Transporte y almacenamiento del CO 2 : diseño, barreras y precursores

Transcripción

1 RED SUMAS: Sustentabilidad energética, medio ambiente y sociedad Transporte y almacenamiento del CO 2 : diseño, barreras y precursores II Encuentro Red SUMAS noviembre, 2016 CIICAp, Cuernavaca, México Helena Cabal CIEMAT Departamento de Energía Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos 1

2 CONTENIDO I. INTRODUCCIÓN A LA CAPTURA, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE CO 2 II. PROYECTO COMET SOBRE TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE CO 2 Figura: Informe especial del IPCC. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono. Resumen para responsables de políticas. Informe del Grupo de trabajo III del IPCC. 2005

3 INTRODUCCIÓN Formas de mitigar el cambio climático Mejorar la eficiencia y el ahorro energético Usar combustibles bajos en carbono como el gas natural, el hidrógeno y el combustible nuclear Desarrollar e incorporar tecnologías renovables Aplicar técnicas de geoingeniería como la repoblación forestal Captura y almacenamiento de CO2 Estrategia Nacional de Cambio Climático

4 INTRODUCCIÓN Captura y Almacenamiento de CO 2 (Carbon Capture and Sequestration) Captura Almacenamiento CO2 Captura, Transporte y Almacenamiento de CO 2 (Carbon Capture, Transport and Sequestration) Captura Transporte Almacenamiento CO2

5 INTRODUCCIÓN: Captura Post-combustión Combustible & Aire Vapor Caldera Turbina Emisiones Electricidad Captura CO 2 Absorción Adsorción Membranas Pre-combustión Compresor Combustible & Aire CH 4 +H 2 O CO+H 2 Coal CO+H 2 CO+H 2 H 2 +CO 2 Reformador/ Gasificador Catalizador CO 2 Separador Absorción Adsorción H 2 Electricidad Turbina

6 INTRODUCCIÓN: Captura Combustión oxifuel combustible Aire Separación O 2 Caldera Emisiones vapor Captura N 2 Turbina Electricidad CO 2 Separación industrial Aire/O2 Compresor Combustible Proceso & Separación CO 2 Compresor Materia prima Gas, amoniaco acero

7 INTRODUCCIÓN: Captura Fuente: The global Status of CCS SUMMARY REPORT. Global CCS Institute

8 INTRODUCCIÓN: Transporte Ceoducto CO 2 capturado Compresor Tanque Camión Inyección CO 2 almacenado Condiciones de transporte por ceoducto: supercrítico Fuente: U.S.DOE

9 INTRODUCCIÓN: Transporte El más largo 803 km, 20MtCO 2 /año El más antiguo, 44 años 3500 km Marino Fuente: Technical and Economic Characteristics of a CO2 Transmission Pipeline Infrastructure. Joana Serpa, Joris Morbee, Evangelos Tzimas. JRC IE. EUR EN

10 INTRODUCCIÓN: Almacenamiento Inyección en forma condensada en una formación rocosa subterránea Formaciones rocosas porosas que retienen o que han retenido gas natural o petróleo anteriormente 1. Yacimientos de petróleo y gas agotados 2. Recuperación mejorada de gas y petróleo (EOR) 3.a Acuíferos salinos marinos (>1000m) 3.b Acuíferos salinos terrestres 4. Recuperación mejorada de metano en vetas de carbón Fuente: Informe especial del IPCC. La captación y el almacenamiento de dióxido de carbono. Resumen para responsables de políticas. Informe del Grupo de trabajo III del IPCC. 2005

11 INTRODUCCIÓN: y uso del CO 2 Usos directos del CO2 Recuperación mejorada de petróleo (EOR) Disolvente prod. químicos, alimentación, limpieza en seco Tratamiento de aguas Bebidas carbonatadas Envasado de alimentos Invernaderos Usos biológicos mejorados Crecimiento de microalgas Fertilización Aplicaciones químicas Fotosíntesis artificial En 2012, la tasa aproximada de utilización de CO 2 era de 120 Mt de CO 2 al año en todo el mundo, con exclusión de su uso con fines de recuperación mejorada de petróleo Fuente: Usos del CO2: un camino hacia la sostenibilidad. PTECO2, 2013

12 PROYECTO COMET 1 Enero Diciembre participantes 7 países

13 PROYECTO COMET FUENTES SUMIDEROS Dónde? Cuánto?? Cuando? Modelo energético Dónde? Cuánto? WP Base de Datos de emisiones de CO Con qué? Modelos nacionales TIMES + Modelo COMET SIG y mapas

14 PROYECTO COMET: WP2 Emisiones y proyecciones Ejemplo base de datos Nombre Sector ton CO 2 (2010) ton CO 2 (2009) ton CO 2 (2008) ton CO 2 (2007) ton CO 2 (2006) ton CO 2 (2005) Y X A.G. CEMENTOS BALBOA Cement Plant , , Escenario PIB Mitigación Fuente: proyecto COMET Conservador Alto 40% Mitigación alta Alto 80% Sin captura Alto 40% Bajo crecimiento y alta mitigación Bajo 80% WP5 Cruzando fronteras Alto 40%

15 PROYECTO COMET: WP2 Emisiones y proyecciones Captura Fuente: Moroccan-Iberian energy systems development scenarios and integrated cost effective CO2 source-transport-sink combinations. WP5 COMET Technical Note 5.5. A. Kanudia, M. Gargiulo, M. Labriet, G.C. Tosato, J.P. Gouveia, J. Seixas, P. Fortes, H. Cabal, Y. Lechon, M. van den Broek, J. Carneiro. 2012

