《直接空气捕获：实现净零排放的关键技术》赛迪摘译.pdf

- 1 - 2027“4 27 -./012ABCDE12F5 到2030年，直接空气捕获的二氧化碳可 9000 /年， 为7700 /年。到2040年， 将 到6.2 。 到2050年， 将 到9.8 。2020 2050年， 过直接空 气捕获将 捕获 120 二氧化碳， 时 碳捕获 的11。到2050年， 过直接空气捕获的二氧化碳将 碳排放 的13 Ł，其中64的二氧化碳将封存，并ˇ碳捕获ˇ封 存生 能源技术Œ同作用，以平衡 和“ 排放 ， 净零排放的能源ˆ˜。 到2050年，在直接空气捕获的二氧化碳中， 3.5 （ ı 的36）二氧化碳，将ˇ 气 合，用 生产合成碳 燃料， łœ空 用合成燃料， 将 年 Ł的œ空燃 料currency1。œ空运输 仍˝碳 的›具 性的行 ，而 生物质 直接空气捕集 单位百万吨 直接空气捕获 生物质 - 3 - 直接空气捕获技术将为œ空运输 提供为 多的减排方案。 在净零展 中 大对直接空气捕获技术的部署，意味着 2020 2050年，平均每年currency1 30多个年捕获100 的直接 空气捕获 厂。 部署将取决 其成 竞争⁄，以 碳能源和 消耗品的可用性。到2050年，直接空气捕获10 二氧化 碳，currency1要消耗 6艾焦耳碳能源（ 2），其中 currency1热能 能源ıcurrency1 的90。 627*89-./012A;AB （一）拓展直接空气捕获技术价值链 到2050年 到净零排放展 中 想的直接空气捕获技术 部署 平常困难，但并能做到。 就currency1要在接下的 年 平均每年“ 8座产能为100 二氧化碳/年的大直接空 气捕获 厂，在2030 2040年每年“ 50座大直接空气捕获 厂，在2040 2050年每年“ 40座大直接空气捕获 厂。 些 厂Œcurrency11700 3600 钢混凝铜和铝，以 300 700 ˆ 剂和固ˆ吸附剂用化 品。直接空气捕获的 研发 作主要集中在二氧化碳 剂和吸附剂方 ， 的找到能 耗更的替代品。 ˆ直接空气捕获的大 部署可能 对 氧化 市场成压⁄，而用 固ˆ直接空气捕获的胺吸附剂可由 - 9 - 氨和环氧乙烷生产。 净零展 ，到2050年，如每年要从大气中捕获近10 二氧化碳，可能currency1消耗 500 和 6艾焦耳能源。 2019年˛兰年的能源†口ı 。假如能源部˚太 阳能光伏，则currency1要 2.3 平方公里的区 ，主要用 放 太阳 能电˚板。 （二）直接空气捕获技术的能源需求 直接空气捕获 厂的能源currency1 作温 的˘˙巨大。从环 层 ， 靠可ˆ生电⁄运行将常具 吸⁄。 的 商用技术，电⁄ 能为钢铁行 和铝行 提供500℃多 的 作 温 。电煅烧虽ˇ在兴 ，但 仍 3 技术成 的 平，„ Łcurrency1 时能‡入大 的商 运行。 ， 多可ˆ生技术‹能›提供温（ 150℃），但用 中 温 艺的技术˘ł少。 固ˆ直接空气捕获技术可用热 地热太阳能生 质 燃料等多种可ˆ生能源供电。而对 ˆ直接空气捕获技术， 的 温要Ł 同 的 性， 其 能用碳燃料， 例如，生 烷fi可ˆ生电解 。大 ˆ直接空气捕获 厂在 时均 用 气进行供热， currency1借助 可捕 获 气燃烧过程中产生的二氧化碳。 种集成方‚在保 ˝碳 - 10 - 的同时，也大幅 厂的 ˆ排放 。而，ƒ 种 提供 温能⁄的可ˆ生能源‹可能将 过程中的排放至接近 零，从而›大 地提升˝碳⁄和 的 入源。 