오스트레일리아의 탄소 포획 및 저장

Carbon capture and storage in Australia

탄소포착저장장치(CCS)는 화석연료에서 발생하는 이산화탄소 CO2 배출량을 전기에서 포획할 수 있는 기술로2, 산업 공정은 CO가 대기권 진입을 방해한다. 탄소 포획과 저장은 또한 특정 천연 가스전에서 천연 가스로 걸러낸 CO를2 분리하는데 사용된다. 일반적으로 CO는2 저장 후 가치가 없지만, Enhanced Oil Recovery는 CO를2 사용하여 감소하는 유전에서 발생하는 수율을 증가시킨다.

고르곤 가스 프로젝트는 완전 가동되면 자격을 얻지만 현재 호주에서 운영 중인 대규모 CCS 프로젝트는 없다. 호주 석탄화력발전소에서 복수의 CCS 실증 프로젝트에도 불구하고, 현재 호주 석탄발전소 중 CO를2 포획하고 있거나, 이를 위한 시간적 여유를 갖고 있는 곳은 없다. 호주의 재무부 모델링은 CCS가 2030년대까지 상업적으로 실행될 것으로 기대되지 않는다는 것을 발견한다.[1] 정부간 기후변화위원회(IPCC)는 CCS의 경제적 잠재력이 2100년까지 총 탄소 경감 노력의 10%에서 55% 사이가 될 수 있다고 추정한다.[2]

2017년도 예산에서 턴불 정부는 2017년도 저배출 기술 실증기금의 종료와 2019년도 탄소 포획·저장 플래그십 프로그램에 대한 사업사례 자금 지원 중단을 발표했다.[3] 이는 애벗 정부가 CCS 연구 프로젝트에서 4억6000만 달러를 삭감해 1억9170만 달러를 남겨두고 향후 7년간 기존 프로젝트를 이어간 2015년 예산에 따른 것이다. 그 프로그램은 이전 노동당 정부에 의해 이미 삭감되었고 자금 대부분은 할당되지 않은 채 남아 있었다.[4]

과제들

  1. CCS 비용은 석탄 화력 전기를 풍력[5] 발전보다 비싸게 만들 것이다.
  2. 지하 또는 해저 저장고로부터의 잠재적 누출
  3. 지속적으로 격리되어야 하는 온실가스 양에 비해 잠재적 부지와 용량의 부족
  4. CCS는 현재 CCS의 에너지 요구를 충족시키기 위해 기존 발전소보다 최대 30%의 석탄이 더 필요하며(R&D는 급속히 효율을 향상시키고 있지만), 여분의 석탄은 먼저 채굴(환경적 효과가 있음)하여 발전소로 운송(에너지가 소요됨)해야 한다.
  5. 인프라스트럭처를 구축하는 데 몇 년이 걸릴 수 있음
  6. CO를2 포획하는 식물의 질소산화물과 황산화물과 같은 산성비 유발 가스의 배출량은 석탄이 추가로 연소되어[6] CO를2 포획하지 않는 현대식 식물의 요람에서 무덤까지의 총 배출량보다 최대 40% 더 많을 것이다.

CO2 수송

호주의 주요 배출 지역은 라트로브와 헌터 밸리에 있다. Latrobe Valley는 CarbonNet Project가 조사하던 Bass Helf에서 수백 킬로미터 이내에 상당한 잠재적 저장고를 가지고 있다(아래 참조). 헌터 밸리 근처에는 특별히 유망한 대형 스토리지 전망은 없다. 지질학적으로 전망이 좋은 지역은 북서부 선반(아래 고르곤 프로젝트 참조)과 베이스 해협이다. 호주는 많은 양의 이산화탄소가 용해될 수 있는 육지와 특히 연안 둘 다 깊은 식염수 형성을 가진 매우 광범위한 분지를 가지고 있다. 그러한 형태에서 호주는 현재 속도로 보면 수 백년의 배출량과 맞먹는 이산화탄소 저장 자원이 잠재되어 있다. 저장 가능성을 완전히 평가하기 위한 작업이 현재 진행 중이다.[7]

정부 개입

2008년 11월, 오스트레일리아 연방정부는 연안 석유 수정법(그린하우스 가스 저장)을 통과시켰다. 2008년 법, 연방 연안에서의 이산화탄소 저장에 대한 규제 프레임워크를 제공한다.

