport för att undvika frätnings skador då den är ytterst löslig i vatten och blir syrlig. Koldioxiden måste komprimeras till 10-40 lufttryckenheter i ledningar eller 100 luftryckenheter eller mer i fartyg. I slutändan är det sannolikt att det komprimeras flera hundra lufttryckenheter för att injektera djupt i grunden. Denna komprimering medför stor energi påföljd. Generellt kraftverk som använder CCS använder 40 procent mer bränsle till att producera samma mängd elektricitet som det traditionella sättet.10 4.1.3 Lagring Koldioxiden lagras främst i sedimentära berggrunder på minst 800 meters djup på grund av lämplig tryck- och temperaturförhållanden, de håller koldioxiden i superkritiskt vätska. För att kunna lagra koldioxiden måste lagringsplatsen bestå av takbergart11 för att förhindra läckage till markytan eller havsbotten. De aktuella platserna för koldioxidlagring är tömda 7 Woodford, C. (2018). 8 Woodford, C. (2018). 9 Rosell, E. (2015). s. 2-3. 10 Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). s. 580-581. 11 ett tätt lager av skiffer eller lera
- 5. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö olje- och gasfält, djupa saltvattenakviferer och djupt liggande kolflötslar och förväntas ligga kvar i miljontals år.12 Djupa saltvattensakviferer Nere i akviferen reagerar koldioxid på olika sätt. Ett sätt är en kemisk reaktion med salta formationsvätska som löser upp koldioxiden, ett annan långsammare process är en reaktion med olika ämnen i geologiska formationen som bildar nya mineraler.15 Tömda olje- och gasfält Liknande förutsättningar gäller för lagring i tömda olje- gasfält är liknande djupa saltvattenakviferer. Fördelen att det redan finns detaljerad geologisk information om områden samt att det finns säkert takbergart eftersom det tidigare har lagrats kolväten. Djupa kolflötsar När koldioxiden lagras i djupa kolflötsar adsorberas koldioxiden på kolet och binds till bergarten.16 4.2 Utmaningar med CSS-tekniken Det behövs en enorm mängd anläggningar för att CCS skulle gör skillnad och kräver en ordentlig infrastruktur för att transportera den infångade koldioxiden till lagringsplatser. Det pratas om en helt ny avfallshantering som kommer att kosta mycket att bygga. Utmaningarna är inte bara ekonomiska men även geologiska för att det behövs en tillräcklig tät lagringsplats för att hålla avfallen i all framtid. EASAC, europeiska vetenskapsakademierna, slår fast att CCS inte är lösningen på grund av tekniska utmaningar och att lönsamma affärsmodeller för CCS-genomförande måste utvecklas omgående. Kevin Noone13 säger att tilltron till CCS är för stor. Det finns 17 större CCS-anläggningar globalt som knappt gör någon skillnad. År 2040 behövs ungefär 2500 anläggningar för att lagra önskad mängd koldioxid det vill säga att det måste byggas 100 stora anläggningar per 12 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid. 15 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid. 16 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid. 13 professor i kemisk meteorologi vid Stockholms universitet
- 6. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö år, vilket inte är rimligt. Truls Gulowsen14 menar att de stora fossilberoende industrier pratar gärna om CCS som PR trick men vill inte stå för kostnaderna, man verkar räkna med statligt stöd.19 4.3 CCS aspekter att ta hänsyn till Marina ekosystemet Det största problemet är när koldioxiden reagerar med vatten och bildar syra, vilket leder till försurning av oceanerna och utgör en förödande potentiell konsekvens för det marina ekosystemet.15 Ökning av kolkraft 2015 påpekade FN:s klimatpanel att minskningen av växthusgasutsläppen måste ske omgående och CCS-metoden skulle kunna fungera och bli aktuell tidigast efter cirka tio år, om vi ska undvika farliga klimatändringar. Till dess att CCS-tekniken har utvecklats hinner energibolagen bygga nya kolkraftverk som släpper enorma mängder koldioxid. Protesterna dämpas genom att anvisa att kraftverken är CCS-anpassade.16 Dyr teknik Att CCS-tekniken skulle tillämpas på befintliga kolkraftverk är ekonomiskt orealistiskt och för att transportera koldioxiden till lagringsplatsen skulle innebära stora satsningar på infrastruktur. Tillämpning av CCS-teknik i framtida kolkraftverk skulle innebära 30-35 procent mer kolförbrukning, vilket skulle mer miljöförstörande kolbrytning. Skeptikerna tror inte att CCS är en acceptabel och hållbar klimatlösning i längden.22 Utveckling av förnybar energi hämmas Större satsningar på CCS skulle innebära mindre forskningspengar till verkliga klimatlösningar, förnybar energi och energi effektivisering, för att det finns ett begränsat tilldelning för forskning och utveckling av ny energiteknik. Dessutom skulle CCS-tekniken inte utesluta den fossila bränslen som är den långsiktiga globala målen.17 14 Norsk miljöaktivist som leder Greenpeace Norge 19 Annebäck, K. (2018). 15 Global Greenhouse Warming (2018). Marine CCS. 16 Greenpeace (2015). Koldioxidlagring (CCS). 22 Greenpeace (2015). Koldioxidlagring (CCS). 17 Greenpeace (2015). Koldioxidlagring (CCS).