进大 电煅烧技术的商 化，对实现 ˆ直接空气捕获 厂完 ˘靠可ˆ生能源进行运营而 ，常重要。 （三）脱碳的碳足迹和成本 作为 减 气fl变化的解决方案，直接空气捕获在“ 运营和 环 成的˘˙，对 提升 技 术的价 至 重要。ˇ 原„，除碳能源 ，利用 其能源为直接空气捕获供电均 意 。 „ ，currency1要以生 ı 化直接空气捕获技术的˝碳 。但其 取决 多„”，如 ˜ 其 的fl 地 „和利用的变 ，以 排放和˝碳的时 。 ， ˝碳技 术的大多 生 ı 研究‹集中在碳捕获ˇ封存生 能 源fi生 生产过程中的碳利用。 少 生 ı 可用 直接空气捕获。其中大多 研究均发现，直接空气捕获ˇ封存 ˝碳技术， 利用碳能源为直接空气捕获供电时， 可 以实现减碳。对 ˘˙ 气和电 电⁄的直接空气捕获ˇ封存， ˝碳 将 60 对 利用 气燃烧 热捕获二氧化碳， 且在 下，˝碳 可 90。对 ˘靠碳热源的直接 - 11 - 空气捕获ˇ封存，其生 ı排放 在很大程 取决 地电 的碳排放⁄ 。如 用碳fi 电⁄，˝碳 将 97。 ˝碳成 着˝碳 的提 而。 电⁄ 过电 提 供时，其碳排放⁄ 对›ƒ˝碳成 的˘˙›大，尤其 过 热 等电热技术产生热 时，其性能˜ 将取决 地气fl，就 技术成 6至11 的技术而 ，性能˜ 范 2.4至5.8。 直接空气捕获ˇ封存 用能源的碳排放⁄ ， 的益可 到 布‚和集中‚能源的˝碳。 （四）水和土地足迹 ˇ其˝碳方法比，直接空气捕获 厂的 和地 对 。过，它们可以˘˙直接空气捕获技术 其能源的fl 。 currency1为“ 获⁄的‹， ˆ直接空气捕获技术从大气 中捕获每 二氧化碳currency150 固ˆ直接空气捕获可以从空气 中提取 二氧化碳，从大气中捕获每 二氧化碳currency1˝›0.8 2 。ficurrency1 范 在ł大程 取决 直接空气捕获技术 ı 温 和湿 ，以 ˆ直接空气捕获 用的 。 直接空气捕获的地 要少 其˝碳方法的地 ， 尤其fl些˘靠生 质˝碳的方法。 › ，如每年从大气 中捕获100 二氧化碳， ˆ直接空气捕获 厂currency1要大 0.4 平方公里的地，固ˆ直接空气捕获 厂currency1要1.2至1.7平方公 - 12 - 里的地。比 下， 兴的变电吸附（ESA-DAC）技术currency1要的 地 可能 更少，每– 二氧化碳的捕获 currency10.02平方公 里的地。 将成为变电吸附直接空气捕获的 currency1。但 由 的技术成 太， 法 化对其进行大 部署的 ⁄。对能源的fl 也 大幅 直接空气捕获的地 ，地热 每年捕获每– 二氧化碳currency1要 1.5平方公里的地，太阳 能光伏每年捕获每– 二氧化碳currency1要 23平方公里的地。 C*,-./0DEFG （一）不同地区的捕获成本 直接空气捕获已在欧洲和†美进行 ‡范。 ˇ现 中现 和 中二氧化碳输 和封存‹Œ 的可能性， 个地区常合‚更多的直接空气捕获‹。 其具 成 竞争⁄的地区还包括“†中„等具 可 ˆ生能源⁄的地区，中„”等 气价‰的地区，以 日 等对二氧化碳利用和碳循环经济 ⁄ 兴的地区。 在 些地区，直接空气捕获的成 †（CAPEX） 以 能源和二氧化碳的价‰而 同。要 到净零展 中的 直接空气捕获部署， †要大幅下，ˇ2020年比， 2030年下49 65，2050年下65 80。