2008년 빅토리아 온실 가스 지질 격리법(2008년 제61호)은 2008년 11월 5일 왕립 승인을 받았다. 그것은 온실 가스 물질의 육상 주입과 영구 보관을 가능하게 하는 전용 법적 프레임워크를 제공한다. 주 정부는 또한 연안 저장소에 대한 규제 프레임워크를 개발했다(즉,[8] 주 관할구역의 3해리 범위, 2010년 연안 석유 및 온실가스 저장법).

호주의 주정부와 연방정부는 모두 CCS 연구 개발에 주요 기여자였다. Federal government CCS initiatives include the CO2CRC (founded 2003), the Low Emission Technology Demonstration Fund (2004-2017), funding for the Asia-Pacific Partnership on Clean Development and Climate (2006-2011, renewables, CCS and other), National Low Emissions Coal Initiative (founded 2008), Global CCS Institute (founded 2009), Carbon Capture 및 스토리지 플래그십(2009-2019), 탄소 캡쳐 및 스토리지 연구 개발 및 실증 기금(2015-2016), 지리 과학 오스트레일리아에서 운영하는 국가 CO2 인프라 계획(2012-2016).[9]

이러한 이니셔티브에 대한 연방 자금 지원 약속은 총 35억~36억 달러이며, 이 중 13억~16억 달러가 이행되었거나 이행될 것으로 예상된다.[9]

2017년 2월 말콤 턴불 총리는 이렇게 말했다.[10]

우리는 2009년부터 청정 석탄 기술 연구와 실증 실험에 5억 9천만 달러를 투자했지만 탄소 포획과 저장은 고사하고 현대적인 고효율 저배출 석탄 화력발전소는 단 한 곳도 없다.

2018년 4월, 에너지 연구자들로부터 탄소 포획과 저장이 실현되기 위해서는 탄소 가격이 필요하다는 국회 질의가 들어왔다.[11]

상업적 프로젝트 운영 중

호주 내에는 대규모 상업 CCS 프로젝트가 없다. 글로벌 CCS 연구소는 "대규모"를 연간 40만2 톤의 CO, 즉 석탄 발전소의 연간 80만 톤으로 정의하고 있다.[12] 그것은 이전에 연간 백만 톤의 임계값을 사용했다.[13]

건설 중인 시연 및 제안 프로젝트와 프로젝트는 아래에 간략한 설명과 함께 나열되어 있다.

데모 프로젝트

CO2CRC 오트웨이 프로젝트

서부 빅토리아에 있는 CO2CRC 오트웨이 프로젝트는 지구 표면 2km 아래 고갈된 천연가스 저장소에 6만5000톤 이상의 이산화탄소를 주입하고 저장한 실증 프로젝트다. 이 프로젝트는 1998년 3월 당시 호주 석유협동조합연구센터(APCRC) 이사회에 처음 제안되었다.[14] 종합감시·검증 프로그램에 따라 누수 징후가 나타나지 않고 있다. 배서스트 들판의 우물에서 이산화탄소와 메탄가스의 혼합물을 추출한 다음 전용 파이프라인을 통해 2킬로미터 떨어진 네일러 들판으로 압축되어 운반된다. 그런 다음 가스는 전용 주입 웰을 통해 고갈된 가스 저장소로 주입된다. 주입된 이산화탄소를 감시하기 위해 인근 우물(이전에는 천연가스 생산에 사용되던 우물)을 사용한다. 심층 식염수 형성의 이산화탄소 저장에 대한 평가를 포함하는 2단계 프로젝트는 높은 성공을 거두고 혁신적인 단일 웰 테스트를 통한 CO2 저장 용량 추정 데이터를 제공했다. 이 프로젝트는 호주의 첫 지오세퀘스트 시범사업이며 세계 최대 지오세퀘스트 연구 프로젝트 중 하나이다.[15] 이 지역은 지열과 석유자원에 대한 탐사가 활발하며, 공공부문과 민간부문이 완성한 지질공학의 지원을 받아왔다.

