شبكات التقاط الكربون المشتركة تخفض التكاليف وتقلل من الاضطرابات في أنظمة الطاقة
وفقًا لبحث جديد أجراه مهندسون في مركز أندلنجر للطاقة والبيئة، فإن مشاركة البنية التحتية لنقل وتخزين انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الملتقطة عبر منشآت صناعية متعددة يمكن أن يخفض التكاليف بنسبة تزيد عن 60% ويقلل بناء خطوط الأنابيب بنسبة تزيد عن 75% في لويزيانا.
قام فريق البحث بوضع نماذج لشبكات التقاط ونقل وتخزين الكربون في الولاية، مع تسليط الضوء على مزايا البنية الأساسية المشتركة مقارنة بأساليب خطوط الأنابيب التي يستخدمها مستخدم واحد.
كما أظهروا كيف يمكن تصميم شبكات نقل وتخزين ثاني أكسيد الكربون لتجنب المجتمعات المثقلة بالأعباء والمحرومة تاريخيًا.
ونشر الفريق نتائجهم في مقال بعنوان “رؤى التصميم لأنظمة التقاط ثاني أكسيد الكربون الصناعي ونقله وتخزينه” في 6 أغسطس في مجلة Environmental Science & Technology.
لقد كانت تقنيات التقاط وتخزين انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصناعية موجودة منذ عقود من الزمان، ومع ذلك، لا يوجد سوى عدد قليل من مرافق التقاط الكربون الصناعية في جميع أنحاء العالم تعمل حاليًا.
وفي معظم الحالات، تكون تكاليف إنشاء مثل هذه المرافق أكبر من القيمة التي توفرها.
وقال إريك لارسون، كبير مهندسي الأبحاث في مركز أندلنجر للطاقة والبيئة ورئيس مجموعة تحليل أنظمة الطاقة، والمؤلف المشارك في الدراسة: “إن التحدي الذي يواجه احتجاز الكربون وتخزينه هو من الذي ينبغي أن يتحمل التكاليف الإضافية، إنها مسألة اقتصادية وليست جدوى تقنية”.
في العمليات القليلة القائمة، قام المرفق الصناعي بتثبيت نظام خاص به لالتقاط الكربون، وقام بشكل مستقل بترتيب خط أنابيب مخصص لنقل ثاني أكسيد الكربون الملتقط إلى موقع لحقنه في تشكيل تخزين مخصص تحت الأرض.
تقاسم البنية الأساسية للنقل والتخزين يشكل فرصة لخفض التكاليف بالنسبة للمرافق الفردية.
كما أنه يشكل وسيلة للحد من التأثير على المجتمعات المحلية والنظم البيئية من خلال تقليل تركيب خطوط الأنابيب الجديدة تحت الأرض المطلوبة لنقل ثاني أكسيد الكربون وخفض عدد المواقع المطلوبة للتخزين تحت الأرض.
فرصة لمعالجة اعتبارات المساواة
وحدد الباحثون أيضًا البنية التحتية المشتركة كفرصة لمعالجة اعتبارات المساواة المرتبطة بالتحول في مجال الطاقة.
وبالمقارنة بشبكات خطوط الأنابيب المثالية على مستوى الولاية والمصممة بدون قيود، فإن تصميمات الشبكة المقيدة لتجنب المجتمعات المحرومة تاريخيًا أدت إلى انخفاض بنسبة 82% في خطوط الأنابيب التي تمر عبر تلك المجتمعات مع زيادة حجم شبكة خطوط الأنابيب الإجمالية بنسبة 3% فقط – وهو انخفاض يزيد عن 72% في بناء خطوط الأنابيب مقارنة بكل منشأة تبني خط أنابيبها المخصص.
وقال المؤلف الأول توباجوس أرياندي (أريا) جوناوان، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مركز أندلينجر للطاقة والبيئة: “من الممكن تمامًا تصميم شبكات خطوط الأنابيب لتقليل العبء على المجتمعات التي تحملت العديد من التأثيرات الصحية والبيئية السلبية المرتبطة بالعيش بالقرب من المنشآت الصناعية التي تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون”.