在地区方 ， - 13 - 由 原料和 成 ł，中国中„”和†的 † 将 欧洲和美国。 气源ˆ˜地区的 气价‰ 欧洲和美国，而欧洲美国和日 的二氧化碳价‰ 其地区。 些„”‹将 ，2020 2030年 过 直接空气捕获进行碳捕获的地区成 下31 43，2030 2050年下10 24。 在包˘碳价的 下， flƒ地区‹ 可能以 100 美元/ 的价‰直接从空气中捕获二氧化碳，而中„地区的直接空 气捕获成 将 50美元/ ， 要˙ † 气和电⁄价‰等„”。巨大的可ˆ生能源⁄以 ›fi的发电和 供热实用技术，可大幅直接空气捕获成 。到2050年，在碳 价 250美元/ 二氧化碳的 下，直接空气捕获在 由太 阳能光伏提供热⁄fi由˚地和 电提供可ˆ生电⁄的地区 将实现˝利。 （二）能源需求 具 ł 可ˆ生能源⁄的地方›合“直接空气捕获 厂，尤其以˝碳为 ˛且具 大 二氧化碳封存⁄的地方。 可ˆ生能源也具 ƒ程 的fl 性，而，可ˆ生能源发 电和供热能⁄能 ˇ，若完˘靠可ˆ生能源，将 直接空 气捕获 厂的利用。能可以确保直接空气捕获 厂的 - 14 - 运营，但 ˜œ的 成 。也可以 用其可ˆ生 能源为直接空气捕获供电，包括“地热和 ⁄发电生 烷和 光太阳能。 可ˆ生热⁄和电⁄的生产 „地区而 。假如某 地区 ł 的可ˆ生能源⁄时，可 合地利用 其变 等 多„” 合对直接空气捕获进行大 部署，例如， 地区 的 市化程 如 ，以 存在˚ ‹地生‰˜œ和 保 区等。国际能源署在近 中指†， ⁄源在 大多 地区ł为ˆ˜，包括美国中部 美洲 部地区 国和 兰，太阳能源在的 布ł为 ，例如，美国 部 美洲„部中„和 大利„部地区。 将直接空气捕获‹ˇ能›利用 热的现 产和‹ fl 在 ，可以为直接空气捕获 厂提供 个供电方案。 热的源包括发电厂 厂 热电产厂合成燃料生产和 化过程以 Ł。 Œ电地热电和 电等也可为直接空气捕获供电。大 多 地热发电厂位 美国和 的 以 日 和 ， 多 ⁄发电厂位 美洲„欧/大˚和中国 部。Œ电 主要位 美国„部欧洲中国„ 和日 。 （三）二氧化碳的利用与封存 - 15 - 从空气中捕获到二氧化碳–，可以将其封存在地下 以永久 清除，也可以进行直接fi接利用。 运营中的18座直接 空气捕获 厂中，只 座将二氧化碳封存在 的场 ，其 16座‹ 集二氧化碳供附近的 ‹利用。 ˝碳currency1要实现对二氧化碳的永久封存。大多 化二氧化 碳用‹ 二氧化碳›ƒ重 释放到大气中。但对二氧化碳 的利用仍将 的气fl 益，尤其 用途 具 可扩展 性用 碳能源fi取代 生 ı排放 更 的产品时。在 实现净零排放的˝碳 中，大气中的二氧化碳›ƒcurrency1要取代对 化石碳的用。虽在fi 下，利用二氧化碳可以 气fl 益，但 法取代二氧化碳封存，而只能作为 。为实现 气fl ˛， 还currency1要在更大范 内进行技术部署。 国 际能源署的净零排放展 ，在捕获的 二氧化碳中，大 95 的二氧化碳‹将封存，而利用。直接空气捕获的二氧化 碳可封存在ı部 ˘ 层 ł的气œ以 包括玄武岩在 内的其岩层中。在2050年， 过直接空气捕获可获⁄9.8 二氧化碳，其中6.3 二氧化碳将永久封存， 的3.5 二氧化碳将利用。 HIJ*,-./0; - 16 - （一）大力支持直接空气捕获技术 直接空气捕获技术在实现净零 ˛方 的重要作用 多的国 可，且获⁄‰ 和‡。˚2020年初以， 布 为直接空气捕获研发和部署提供的 已 近40 美元， 直接空气捕获头部企 已筹集 1.25 美元的 。 