라트로브 계곡의 연소 후 포획 프로젝트

라트로브 밸리 포스트 연소 포착 프로젝트는 로이양파워, 인터내셔널 파워 헤이즐우드, CSIRO의 에너지 변환 플래그십 및 CO2CRC(모나시, 멜버른 대학 포함)의 정부 및 연구진이 공동 협력한 것으로 로이양과 헤이즐우드 발전소 양쪽의 연구가 모두 참여하였다. 로이양의 10.5m 높이의 시범공장은 발전소의 배기가스 연도로부터 연간 최대 1,000t의 CO를2 포획할 수 있도록 설계되었다. 향후 시험에는 다양한 CO-캡처2 액체를 사용할 것으로 예상되었다. 2008년 7월 9일, CSIRO 에너지 기술 책임자인 David Brockway 박사는 빅토리아 라트로브 계곡에 있는 로이양 발전소의 후연소(PCC) 시험 공장에서 이산화탄소(CO2)가 포획되었다고 발표했다. 시범공장의 목적은 연구를 하는 것이지 발전소에서 배출되는 모든 배출물을 포획하는 것이 아니다.[16]

이 지역의 추가 정부 프로젝트들은 가스와 액체 이동, 트랩 및 누출을 검토하는 많은 지리적 기술 연구로 이어졌다. 집스랜드 지역은 분지 마진이라고 설명되어 왔지만, 이것은 다소 모호하다. 그 지역은 육상 및 해상 주요 접이식 벨트를 규정한다. 그 지역에서 CO를2 주입할 수 있는 핵심적인 위험은 가스를 지상에 유지할 수 있는 능력이다. 이 지역에 대한 여러 지역 및 지역 연구는 정부 및 민간 기업에 의해 완료되었다.[17]

2016년에는 PICA 포스트 콤부스티온 프로젝트가 발표되었다. CSIRO, IHI 코퍼레이션(일본 기술 제공업체), AGL이 공동 협업한 것이다. 그것은 2년 동안 CO 포획2 액체를 시험하기 위해 시범 공장을 사용할 것이다.[18]

CO2CRC/HRL Mulgrave Capture 프로젝트

CO2CRC는 빅토리아주 멜버른의 멀그레이브에 있는 HRL의 기화기 연구 시설에서 3개의 이산화탄소 포획 연구 기관에 의뢰했다. CO2CRC 장비들은 용매, 막, 흡착 기술을 사용하여 갈색 석탄 가스의 산물인 승라로부터 이산화탄소를 포획했다. 포획 기술은 갈색과 검은 석탄, 가스 또는 바이오매스 연료에서 승라에게 똑같이 적용된다. 연구자들은 프로젝트 기간 동안 각 기술에 대해 효율성과 비용 효율성을 평가했다. 첨단 기화기 기술은 이산화탄소가 농축된 흐름을 생성하기 때문에 CCS용 이산화탄소 포획에 매우 적합하다.[19]

액화연료 운반체 연구 개발 프로젝트

CO-액화연료2 프로젝트는 태양 에너지를 액체 연료로 전환하기 위한 게임 변화 기술을 제안한다. 태양열과 태양열 PV 전기는 수소와 승마의 생산을 위한 고체산화물 전해질 장치를 구동하는데 사용될 것이며, 이는 대규모 에너지 수출과 저장이 가능하도록 현장에서 수송 가능한 액체 연료로 변환될 수 있다.[20][21]

