1
Transporte y almacenamiento del CO2: diseño, barreras y precursores
Helena Cabal
CIEMAT – Departamento de Energía Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos
RED SUMAS: Sustentabilidad energética, medio ambiente y sociedad
II Encuentro Red SUMAS 21-25 noviembre, 2016 CIICAp, Cuernavaca, México
CONTENIDO
I. INTRODUCCIÓN A LA CAPTURA, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE CO2
II. PROYECTO COMET SOBRE TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE CO2
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
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
INTRODUCCIÓN
Estrategia Nacional de Cambio Climático
Captura Transporte Almacenamiento
Captura Almacenamiento CO2
CO2
INTRODUCCIÓN
Captura y Almacenamiento de CO2 (Carbon Capture and Sequestration)
Captura, Transporte y Almacenamiento de CO2 (Carbon Capture, Transport and Sequestration)
Post-combustión
Vapor
Combustible & Aire
Caldera Emisiones
Turbina Electricidad C
aptu
ra
Absorción
Adsorción
Membranas
Compresor
CO2
INTRODUCCIÓN: Captura
Pre-combustión
Reformador/Gasificador
Catalizador
Turbina Electricidad
H2
CO2 CoalCO+H2 CO+H2H2+CO2
CH4+H2OCO+H2
Combustible & Aire
Separador
Absorción
Adsorción
Combustión oxifuel
Aire Separación
N2
O2
Caldera Emisiones
Turbina Electricidad
Cap
tura
Compresor
CO2
vapor
combustible
Separación industrial
Combustible Proceso & Separación
Aire/O2
Materia prima Gas, amoniaco acero
CO2
Compresor
INTRODUCCIÓN: Captura
Fuente: The global Status of CCS 2015. SUMMARY REPORT. Global CCS Institute
INTRODUCCIÓN: Captura
15 7 11
Compresor
Ceoducto
Inyección CO2
capturado CO2
almacenado
Tanque
Camión
INTRODUCCIÓN: Transporte
Condiciones de transporte por ceoducto: supercrítico
Fuente: U.S.DOE
Fuente: Technical and Economic Characteristics of a CO2 Transmission Pipeline Infrastructure. Joana Serpa, Joris Morbee, Evangelos Tzimas . JRC IE. EUR 24731 EN - 2011
INTRODUCCIÓN: Transporte
El más largo 803 km, 20MtCO2/año
El más antiguo, 44 años
Marino
3500 km
Inyección en forma condensada en una formación rocosa subterránea
Formaciones rocosas porosas que retienen o que han retenido gas natural o petróleo anteriormente
INTRODUCCIÓN: Almacenamiento
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
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
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 CO2 era de 120 Mt de CO2 al año en todo el mundo, con exclusión de su uso con fines de recuperación mejorada de petróleo
INTRODUCCIÓN: … y uso del CO2
Fuente: Usos del CO2: un camino hacia la sostenibilidad. PTECO2, 2013
1 Enero 2010- 31 Diciembre 2012 17 participantes 7 países
PROYECTO COMET
FUENTES SUMIDEROS
¿Dónde? ¿Cuánto?
¿Dónde? ¿Cuánto?
?
2020 2030 2040 2050
Base de Datos de emisiones de CO2
2005-2010
Modelos nacionales TIMES +
Modelo COMET SIG y mapas
Modelo energético
¿Cuando?
PROYECTO COMET
¿Con qué?
WP5
PROYECTO COMET: WP2 Emisiones y proyecciones
Fuente: proyecto COMET Escenario PIB Mitigación
Conservador Alto 40%
Mitigación alta Alto 80%
Sin captura Alto 40%
Bajo crecimiento y alta mitigación Bajo 80%
Cruzando fronteras Alto 40%
WP5
Nombre Sector ton CO2 (2010) ton CO2 (2009) ton CO2 (2008) ton CO2 (2007) ton CO2 (2006) ton CO2 (2005) Y X
A.G. CEMENTOS BALBOA Cement Plant 401000 472000 688000 783000 699000 223000 38,378807 -6,483457
Ejemplo base de datos
PROYECTO COMET: WP2 Emisiones y proyecciones
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
Captura
PROYECTO COMET: WP3 Ubicación y capacidad de los sumideros
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 CO2 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
Medio-ambiente
Info Total
Calidad 1 2 3 3 3 3 3
Peso 0.25 0.15 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1
Valor 0.25 0.3 0.6 0.3 0.3 0.3 0.3 2.35
Calificación Alta
PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO2
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
29 grupos de sumideros 55 grupos de fuentes
Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora
PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO2
Datos espaciales • Pendiente • Uso de suelo • Red de carreteras • Vías ferroviarias • Tuberías • Recursos agua • Puertos • Fuentes de CO2
• Sumideros de CO2
Fuente: Planning CCS Development in the west Mediterranean. Boavida et al. Energy Procedia 37 ( 2013 ) 3212 – 3220
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
PROYECTO COMET: WP4 Integración en SIG de toda la información y elementos de una red de CO2
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
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
PROYECTO COMET: WP5 Sistemas energéticos nacionales y modelización
Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora
PROYECTO COMET: WP5 Sistemas energéticos nacionales y modelización
Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora
PROYECTO COMET: WP5 Sistemas energéticos nacionales y modelización
Fuente: COMET High level Seminar: CCS perspectives in the Iberian Peninsula and Morocco - Development of a CO2 transport infrastructure. J. Carneiro y Paulo Mesquita. Universidad de Évora
PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras
METODOLOGÍA
Revisión bibliográfica
Revisión de ceoductos y gasoductos
Entrevistas con expertos
Workshops con agentes implicados
PROYECTO COMET: WP6 Sinergias y barreras
Soluciones: almacenamiento temporal del CO2, redes de CO2 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
TECNOLÓGICAS
Sinergias y precursores
• Larga experiencia en gasoductos y oleoductos terrestres y marinos
• Experiencia en transporte en la industria química, alimenticia y EOR
… e INVESTIGACIÓN, INVESTIGACIÓN , INVESTIGACIÓN
• 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
Barreras
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 CO2, • Uso del CO2 capturado
Soluciones: compromisos políticos y financiación a largo plazo por parte de los gobiernos, garantías financieras a los inversores, reforma de los mercados de CO2
• Falta de mecanismos de financiación a largo plazo • Falta de un marco legal y regulatorio para el transporte y almacenamiento geológico del CO2 • Falta de mecanismos de penalización a las fuentes de emisión de CO2 • Precio bajo del CO2 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 CO2, viabilidad tecnológica y aceptabilidad social • Crisis económica
Barreras
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 5MtCO2/5 años 145 km ceoducto 180 M€
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
Transporte y almacenamiento del CO2: diseño, barreras y precursores
Helena Cabal
CIEMAT – Departamento de Energía Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos
RED SUMAS: Sustentabilidad energética, medio ambiente y sociedad
II Encuentro Red SUMAS 21-25 noviembre, 2016 CIICAp, Cuernavaca, México
Gracias por su atención
Top Related