16 PROYECTO COMET: WP3 Ubicación y capacidad de los sumideros

17 PROYECTO COMET: WP3 Ubicación y capacidad de los sumideros Criterios de evaluación de los sumideros Calidad del almacenamiento a la inyección: porosidad, permeabilidad, inyección Calidad del sellado: grosor, litología y homogeneidad Capacidad del almacenamiento: capacidad total de CO 2 disponible. Alta calidad: >50Mt, media: 5-50Mt, baja: <5 Mt Propiedades del sumidero: abierto o cerrado Otros recursos naturales afectados por el almacenamiento: recursos de agua consumible, depósitos estratégicos de gas, Cuestiones medioambientales y sociales en la zona: proximidad a poblaciones o zonas protegidas Calidad de la información recogida sobre el sumidero Calidad de formación Calidad del sellado Capacidad Estructura Recursos afectados Medioambiente Calidad Peso Info Total Valor Calificación Alta

18 PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO 2 1. Integración en SIG de las fuentes (WP2) y los sumideros (WP3) y definición de clusters 2. Incorporación del uso de suelo, geografía física y social y áreas de interés medioambiental 3. Definición de rutas entre fuentes y sumideros para el transporte 55 grupos de fuentes 29 grupos de sumideros Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO 2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora

19 PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO 2 1. Integración en SIG de las fuentes (WP2) y los sumideros (WP3) y definición de clusters 2. Incorporación del uso de suelo, geografía física y social y áreas de interés medioambiental 3. Definición de rutas entre fuentes y sumideros para el transporte Datos espaciales Pendiente Uso de suelo Red de carreteras Vías ferroviarias Tuberías Recursos agua Puertos Fuentes de CO 2 Sumideros de CO 2 Fuente: Planning CCS Development in the west Mediterranean. Boavida et al. Energy Procedia 37 ( 2013 )

20 PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO 2 1. Integración en SIG de las fuentes (WP2) y los sumideros (WP3) y definición de clusters 2. Incorporación del uso de suelo, geografía física y social y áreas de interés medioambiental 3. Definición de rutas entre fuentes y sumideros para el transporte Coste de superficie Coste de la distancia a cada sumidero Fuente: COMET Technical Workshop: Bridging the gap in CCS infrastructure: Results from European projects. Paolo Mesquita. Universidad de Évora

21 PROYECTO COMET: WP5 Sistemas energéticos nacionales y modelización Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO 2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora

24 PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras METODOLOGÍA Revisión bibliográfica Revisión de ceoductos y gasoductos Entrevistas con expertos Workshops con agentes implicados

25 PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras TECNOLÓGICAS Sinergias y precursores Larga experiencia en gasoductos y oleoductos terrestres y marinos Experiencia en transporte en la industria química, alimenticia y EOR Barreras Impurezas cambios T y P corrosión, deterioro, atascos Intermitencias cambios T y P corrosión Fallos incertidumbre en probabilidades e impactos Topografía instalación, mantenimiento, cambios T y P Soluciones: almacenamiento temporal del CO 2, redes de CO 2 y hubs controlan el flujo y minimizan los cambios en la composición, estaciones de bombeo, aceros de alta calidad, mejora en las envolturas, Aumento del coste e INVESTIGACIÓN, INVESTIGACIÓN, INVESTIGACIÓN

26 PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras NO TECNOLÓGICAS Sinergias y precursores Legislación existente en transporte de hidrocarburos En Europa, EU CCS Directive 2009/31/EC Marco regulatorio: Emission Trading System (ETS), tasas de CO 2, Uso del CO 2 capturado Barreras Falta de mecanismos de financiación a largo plazo Falta de un marco legal y regulatorio para el transporte y almacenamiento geológico del CO 2 Falta de mecanismos de penalización a las fuentes de emisión de CO 2 Precio bajo del CO 2 e incertidumbre futura Gran inversión y riesgo muy alto Infraestructura eléctrica para la estaciones de bombeo Precios altos y variables del acero Incertidumbre sobre los retornos económicos, las políticas, legislación, desarrollo de los mercados de CO 2, viabilidad tecnológica y aceptabilidad social Crisis económica Soluciones: compromisos políticos y financiación a largo plazo por parte de los gobiernos, garantías financieras a los inversores, reforma de los mercados de CO 2

27 PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras EJEMPLO: PROYECTO COMPOSTILLA COMPOSTILLA, 1ª fase (2009) Captura con oxyfuel 30 MW planta piloto de carbón 91% captura Almacenamiento acuífero salino próximo 5MtCO 2 /5 años 145 km ceoducto 180 M

28 RESULTADOS Base de datos de emisiones y proyecciones Identificación de los sitios potenciales de almacenamiento Impacto del terreno en el coste Escenarios energéticos Evaluación de posibles infraestructuras Evaluación de barreras y sinergias Sistema de evaluación del potencial de desarrollo del CATC en el área Mediterránea oeste Marco para realizar estudios similares

29 RED SUMAS: Sustentabilidad energética, medio ambiente y sociedad Transporte y almacenamiento del CO 2 : diseño, barreras y precursores Gracias por su atención II Encuentro Red SUMAS noviembre, 2016 CIICAp, Cuernavaca, México Helena Cabal CIEMAT Departamento de Energía Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos 29