제안 프로젝트

바로우 섬의 고르곤 가스전

주요 기사: 고르곤 이산화탄소 주입 프로젝트

셰브론이 주도하는 이 프로젝트는 그레이터 고르곤 가스전에서 연간 3.5mt의 이산화탄소를 포획해 바로우 섬 아래 뒤푸이 형성에 보관하는 사업이다. 이 프로젝트는 세계에서 가장 큰 이산화탄소 격리 작전이 될 것이다.[22] Chevron은 프로젝트의 수명 동안 그리고 그 후 15년 동안 누출 및 기타 손상에 대한 책임이 있지만,[22] 2009년에 주와 연방 정부는 그 시간 이후 프로젝트에 대한 책임으로부터 Chevron을 보상하기로 동의했고,[23] 2015년에 연방정부는 이 책임의 80%,[24] WA 나머지 20%를 채택할 것이라고 확인했다.

2009년 이 프로젝트에 대한 공사가 시작되었을 때, 그것은 탄소 포획과 보관 등 2014년까지[25] 완성될 것으로 예상되었다.[22] 이 사업은 결국 2017년 2월부터 가스 추출에 나섰지만 탄소 포획과 저장이 여러 차례 지연됐다. 2019년[26] 3월까지 지연된 결과, 다음과 같은 이유로 500만 톤의2 CO가 추가로 방출되었다.

Chevron이 어제 주 정부에 발표한 보고서에 따르면 올해 시운전 점검 결과 LNG 발전소에서 주입정까지 송유관의 밸브, 부식될 수 있는 밸브 및 과다한 물이 누출되어 송유관이 부식될 수 있는 것으로 확인되었다고 한다.[27]

2018년 5월, WA 환경보호청은 고곤이 보관 약속을 지킬 수 있는지에 대한 조사를 발표했다.[28] 2019년 3월 쉐브론은 탄소 포획과 저장이 9개월 더 지연돼 790만~1110만톤의 CO가2 추가로 방출될 것이라고 발표했다.[29]

WWF는 이 지역에 700개 이상의 우물이 뚫려 있고, 그 중 50개가2 CO의 지구 정수를 위해 제안된 지역에 도달하기 때문에 고르곤 지구 정량화 프로젝트가 잠재적으로 안전하지 않다고 주장한다. 단층선이 문제를 복잡하게 만든다. 바로우 섬은 또한 세계적으로 중요한 A급 자연 보호구역이다.[30]

수소에너지 공급망 프로젝트

2018년 4월 연방정부와 빅토리아 정부는 AGL에너지의 로이양A 발전소에서 가동되는 갈색 석탄 대 수소 프로젝트를 발표했다. 2019년 착공, 2020년 또는 2021년 수소 생산에 들어갈 전망이다.[31]

시범 프로그램에는 탄소 포획과 저장은 포함하지 않지만,[32] 사업 확대가 이뤄질 경우, 제안자인 가와사키 중공업은 석탄-수소 기술이 없으면 상업적이지 않다고 말하고 있다.[33]

카본넷 프로젝트

CarbonNet은 빅토리아에 세계적인 수준의 대규모 다중 사용자 탄소 포획 및 저장 네트워크를 구축할 수 있는 가능성을 조사하기 위해 2009년 빅토리아 정부가 설립했다.[34] 2012년 호주 정부는 CCS의 Clean Energy Initiative에 따라 CCS 대표 프로젝트 2개 중 하나로 CarbonNet을 선정했으며, 빅토리아 주와 함께 CarbonNet 프로젝트에 1억 달러의 공동 기금을 추가로 지급하여 타당성을 확보했다. 글로벌 CCS 연구소는 230만 달러를 지원했다.