中 的直接空气捕获‹Œ 9座。如 些 均ˇ常运营，到2030 年，直接空气捕获能⁄ 到300 二氧化碳 Ł， 捕获的380多倍，但 为净零展 currency1部署 平的 3.4。 支持直接空气捕获的国家日益增多。先 直接空气捕获 研究开发‡范和部署的国和地区包括 拿大欧盟 国 和美国。 大利日 挪威等国也在积 直接空气捕获 的发展。 直接空气捕获的私人投资日渐高涨。包括清洁技术 险‡ （Breakthrough Energy Ventures）Prelude 险‡公司和 碳 （Lower Carbon Capital）在内的各大 ‡ 构纷纷 ‡初创企 和已实现空气捕获二氧化碳的成 企 。 些 私人‡可 进大 的技术用， 兴技术的 险，并可 在没 其˝碳ˇ封存激励措‹的 下˘推‚直接空气捕 获技术的发展。ˇ 同时，开发和部署直接空气捕获技术的 - 17 - 商 合作伙伴 ˜和协议也大 多。 （二）直接空气捕获的经营模式 通过高质量脱碳平衡排放。 多的‰府和企 布 净 零 ˛，成 的碳产品市场对˝碳解决方案的兴和currency1也日 益 大。对 多企 而 ，要实现其气fl ˛，就currency1要 取某 种‚的减排，以平衡碳排放。 技术的˝碳方法‹ł为 昂†，但经 –， 质 的技术仍能吸企 进行用。直 接空气捕获企 ˇ在 愿意 付ƒ务费用的个人和企 提 供商 务，替们将二氧化碳从大气中清除并封存 地下。 务的价‰ 购买的清除 ，从 600 到1000 美元/ 二氧化碳 等，但并ƒ ł大 商 易的价‰详 。 出售用于 用 的二氧化碳。大多 运营中的直接空 气捕获‹‹ 过销售捕获的二氧化碳获⁄ 入，包括用 碳酸 饮料生产和大棚种植。 二氧化碳›主要的 用化肥生 产和提 石 ，ƒ的二氧化碳大 用 则化 品燃料和“ 料的生产。尽 其中 些用途可二氧化碳 封存，但其 大多 ‹ 二氧化碳在短内释放到大气中。 原„，为实现净零 ˛，逐渐开始要 些用中 利用 的二氧化碳必须生 fi从空气中捕获的。 ，挪威合成 燃料（ Norsk e-fuels）等众多公司ˇ在开发利用直接空气捕获二 - 18 - 氧化碳成合成燃料的技术，但其 艺常昂†，成 化石燃 料的五倍以。要 些燃料成实现商 化，currency1要进 的创 和‰ 成 。 （三）部署直接空气捕获技术的 大 1开展 化‡范 必须尽 开展直接空气捕获技术 化‡范，以减少ƒ部 署和成 的确ƒ性。要 中的大 ‡入运营， 至 重要，„为其将为直接空气捕获技术和供链提供知识， 并为ƒ的 铺平道 。ƒ税 抵免等 针对性的‰ 对直接空气捕获‹的 ‡，包括提供“ 助 和运营 贴。还可以 过排放易框架fi˚愿碳易市场等市场 进 行 。 2 进 ˆ价 链创 创 对直接空气捕获技术成 并 快其商 化用为 重要。直接空气捕获技术的先创 currency1包括“借助 兴的 技术以 能›在中温下ˆ生 剂的创 ， 二氧化碳 currency1的能耗。在 ˆ直接空气捕获技术方 ，推进 程成 和市 场 以实现可ˆ生 温热能，›大 地提 ˝碳⁄，并为 从 气中捕获二氧化碳的 提供替代方案。大 利用空气捕获二氧化碳的成 ， ł利用合成燃料实现成 - 19 - 。短内， 研发和部署 †，推‚国和层 直接空 气捕获技术创 至 重要。„ ，尽 ƒ必 针对直接空气 捕获，但很多举措‹具 直接空气捕获技术和推‚成 的巨大⁄。 3确ƒ和开发碳封存技术 直接空气捕获从大气中进行大 ˝碳的⁄取决 地质封 存的开发和可用性。