Technologia CCS – szansa czy ślepa uliczka?

Ewa Gąsiorowska*

Technologia CCS – szansa czy ślepa uliczka?

Carbon Capture and Storage (CSS) – opportunity or daydream?: This paper discusses the Carbon Capture and Storage (CSS) technology as a proposed mea‑

sure for reducing the amount of carbon dioxide released into the atmosphere from combustion of fossil fuels. In the first section the author briefly describes how the CCS process works. In the following sections she discusses the geologi‑

cal storage of CO₂, major security issues to be taken into account, examples of CCS projects as well as the relevant technological, economic and legal issues related to the potential application of this technology in Poland.

* Absolwentka Wydziału Prawa i Administracji Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, doktorantka w Szkole Głównej Handlowej, pracuje w Vattenfall Poland, kieruje Zespołem Prawnym Polskiej Platformy Czystych Technologii Węglowych, e‑mail: ewa.gasiorowska@vattenfall.com.

Wstęp

Społeczeństwa wielu krajów odczuwają dziś boleśnie skutki zmian kli- matycznych, wpływających na życie i zdrowie ludzi, a także prowadzących do ogromnych strat w gospodarce. W debacie naukowej przeważa przeko- nanie, że za zmiany klimatu odpowiada rosnące stężenie CO₂ w atmosferze.

Jednocześnie świat jest uzależniony od paliw kopalnych, wykorzystywanych do produkcji energii elektrycznej, a rozwinięcie innych technologii wyma- ga czasu i ogromnych nakładów. Jednym z rozwiązań, dzięki któremu nadal będzie możliwe wytwarzanie energii z paliw kopalnych, które jednocześnie może pozwolić na znaczne zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, jest technologia CCS (ang. carbon capture and storage), czyli technologia wy- chwytywania i składowania dwutlenku węgla. Według Międzynarodowej Agencji Energii (International Energy Agency, IEA) ma szansę przyczynić do zmniejszenia globalnych emisji CO2 o około 20%. Technologia ta może

być szczególnie obiecująca dla Polski – kraju, w którym ponad 90% energii elektrycznej wytwarza się z paliw kopalnych.

Od ponad dekady na świecie i w Unii Europejskiej trwają prace nad roz- wojem technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla. Poza pracami technicznymi wypracowano również różne rozwiązania prawne i ekonomiczne pozwalające na wsparcie rozwoju CCS. Dlatego z jednej stro- ny przeznacza się środki publiczne na dofinansowanie budowy zakładów demonstracyjnych oraz na badania możliwości składowania CO2, a z dru- giej strony tworzy się przepisy, które mają zagwarantować przestrzeganie rygorystycznych standardów bezpieczeństwa składowania tego gazu pod ziemią oraz zapewnić odpowiednie informowanie opinii publicznej o CCS.

W Unii Europejskiej przyjęto dyrektywę regulującą zagadnienia transportu i składowania CO2. Akt ten został opublikowany w czerwcu 2009 r. Po- dobnie jak inne państwa członkowskie UE, Polska jest zobowiązana do transpozycji przepisów o CCS do czerwca 2011 r. Prace nad odpowiednią ustawą rozpoczęto już w Ministerstwie Środowiska. Celem niniejszego ar- tykułu jest zasygnalizowanie zagadnień związanych z CCS w aspekcie regu- lacji europejskiej, do której wdrożenia Polska będzie zobowiązana w ciągu najbliższych kilkunastu miesięcy.

CCS – technologia niskoemisyjna

Coraz więcej ludzi na świecie korzysta w coraz większym stopniu z energii elektrycznej, która obecnie w ponad 60% jest wytwarzana z paliw kopalnych.

W wyniku działalności człowieka do atmosfery trafia 30 mld ton CO2 rocz- nie; 30% tej emisji pochodzi z sektora energetycznego, a 25% z prze mysłu.

Duży udział w emisji mają także transport, budownictwo i rolnictwo. Mimo że w wielu miejscach na świecie trwają prace nad wykorzystaniem innych paliw, takich jak odnawialne i jądrowe, to paliwa kopalne pozostaną w naj- bliższych kilkudziesięciu latach podstawowym źródłem energii, a nawet, jak wskazują prognozy, ich wykorzystanie znacznie wzrośnie (wykres 1).

Z tego względu w wielu krajach trwają prace nad rozwojem takiej technologii, która pozwoliłaby uniknąć emitowania dwutlenku węgla do atmosfery, ale jednocześnie umożliwi dalsze wykorzystanie paliw kopal- nych. Jedną z najbardziej obiecujących technologii tego typu jest właśnie CCS. Zakłada się, że technologia ta ma być stosowana przede wszystkim w energetyce i przemyśle, ponieważ to w tych branżach powstaje najwię- cej emisji.

CCS to proces obejmujący kolejne etapy: wychwycenie dwutlenku węgla w źródle spalania paliw kopalnych (np. w elektrowni), następnie transport

tego gazu do składowiska i wreszcie wtłoczenie CO₂ do głębokich warstw geologicznych Ziemi i jego trwałe, bezpieczne składowanie. Poniżej zosta- ną omówione poszczególne fazy tego procesu.