2016년 "호주가 탄소 가격을 폐지했을 때 프로젝트가 진전되지 않았다"[35]는 보고가 있었지만 2018년 1월 현재 이 프로젝트는 집스랜드 유역의 옛 유정들을 대상으로 17일간의 지진 조사를 진행하고 있다.[36]

완료된 프로젝트

퀸즐랜드 주 캘라이드 옥시 연료 프로젝트

캘라이드 옥시 연료 프로젝트 개요

칼라이드 옥시연료 프로젝트는 2015년 3월 실증 단계를 완료하면서 세계에서 가장 큰 옥시연료 시연이었다. 옥시연료 연소를 이용해 탄소 포획을 시연했지만 탄소 저장은 시도하지 않았다. 옥시연료 기술은 석탄이 산소(기존 발전소처럼 공기가 아닌)에서 효율적으로 연소할 수 있도록 해 배출량을 줄이고 이산화탄소를 보다 농축된 형태로 생성해 저장 및 추출이 가능하다.[37]

옥시연료 보일러는 사업 예상 기간을 넘어 2년 9개월 동안 가동돼 하루 CO2 75톤(연간 27,300톤)의 포획을 달성했다. 프로젝트 팀은 8개의 잠재적 탄소 저장 장소를 평가했지만 위치, 가용성, 지질학적 특성 때문에 적합하지 않았다.[38]

이 프로젝트는, 그렇지 않으면 대기에 방출될 공급 석탄의 연소로부터 생성된 CO를2 포착함으로써, 탄소 포획 기술을 이용하여, 화석 연료의 주요 에너지원으로서의 사용을 유지하면서 기후 변화의 과정을 늦출 수 있도록 발전소 배출을 깊게 삭감할 수 있다는 것을 보여주었다. [39]

이 프로젝트는 CS 에너지, ACA 저배출 기술(ACALET), 글렌코어, 슐럼버거 카본 서비스, 일본 참여자 J-Power, 미쓰이 & 주식회사[40], IHI 코퍼레이션으로 구성된 합작 벤처 파트너십이었다. 이 사업은 저배출 기술 실증 기금에 따라 영연방 정부로부터 6,300만 달러를 수여받았으며, ACALET와 일본 및 퀸즐랜드 정부로부터 추가 재정 지원, JCOAL의 기술 지원을 받았다. 자본 공사, 운영 및 유지보수를 포함한 이 프로젝트에 대한 총 투자는 2억 5천만 달러였다. 청정개발과 기후에 관한 아시아태평양 파트너십 프로젝트였다.[41]

캘라이드 옥시 연료 프로젝트는 연소가스 CO의2 주요 부분을 액화 가스로, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 응축물 형태의 중금속 등 기타 폐가스를 포획함으로써 발전소 배출이 거의 없는 석탄에서 대기로의 전기 생산을 실증했다. 이 프로젝트에는 다음과 같은 주요 기술과 활동이 포함되었다.

  1. 석탄의 옥시 연료 연소를 통해 실제 연도 가스 부피의 60-70% 감소와 CO2 농도의 비례적 증가를 달성할 수 있으며, 약 20%에서 약 80%로 증가한다. 새로운 건설 발전소의 경우, 그의 가치는 95% 정도로 더 높아질 것으로 생각된다.
  2. 발전소의 연도 가스 흐름에서 산업용2 등급 CO의 극저온 분리 및 복구는 산업에서 부분적으로 사용될 수 있거나 석유 우물에서 석유 생산을 극대화하는 데 도움이 되는 향상된 오일 회수(EOR)에 잠재적으로 사용될 수 있다.
  3. 퀸즐랜드의 CO2 저장 용량 평가 및 캘라이드 옥시 연료 CO의2 주입 시험.

이 프로젝트는 1만 시간 이상의 옥시 연소와 5천 시간 이상의 탄소 포획을 보여주었다.[39][42]

캘라이드 옥시 연료 프로젝트는 새로운 기술이 더 깨끗한 전기를 생산하기 위해 오래된 발전소에 적용될 수 있다는 것을 보여주었다. 1960년대에 건설된 퀸즐랜드 중부 빌로엘라 인근 캘라이드 A 발전소는 이 프로젝트의 시범 장소로 선정되었다. 옥시 연료 기술로 캘라이드 A 발전소를 개조하는 것은 산업 규모로 청정 석탄 기술을 시연할 수 있는 저위험하고 비용적이며 시간 효율적인 방법이며, 발전소 역사의 새로운 단계를 나타낸다.

