如果储存二氧化碳也能让我们的家变暖呢-

时间:2020-01-10 18:29 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

如果储存二氧化碳也能让我们的家变暖呢-

世界气象组织在2019年11月的报告中确认,大气中的二氧化碳水平继续飙升,被科学界认为是全球变暖的主要原因。

造成这一增长的主要原因是人类引起的工业和经济活动,每年全世界排放约350亿吨二氧化碳(350亿吨),除此之外,我们还必须加上森林砍伐和土地城市化的影响(每年60亿吨)。

植物和海洋吸收了超过一半的二氧化碳,确实发挥了它们作为自然汇的作用,但过剩的二氧化碳年复一年地继续在大气中积累,并导致二氧化碳水平不断上升。

地质储存?

显而易见的强制性解决方案是降低我们的二氧化碳排放。这意味着在开发替代能源和载体(太阳能、风能、地热、生物质能、水力发电、氢等)的同时,我们对化石燃料(石油、天然气、煤炭)的使用将大幅减少。

然而,这种变化不会在一夜之间发生,需要相应的措施,其中之一是捕获大气中的二氧化碳并将其深埋于地下,即碳最初的来源。这项技术被称为二氧化碳捕获与封存(CCS)。

CCS技术包括捕捉工业工厂烟气中的二氧化碳,然后通过一口专用井将其注入地下深处(1000米或更深)。气态的二氧化碳在注入前被压缩成更密集的状态(但仍然比水轻),因此可以大量注入。储存地点是经过精心挑选的,这样二氧化碳就会被永久地封存起来,而且通常是由多孔的储集岩构成,储集岩的颗粒(孔隙)之间含有盐水(不能饮用)。它的上方覆盖着一层不透水的帽岩,阻止二氧化碳上升到表面,而这些二氧化碳并没有被困在岩石孔隙中,也没有溶解在盐水中。

CCS技术已经得到验证,可以大规模部署。迄今为止,全球已有19个大型CCS设施投入运行,每年可减少约4000万吨二氧化碳的排放。尽管如此,CCS被证明是过于缓慢起步水平需要达到全球减排目标,这尽管40多年的运营经验和令人震惊的事实,气候模型专家指望CCS贡献14%的整体climate-solution包(经合组织/机构ETP 2017, p . 31)。运营成本和相对沉重的基础设施建设是造成这一局面的部分原因,也是缺乏政治支持的原因,但我们需要找到打破僵局的方法。

在过去的25年里,BRGM参与了多个CCS研究项目。然而,自2013年以来,BRGM及其合作伙伴一直在研究一种新的CCS方案,这种方案实施起来更简单,成本更低,适合缩小规模,因此可以在当地应用,以减少“小型”工业设施的二氧化碳排放。

为“小型”工业污染者提供解决方案

为了实现《巴黎协定》的目标,我们需要采取一系列的减排行动,而这与规模无关。在法国,目前二氧化碳排放量占全球排放量的比例略低于1%。公司每年?338吨),分为工业31%,能量转换和废物(CCS)的来源,可以解决,农业交通占31%,19%和19%的住房。

然而,将近84%的法国工业排放者是“小”的,即每年排放不到15万吨(150节)的二氧化碳,平均每年38节。尽管如此,当所有这些排放总量加起来,这些小的或非常小的排放总量每年大约有32公吨的二氧化碳,这是不容忽视的。

但是,这些地点分散在全国各地,使它们无法获得传统的CCS解决办法;为了将大量的二氧化碳运输到一个单独的、必要的远程储存地点,不可能将几个小型且昂贵的捕获单元集中起来。如今,CCS技术在世界范围内的应用,每年和每个地点储存的二氧化碳量约为100万吨,至少是法国等小型设施平均排放量的25倍。

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公司?存储结合加热:一个缺失的环节

的公司?溶解的解决方案,由BRGM, CCS技术,提出了一种新的方法是完全适应这些小工业排放。一个主要的区别是,二氧化碳完全溶解在深层含水层的盐水中,而传统的方法是将二氧化碳压缩成稠密状态。

为了做到这一点,水从深层水库通过生产井抽上来,然后在工业厂房捕获的二氧化碳溶解后,通过第二个注入井重新注入地下。这两口井合在一起构成了所谓的“双重线”,与用于深层地热开发的双重线相同。这种基础设施的相似性使得同时提取从水库抽水所含的热量成为可能。

与传统的CCS相比,这种地下协同储存二氧化碳和提取热量的技术提高了二氧化碳溶解操作的经济性,前提是回收的能量可以在当地进行利用。为建筑物提供供暖网络是利用产生的热量的一个很好的例子,不管这些建筑物是集体住宅还是个人住宅、服务设施还是公司大楼。通过这种方式,我们可以在为家庭供暖的同时储存工业用二氧化碳,而这一切都要归功于一种几乎无碳的能源,它取代了更传统、更不环保的供暖方式(供暖占法国二氧化碳排放量的近20%)。

公司如何?溶解作品吗

co2溶解的概念最初出现是因为它提供了管理存储站点的优势。事实上,用传统的CCS方法,由于大量注入二氧化碳而导致的油层压力增加需要对现场进行持续监测,以确保其不超过一定限度。二氧化碳溶解法通过抽取和注入相同数量的水来避免任何压力的增加。

同样地,当二氧化碳以溶解状态而非气态注入储集层时,我们避免了二氧化碳自然上升的趋势,也就避免了二氧化碳向地表泄漏和用于饮用水供应的浅层含水层污染的潜在风险。含有溶解的二氧化碳的水实际上比水库的水密度稍微大一些,并且倾向于下沉到水库的底部。这反过来又减少了对可能的优先逃生路线,即井和不渗透岩石覆盖严格控制的需要。

与传统CCS技术相比,它的另一个优点是简化了基础设施,使其适合当地应用,从而避免了建造管道网络将二氧化碳从排放工业场所输送到储存场所的需要。

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案例研究:法国的真正潜力

为了将二氧化碳溶解技术应用于工厂,必须满足两个基本条件。

首先,工业厂房地下必须具备必要的水文地质和热特性,才能进行地热开发;一般情况下,泵注流量为200 ~ 350 m3/h,水温为40 ~ 90℃。

其次,不能超过溶解CO2浓度的溶解度极限(约为50 kg CO2/m3水),以保证CO2以完全溶解的形式(即无气泡)储存。这些技术限制意味着,注入的二氧化碳量必须保持在每小时10至17吨以下,而水流率值与上述值相同,相当于每年最大储存能力约为150节二氧化碳。这就解释了为什么这项技术适用于上文提到的小型排放者,从而为工业部门提供了低碳前景,而工业部门目前几乎没有其他的选择。

为了更好地了解在法国各地部署二氧化碳溶解技术的潜力,绘制了二氧化碳排放量低的工业场地(每年少于150 kt),并将其与具有地热潜力的深层储层区域叠加(蓝色部分,见地图)。在这些广泛分布于法国各地的站点中,437个位于蓝色区域,因此可能与二氧化碳溶解方法兼容。这些地方每年排放约17吨二氧化碳,占法国工业排放量的12%以上。小的行动结合在一起可以产生显著的效果。

储存这些排放物不仅会大大改善这些工业的碳足迹,而且利用地热能作为取暖手段从而取代化石燃料的额外优势将进一步减少环境费用。

正在进行的工作旨在准备在现有的地热双重态中进行第一次二氧化碳注入试验。这将验证二氧化碳溶解概念的本质,特别是通过测试注入装置和连续监测注入井水中二氧化碳溶解的方法。下一步将是在一个工业现场实施第一个完整技术的演示。

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