ورغم أن تقاسم البنية الأساسية لنقل الكربون وتخزينه بعيد كل البعد عن الممارسة القياسية، قال لارسون إن الاستثمارات الفيدرالية الأخيرة لإنشاء مراكز للطاقة النظيفة ــ مجموعات من المرافق الصناعية القريبة والبنية الأساسية للطاقة النظيفة ــ من شأنها أن تزيد من احتمالات تنسيق البنية الأساسية عبر المرافق.
على سبيل المثال، تخطط العديد من مراكز الهيدروجين النظيف الإقليمية المختارة للحصول على الدعم الفيدرالي من خلال قانون الاستثمار في البنية التحتية والوظائف لعام 2021 لإنتاج كميات كبيرة من الهيدروجين عن طريق تحويل الغاز الطبيعي مع التقاط الكربون المرتبط به.
وفي الوقت نفسه، يوفر قانون خفض التضخم لعام 2022 ائتمانًا ضريبيًا لالتقاط الكربون (45Q) يصل إلى 85 دولارًا أمريكيًا للطن المتري من ثاني أكسيد الكربون المخزن .
وقال لارسون: “إن الحكومة الفيدرالية تشجع المزيد من التعاون بين الصناعات من خلال فكرة إنشاء مراكز، ونرى أيضًا أنها تستثمر في احتجاز الكربون كتقنية”، “هناك إمكانات كبيرة للتآزر بين الحوافز الفيدرالية وتوفير التكاليف من خلال تقاسم البنية الأساسية”.
وحتى مع الحوافز الجديدة والبنية الأساسية المشتركة، قال الباحثون، إن الاعتبارات الاقتصادية ستظل مصدر قلق للعديد من المرافق.
ولخفض التكاليف بشكل أكبر، أشاروا إلى بحث إضافي نشروه في يناير في مجلة Applied Energy والذي يقترح أنه قد يكون من المفيد التفكير في تقاسم ليس فقط البنية الأساسية للنقل والتخزين ولكن أيضًا مصانع التقاط الكربون بين العديد من المرافق الصناعية القريبة .
وفي هذا العمل، وجد الفريق أن تكاليف التقاط ثاني أكسيد الكربون تهيمن على تكاليف النقل والتخزين، مما يشير إلى أن البنية الأساسية المشتركة لالتقاط الكربون، على الرغم من التحديات اللوجستية الخاصة بها، يمكن أن يكون لها تأثير كبير في تحسين اقتصاديات المشاريع الجديدة.
فوائد أخرى لأنظمة احتجاز الكربون
وأشار الباحثون أيضًا إلى فوائد أخرى لأنظمة احتجاز الكربون وشبكات الأنابيب المشتركة التي لم يقيسوها في نماذجهم، مثل تحسين جودة الهواء المحلي والفوائد الصحية المرتبطة بها للمجتمعات القريبة، وهي طرق إضافية يمكن أن توفر بها أنظمة احتجاز الكربون قيمة تتجاوز الاقتصاد.
وبينما حذر فريق البحث من أن نتائجهم تعكس الخصائص الجغرافية المكانية الفريدة للويزيانا، فقد أوضحوا أن منهجيتهم الأساسية يمكن تطبيقها على أي منطقة ذات أهمية.
وقال جوناوان “لقد اخترنا لويزيانا لأنها تتمتع بتركيز عالٍ من الصناعة القائمة وبعض أفضل الجيولوجيا لتخزين الكربون تحت الأرض، لذلك اعتقدنا أنها قد تكون أول من يتحرك عندما يتعلق الأمر بتثبيت أنظمة احتجاز الكربون على نطاق واسع”، “لكن نهجنا الأساسي يمكن تعميمه على نطاق واسع”.