2017년 프로젝트 제안자인 CS Energy의 마틴 무어 CEO는 캘라이드 프로젝트에 대해 다음과 같이 말했다.[43]

우리는 기술적으로 기존의 석탄 화력발전소에 [CCS]를 개조하는 것이 가능하다는 것을 증명했지만, 상업적으로, 그 수는 쌓이지 않는다… [호주 CCS를 위한 상업적 운영]은 있을 것 같지 않다. 나는 단순히 경제력 때문에 기술이 우회될 수도 있다고 생각한다. …배출물을 포착하고 격리시켜 석탄을 분해할 수 있다면, 깨끗한 석탄을 얻을 수 있을 것이다. 충분히 빨리 말하면 쉽게 들리지만 그렇게 간단하지는 않다.

국제 전력 탄소 포획 공장, 빅토리아 (헤즐우드 2030)

국제전력 GDF 수에즈 헤이즐우드 발전소 헤이즐우드에서 운영 중인 결합 후 포획 공장.

이 사업은 2007년 발표 당시 당초 헤이즐우드 8개 발전기 중 1개 발전기를 개량한 것으로, 배출 강도를 20%(연 50만톤) 낮췄을 것으로 알려졌다. 그것은 저배출 기술 개발 기금으로부터 5,000만 달러의 연방 정부 보조금과 에너지 기술 혁신 전략으로부터 3,000만 달러의 빅토리아 정부 보조금을 제공받았다.[44]

좀 더 겸손한 포획 목표를 가진 파일럿 프로그램이 완성되었다. 용제 포획 공장은 1000만 달러(주정부와 연방정부의 보조금을 포함)의 비용이 들었고 2009년부터 가동을 시작해 연간 10,000톤의 명목상의 비율로 CO를2 포획하고 화학적으로 격리했다.[45]

헤이즐우드 발전소는 2017년 3월 문을 닫았다.

지연 프로젝트

모나시 석탄과 액체류

2008년 12월 2일, 쉘과 앵글로 아메리칸은 라트로브 계곡에서 가능한 이 갈색 석탄 프로젝트는 현재 진행되지 않을 것이라고 발표했다. 그들은 그것을 "장기적인" 기회라고 묘사했다.[46]

계획된 프로젝트는 CCS를 두어 동 베이스 해협 지프스랜드 분지의 고갈된 육지 유전에 포획된 가스를 보관할 계획이었다.[47]

취소된 프로젝트

BP 크루나나나(WA) 석탄과 가스공장 연결

CO를2 격리시킬 계획이었던 퍼스 앞바다의 지질 형성물에는 "CO2를 함유할 수 있는 지층에 봉인을 만드는 것이 거의 불가능하다"는 가스가 들어 있기 때문에 제안된 20억 달러 규모의 "수소 에너지" 석탄-가스 발전소는 진행되지 않을 것이다.[48]

제로겐 발전소

퀸즐랜드의 스탠웰 발전소 근처의 제로겐 발전소 프로젝트는 CCS와 함께 100 MW의 "통합 가스화 복합 사이클" 발전소로 제안된다.[49] 2010년 말, 퀸즐랜드 정부는 제로젠 프로젝트가 경제적으로 실행가능하지 않고 매각될 것이기 때문에 자금을 지원하지 않을 것이라고 발표했다.[50]

페어뷰 프로젝트

사우스웨스트 퀸즐랜드의 로마 근처에 있는 페어뷰 프로젝트는 100 MW의 석탄 심 메탄가스 화력 발전소로부터 이산화탄소2 배출량의 1/3을 포착하기 위한 것이었다. 2006년에는 연방정부 자금 지원을 받는 것으로 선정되었으나,[51] 2017년 9월 현재 글로벌 CCS 연구소의 프로젝트 목록에 나타나지 않고 있다.[52]

참고 항목

참조

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