- 7. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö Osäker lagring Lagringen kan bli en sårbar punkt som gör att motverka klimatförändringar blir utan resultat. Det finns inga garantier att koldioxiden stannar under marken. Vid läckage kan mycket allvarliga klimatförändringar triggas igång18 . Ett exempel som har med koldioxidlagring att göra är mardrömsscenariot i kamerunska sjön Nyos. År 1986 utbröt av okänd anledning ett limniskt utbrott som resulterade i att 1746 människor och 3500 djur dog. Utbrottet utlöste ca 100000–300000 ton koldioxid och ett gasmoln steg i början nästan 100 kilometer i timmen. Gasmolnet blev senare tyngre än luften och började landa på närliggande byar, gasen trängde undan luften och kvävde alla människor och djur inom 25 kilometer från sjön. 5. Diskussion Efter erhållet material om CCS kan man nog ifrågasätta om tekniken verkligen är den bästa och snabbaste lösningen. Dels för att tekniken inte är fullt utvecklat för storskaligt industri och processen anses medföra risker, under transport och lagring. CCS tekniken kan öka vissa luftföroreningar, partiklar och kväveoxid uppskattas öka på grund av extra bränsle- förbrukningen. Ammoniak som leder till försurning och övergödning förväntas bli tre gången mer från energianläggningar som resultat av nedbrytningen av lösningsmedlen i processen. Det behövs en objektiv utredning som är oberoende av energibolagen som givetvis skyddar sina intressen. Jag tycket att det fokuseras mindre på färdiga energieffektiva lösningar så som kombinerad värme och kraft, vind, våg, tidvatten och solkraft. Man frånskiljer sig från målet att bli fria från fossila bränslen och utvinningen av till exempel kol. Förespråkare för CCS försummar hela kärnproblematiken, vilket är användning av fossila bränslen och koldioxidutsläpp som följd. 6. Slutsats Efter avskiljning av koldioxiden transporteras den till noggranna utvalda lagringsplatser. Lagring ska ske i sedimentära berggrunder på minst 800 meters djup på grund av tryck- och temperaturförhållanden, det kan vara tömda olje- och gasfält, djupa saltvattenakviferer eller djupt liggande kolflötslar. Lagringsplatsen ska bestå av takbergart för att förhindra läckage till markytan eller havsbotten. Koldioxidlagringen bemöter en hel del utmaningar när det kommer till att industrialisera tekniken, transporteringen och lagringen. Det krävs enorm infrastruktur investering om man ska anamma och implementera för att det handlar om helt ny avfallshantering. Utmaningarna är inte bara ekonomiska men även geologiska, begränsade lagringsmöjligheter i all framtid. Just nu ser europeiska vetenskapsakademierna inte CCS som en lösning på grund av tekniska utmaningar och olönsamma affärsmodeller för genomförandet. Dels behövs det 100 stora 18 Greenpeace (2015). Koldioxidlagring (CCS).
- 8. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö anläggningar per år fram till 2040 och dels för att man inte fasat ut fossila bränslet som bidrar till den globala uppvärmningen. Nackdelarna med att koldioxidlagring är att marina ekosystemet kan få allvarliga konsekvenser om koldioxiden skulle läcka ut till havs. Lagringen är osäker och konsekvenserna förödande vid läckage som i sjön Nyos i Kamerun där 1746 människor och 3500 djur dog. Man blir inte av med kolkraft som FN har satt som mål, tekniken är för dyr för att tillämpas på befintliga kolkraftverk och tillämpning av tekniken i nya anläggningar skulle innebära 30- 35 procent ökning av kolförbrukning, mindre forskningspengar allokeras för att finna nya alternativa fossilfria energikällor. Den globala uppvärmningen som pågår tar inte hänsyn till politiska beslut eller att tekniker ska utvecklas fullt ut. Processen av uppvärmningen pågår snabbt, något måste göras och omgående. Expansion av befintliga energieffektiva lösningar är att prioritera än att vänta på något obeprövat i full skala.
- 9. Vindenergi Campus Gotland – Energi och Miljö Referenser Bok Everett B., Boyle G., Peake S., Ramage J. (2012). Energy Systems and Sustainability: Power for a sustainable future. 2nd ed. Oxford: Oxford university press, 2012. Webbsida Annebäck, K. (2018). ETC. Preem vill minska utsläpp med koldioxidlagring. Hämtad 201810-05 från: https://www.etc.se/klimat/preem-vill-minska-utslapp-med-koldioxidlagring Engström (2008). Naturvårdsverket, Vad händer med klimatet?. Hämtad 2018-10-03 från: https://www.naturvardsverket.se/Documents/publikationer/978-91-620-8368-7.pdf Global Greenhouse Warming (2018). Marine CCS. Hämtad 2018-10-05 från: http://www.global-greenhouse-warming.com/marine-ccs.html Greenpeace (2015). Koldioxidlagring (CCS). Hämtad 2018-10-05 från: http://www.greenpeace.org/sweden/se/klimat/Motverka-falska-losningar1/ccs/ Origin energy (2015). About energy, what is coal?. Hämtad 2018-10-03 från: https://www.originenergy.com.au/blog/about-energy/what-is-coal.html Rosell, E. (2015). Är koldioxidavskiljning och lagring nödvändigt för att uppnå klimatmålet? : en översikt ur ett globalt, europeiskt och svenskt perspektiv. Kandidatuppsats, Uppsala universitet. Hämtad 2018-10-04 från: http://www.divaportal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A851425&dswid=8563 Wikipedia (2017). Geologisk lagring av koldioxid. Hämtad 2018-10-03 från: https://sv.wikipedia.org/wiki/Geologisk_lagring_av_koldioxid Woodford, Chris (2018). Carbon capture and storage. Hämtad 2018-10-03 från: https://www.explainthatstuff.com/carbon-capture-and-storage.html