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資料時間:2020/5/15     提供者 : 朱皓菱  
 

日本經產省於北海道苫小牧市進行大規模CCS實證試驗,達成累計注入30萬噸二氧化碳之目標


重點摘要

日本經濟產業省自2012年起,在「二氧化碳減排技術的實證試驗項目」中,於北海道苫小牧市進行碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage, CCS)測試驗證,並委託新能源與產業技術發展組織(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO)與日本CCS研究公司(JCCS)執行。

關於本試驗項目的任務,主要可分為四點:(1) CCS實證試驗:展示日本國內首個二氧化碳(CO2)分離、回收至貯存整合系統的CCS流程;(2) 實證CCS的安全性:透過CCS的運作,驗證其安全性;(3) 理解CCS:公開CCS相關訊息與活動,提升民眾對其接受和認知度;(4) CCS實用化:將CCS技術商業與實用化。

二氧化碳排放來源為煉油廠製氫設備的廢氣,透過變壓吸附法(Pressure Swing Adsorption, PSA)純化高濃度氫氣與捕捉大量的CO2,而廢氣組成主要為CO2占51.6%、H2占38.8%及CH4占6.6%等,將其輸送至CO2分離、回收和注入設備,以利後續的回收與封存步驟,其流程如圖1。

CCS實證試驗之流程

圖1、CCS實證試驗之流程[2]

苫小牧CCS實證試驗計畫為9年期程,始於2012年度至2020年度止。2012年度至2015年度間,完成CO2分離與回收設備的準備、建置,以及注入井的開挖;2016年4月起,開始每年注入10萬噸CO2,於1,000公尺(萌別層)和2,400公尺(滝ノ上層)深的海底地層,並在2019年11月22日達成累計注入30萬噸CO2的目標,且將持續觀察與監測注入後變化之情形到2020年度止。

自開始注入CO2後監測到2019年12月,貯留層透過鉑電阻溫度計的壓力和溫度皆無顯示異常,且無觀察到與注入相關的微小震動與自然地震或氣體洩漏等事件發生,顯示CO2安全的被儲存於其中,而注入CO2的預計可於貯留層中保存約1,000年。

依據苫小牧的實證試驗為基礎,可產出適用於製氫、產氨、氣化複循環發電(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)的CCS的成本模型(此處為每年20萬噸),並進一步推估出每年100萬噸的商業化CCS成本模型,其成本模型如表1。

表1、CCS實際成本模型比較(20萬噸/年及100萬噸/年) [3]

CCS 成本

(日圓b/t- CO2)

20萬噸

(實用化模型)

100萬噸

(商業化模型推估)

  1. 分離和回收/注入

設備成本

852

590

運轉成本

4,720

4,079

合計

5,572

4,669

  1. 注入井和貯留

設備成本

922

369

運轉成本

4,635

1,148

合計

5,557

1,517

  1. 總合計

捕獲

11,129

6,168

避免

13,328

7,261

  1. 排出係數a

t- CO2/ t- CO2

0.165

0.148

註:a為(從分離和回收/注入設備排放的CO2噸數)/(分離和回收/注入的CO2噸數)

                 b1日圓約等於0.2717元台幣


評析

日本內閣於2019年6月核定「基於巴黎協定做為成長戰略的長期戰略」,政策定位在能源轉型和去碳化,而為減少燃煤發電產生的碳排放,預期於2030年前,能實現CCS去碳化技術的導入與商用化。

北海道苫小牧為CCS示範場域與試驗,並經由振動監測、海水化學特性、海洋生物狀況調查等驗證,已確認該技術為一安全可靠的系統,且碳回收率達99.9%。然而,仍需進一步降低成本、確立CO2輸送方式和合適的貯存場域、商業環境的改善等問題,以利推動後續商業化流程。

整體來說日本社會大眾對CCS技術的認知度稍低,故將持續舉辦與環境相關展覽或講座、手冊發放等方式,以擴散與深入校園和社區等場域,建立民眾與業者間的信賴關係。此外,日本尚無CCS專門法規制度,目前採既有的條例以相對應,因此在相關配套法規及獎勵、補貼措施等,正持續發展與建構中。

我國經濟部在2010年1月成立「經濟部CCS研發聯盟」,採團隊合作和技術整合形式,以發展CCS之技術,預計於2025年逐步達成商業化應用。但推廣部分,仍需加強民眾對於CCS的溝通和宣導、建置完善支持與應對政策、以及降低技術成本與模組化,而此日本實證試驗案例可供我國借鏡參考。


參考資料

[1] CCS大規模実証試験の報告書をとりまとめました,日本経済産業省,2020/5/15。
https://tinyurl.com/yxlgtax4

[2CCS大規模実証試験においてCO2の累計圧入量30万トンを達成,国立研究開発法人新エネルギー産業技術総合開発機構,2019/11/25。
https://tinyurl.com/y3jqpxfo

[3]苫小牧におけるCCS大規模実証試験30万トン圧入時点報告書(「総括報告書」)概要,日本経済産業省,2020/5/15。
https://www.meti.go.jp/press/2020/05/20200515002/20200515002-2.pdf

[4]2016年能源產業技術白皮書,經濟部能源局,2016/9。
https://tinyurl.com/y2dbzdov


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