尽 封存的二氧化碳源 供大 ， 但确ƒ 和开发 ƒ二氧化碳封存场地可能就currency1要5 10年， 具ˆ取决 地„位 和现 的可用性。如能大幅 对二 氧化碳封存源开发的‡，封存能⁄可能 妨碍直接空气捕获 以 其碳捕获碳利用ˇ碳封存用在净零 中的贡献。 在 多地区， ł地质源Łƒ 开发的地区，各国 ‰府在确ƒ和开发二氧化碳封存技术方 发挥主 作用。‰ 重将包括“在 的 下开发和发布二氧化碳封存地 集。美国地质 查局和能源部ˇ其 构和‰府合作提供技术 知识，对二氧化碳封存源进行 。为二氧化碳封存 ‹的商 性开发提供激励措‹，包括 过直接 fi 运营 。“立健的法 法 框架，确保对二氧化碳封存场地 进行妥善fl 和运营，同时保 安性 和二氧化碳的长封存。 4ƒ国际 证和Œ算方法 - 20 - 为直接空气捕获ƒ健且透明的国际 证和Œ算方法至 重要， 将推‚直接空气捕获‚入监 的碳市场，并为ˇ 的减排和˝碳 ⁄。其中包括对直接空气捕获‹进 行生 ı 的 行方法，›好能› 地ˇ其˝碳fl 进 行比ł。包括欧盟 国和美国在内的 多国和地区‹已经 过 的国际倡议开始着手ƒ直接空气捕获技术 证和Œ算˛ 准。协 些 作对 进各国和各地区 成 至 重要。 但‰府气fl变化 委员 ›近提†的国温室气ˆ清单指 并ƒ包˘Œ算方法，„ 由直接空气捕获 的碳 解fi碳 消除 ‹ 法 入国 中。 扩大直接空气捕获技术‡ 的 个主要 碍。 5 在净零 略中的作用 着 多的国和企 开始承诺实现净零 ˛，决 转而 注如 将 些承诺转化为明确和可靠的‰ 行‚和 略。 currency1为“， 少 国和企 ƒ 实现净零 ˛的详细 略 fi ，但 人‹ 着 个Œ同的 问 ，就 些 略 在多大程 currency1要˘˙˝碳方法以 直接减排。 从范 内，˝碳 将在实现净零 ˛发挥重要 且可fi缺的作用。在国fi地区层 ，˝碳的作用将截同， „为各国 取同的 实现净零排放， 排放 ˇ˝碳 - 21 - 的›ƒ平衡将取决 多种„”，包括从重行 直接减排 的 和 ，到 ˚fi技术˝碳方法的成 和可用性。 6开展国际合作 对 直接空气捕获技术方 的国际合作，可 过Œ享知识和 减少重复研究 作推‚快速部署并成 。国际合作还可以 进直接空气捕获技术生 ı 方法的开发ˇ协 。国际能 源署等国际组织，以 “创 ”（Mission Innovation）组织提 †的˝碳 清洁能源部长 议碳捕获碳利用ˇ碳封存倡 议温室气ˆ研发技术合作 等倡议，可为知识Œ享和协作提 供重要平台。世 银行欧洲复兴开发银行和洲开发银行等国 际 融组织，可 各国的贡献和气fl ˛对 兴市场和发展中 经济ˆ直接空气捕获‹的‡ 以 。 译自Direct Air Capture A key technology for net zero, April 202 by the International Energy Agency IEA 译文作者工业和信息化部赛迪研究院 李丹 联系方式13911410362 电子邮件lidanccidthinktank.com - 23 - 编 辑 部赛迪工业和信息化研究院 通讯地址北京市海淀区紫竹院路66号赛迪大厦8层国际合作处 邮政编码100048 联 系 人蒯佳佳 联系电话（010）88559658 18201126359 传 真01088558833 网 址www.cidgroup.com5 电子邮件kjjcidgroup.com 部 部 地方 和 化 部 部