特稿/我國宜發展碳捕捉封存技術以突破減碳困境/智庫論壇/國家政策研究基金會副研究員 胡思聰

中央日報 – 2012年1月5日 上午9:50

我國2005 年的二氧化碳排放量約為2.6億公噸,與1990年排放1.1億公噸比較,每年增加排放率為5.5%;近五年來政府力行減碳努力,增加率降為2%,2010年排放量約為2.9億公噸。近20年來,我們的碳排放量約占全球總排放量之1%~0.8%之間,排名在前22 位附近。目前我國擬訂的減碳期程與目標為2016年至2020年時減至2005年排放量,2025年減至2000年之量;2050年達成減至2000年排放量之半。就目前社經發展及能源需求增加趨勢而言,2050年的減碳幅度幾為一般情境排碳量的17%而已,也就是需要削減83%的碳量。這麼大幅的削減目標,不論就技術實務面或社會經濟面,都有很高的難度。

 我們雖非《京都議定書》簽約國,但因外貿為總體經濟的主要動力,經濟實力又動見觀瞻,是以為了避免二氧化碳排放成為經貿的絆腳石,並考量國家能源的永續與安全,節能減碳與低碳能源是我們無悔的選項。2008 年6 月行政院通過「永續能源政策綱領」,其中揭示政府將加強節約能源、提升能源效率、增加使用再生能源、強化低碳能源用於發電的占比等措施。尤其未來碳稅、碳交易或對非減碳標籤產品設限,極可能成為國際間對減碳不力的貿易處罰或制裁手段,屆時我們更無法不面對減碳的強大壓力。因此,有必要對碳捕捉與封存技術(Carbon dioxide capture and sequestration/storage, CCS )加強研發與建制。

 過去用於煉油與燃煤電廠二氧化碳排放的捕捉與封存技術(CCS),近十年來深受各國重視,並被IEA評估為減排的重要手段。CCS原是利用於化石原料轉化能源的過程,以之捕捉技術分離出二氧化碳,再經壓縮輸送至封存區貯存;是目前技術可行性最實用化與產業化的減碳技術,也是目前國際間推行綠色新政(green new deal)的重要指標技術,更是IPCC認定最具潛力的減碳機制。亞鄰國家,南韓於2010 年7月宣布10 年間將投入19.2 億美元進行CCS的技術發展;日本從2008 年起5年投入80 億美元加速推動潔能與減碳各項方案,並成立日本 CCS公司進行相關研究;中國大陸過去數年已投入資金扶植CCS產業,更積極技術研發合作。我國推動CCS 技術研發,不但具有減碳指標意義,亦可提高減排的科技水準,帶動相關產業。

 CCS 由碳捕捉(capture)、輸送(transportation)與封存(sequestration /storage)三項工序所組成,碳捕捉技術又分為「燃燒後」、「燃燒前」及「富氧燃燒」三類;由於碳捕捉占CCS成本約70%,因此技術研發以「提高捕捉效率及規模,並降低捕捉成本」為重點方向。燃燒後捕捉主要於燃燒鍋爐及氣渦輪發電設施聯結,優點在於可應用於既有電廠機組改裝,導入速度較快;但由於煙氣CO2 濃度低,捕捉技術費用相對偏高。我國若欲快速切入燃燒後碳捕捉技術,可結合國內現有研發單位及資源,以既有火力發電廠進行機組改裝及系統整合,可據以推動火力發電廠有效之碳減排。

 輸送(transportation)是CCS 程序中非常關鍵而攸關運作成本最高的,通常分為陸域與海域(離岸)輸送。目前輸送技術主要以管線為主、車載或船載為輔,視捕捉與封存場址間既有設施及輸送成本而定;歐陸有以鐵路搭配船運的輸送規劃。車載與船載二種輸送方式,對大規模的減碳並不經濟也不節能。我們台灣過去曾有陸上及離岸天然氣輸送管線建設經驗。利用管線輸送的成本,在300 公里距離內極具競爭力;台灣南北縱深約400 公里,因此碳捕捉後利用管線輸送,應是我們CCS 最佳配套工序的優先選擇。

 二氧化碳封存(sequestration)有地質封存(geological storage)、海洋封存(ocean storage)及礦化封存(mineralization)三種選項,國際間普遍以地質封存為現階段的最佳選項。在地質封存技術中,有 CO2-EOR、CO2-EGR、廢棄油氣田、深部地下鹽水層及難開採煤層等之選項。其中CO2-EOR的技術專利於1952年誕生,已屬商業化成熟技術,係將CO2 灌注進入產能衰竭低落的油田,將其中殘存的油氣逼採出來。至於以灌注氣體為主的CO2-EGR 、難開採煤層、深部地下鹽水層封存的技術均處於實驗階段。因此,就封存技術發展而言,地質封存的注儲技術相對成熟;國際間目前所重視的發展重點為封存「場址選擇」與「風險評估」,以及量測、監測、驗證技術MWV(Measurement, Monitor, Verification )及功能安全評估(Performance/Safety Assessment, PA/SA),封存後不允許明顯逸散。

 歐美等先進國家已規劃在2014~2020 年間啟動CCS 技術商業運轉,2050年時,所有減碳技術中,CCS將獨占20%的貢獻量;若缺CCS的貢獻,減碳總成本將至少提高79%,屆時國際間的減碳壓力與技術競爭勢必大增。CCS 技術發展須以實用化與產業化為依歸,在進入商業化運轉之前,必須經過技術研發、評估及確認封存潛能、並由小規模CCS 逐步放大至大型CCS運轉操作驗證等步驟。對於目前有相當幅度技術落差的我們而言,迎頭趕上顯然是一刻不容緩的艱鉅挑戰。CCS法規與技術部份我們必須積極投入研發及建置外,封存場址的調查篩選及所有權、優先權宣告作業以及環境管理與封閉管理機制,都需要長期的規劃。

 我國「永續能源政策綱領」已將CCS納為減碳的重要技術手段,初期的技術發展與驗證,需要積極投入資源與資金,但就長期而言,CCS 技術的實用化與產業化,須植基於政策法規與市場機制的建構上,這樣我國的減碳目標才能有落實的機會。若以台西沈積盆地或深部鹽水層作為封存場址,利用港口船載或管線輸送之方式,應該是我們台灣減碳的契機。目前的地質調查分析顯示,封存量約有40億至60億噸的容量,足敷我國數十年減碳所需容積。若能成功的推動CCS技術,我國當能突破減碳的困境,大幅降低二氧化碳排放量,確保在新源時代過渡期間,得以持續利用可減碳的化石能源,維持我國能源的穩定供應。

【中央網路報】

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