•  Wychwytywanie CO₂

Technologie wychwytywania dwutlenku węgla są już rozpoznane i stosowane w przemyśle, lecz aby umożliwić ich zastosowanie w dużych elektrowniach, należy je odpowiednio dostosować i udoskonalić. Obecnie w procesach energetycznych rozwijane są następujące technologie wychwy- tywania CO2:

1. Post‑combustion, czyli wychwytywanie CO₂ ze spalin, co odbywa się po spaleniu paliwa w kotłach zasilanych powietrzem („wychwyt po spalaniu”),

2. Oxyfuel, co także oznacza wychwytywanie CO2 ze spalin, jednak w tym przypadku proces ten odbywa się po spaleniu paliwa w kot- łach zasilanych mieszaniną tlenu i dwutlenku węgla („spalanie w tle- nie”),

3. Pre‑combustion, co oznacza wychwycenie CO2 przed spalaniem gazu otrzymanego w procesie zgazowania węgla (wychwyt przed spala- niem”),

4. Sekwestracja w produktach chemicznych¹.

1 M. Ściążko w raporcie Technologia wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS) sposobem na złagodzenie zmian klimatu, http://www.pkpple- wiatan.pl/upload/File/2009_05/RAPORT%20CCS.pdf [ dostęp: 15 września 2009 r.].

Wykres 1. Prognoza popytu na energię do roku 2030 wg IEA

Ropa naftowa Węgiel Gaz Biomasa Energia jądrowa

0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Mtoe

Woda i inne

Źródło: World Energy Outlook 2006, IAE.

Należy podkreślić, że wychwytywanie CO₂ jest przedsięwzięciem zde- cydowanie podnoszącym koszty wytwarzania energii. Najważniejszym za- gadnieniem jest jak najszybsze przejście od fazy koncepcji technologicz- nych do ich powszechnego zastosowania.

•  Transport dwutlenku węgla do składowiska

Wychwycony CO2 należy przetransportować do miejsc stałego składo- wania. Systemy przesyłu CO2 rozwijane są od wielu lat i mają charakter zbliżony do przesyłu gazu ziemnego: transport dwutlenku węgla może od- bywać się przede wszystkim rurociągami bądź też cysternami drogą mor- ską lub lądową. Technologia transportu CO₂ jest rozpoznana i stosowana w niektórych krajach. Na przykład w USA od lat 60. XX wieku buduje się sieci do transportu CO2, wychwyconego w rafineriach ropy i w przemyśle chemicznym. CO2 stosuje się przede wszystkim przy wspomaganiu wy- dobycia ropy naftowej (co pozwala na zwiększenie wykorzystania złoża o około 30%). W USA zbudowano ponad 6000 km rurociągów, a obecnie eksploatuje się blisko 3000 km. Przewożenie cysternami może mieć sens ekonomiczny dla mniejszych ilości CO22 (mapa 1).

2 E. Gąsiorowska, J. Piekacz, T. Surma, Pakiet klimatyczno‑energetyczny jako strate‑

gia zrównoważonego rozwoju gospodarki europejskiej, „Energetyka” 2008, nr 8/9.

Mapa 1. Systemy przesyłowe CO2 istniejące w Stanach Zjednoczonych

Cortez L = 808 km Ø = 762 mm Ciśnienie: 103–145 bar Przepustowość: ~19,9 Mt/yr

Bravo pipeline L = 350 km Ø = 508 mm Ciśnienie: 124–141 bar Przepustowość: ~7,7 Mt/yr Sheep Mountain pipelines

L = 296 km & 360 km Ø = 508 mm & 610 mm Ciśnienie: 83–197 bar Przepustowość: ~6,6 Mt/yr

Weyburn L = 330 km Ø = 356–305 mm Ciśnienie: 152–172 bar Przepustowość: ~1,8 Mt/yr

Jackson pipeline L = 295 km Ø = 508 mm Przepustowość: ~1,2 Mt/yr

Źródło: na podstawie B. Metz, O. Davidson, H. de Coninck, M. Loose, L. Meyer (ed.), Cambridge University Press, 2005.

Technologie transportu CO₂ są zatem stosowane od wielu lat. W per- spektywie rozwoju CCS w Polsce należy także zaplanować odpowiednie warunki – w szczególności prawne – umożliwiające budowę sieci transpor- towej, gdyż tylko w takich warunkach wychwytywanie CO2 w elektrow- niach i innych zakładach będzie miało sens.

•  Składowanie CO₂ w warstwach geologicznych ziemi

Technologię zatłaczania CO2 do górotworu stosuje się od dziesiątków lat w przemyśle naftowym, np. w zabiegach intensyfikacji wydobycia ropy naftowej lub gazu ziemnego. Dwutlenek węgla występuje też w „złożach”

naturalnych, liczących miliony lat, podobnie jak złoża ropy i gazu. Złoża te mogą zawierać dziesiątki, a nawet setki milionów ton CO2 i są niekiedy eksploatowane dla celów komercyjnych (np. na potrzeby przemysłu spo- żywczego). Największe złoża, zawierające setki milionów ton CO2, wystę- pują w Stanach Zjednoczonych: Mc Elmo Dome, Sheep Mt., Bravo Dome, Jackson Dome, Labarge i St Johns-Springville³. Świadczy to o trwałości na- turalnych „składowisk” CO2, które istnieją od milionów lat.

Raport IPCC SRCCS (Międzyrządowy Panel ds. Zmian Klimatu) z 2007 r. przedstawia trzy zasadnicze typy struktur geologicznych, odpo- wiednich do składowania antropogenicznego CO2:

 głębokie poziomy wodonośne-solankowe. Duże struktury tego typu występują także w Polsce, a ich potencjał składowania jest ogromny, wystarczający do „pomieszczenia” emisji największych elektrowni przez cały okres życia instalacji,

 wyeksploatowane i częściowo wyeksploatowane złoża ropy i gazu,

 głębokie, nieeksploatowane pokłady węgla, zawierające metan.

W normalnych warunkach CO2 jest gazem o gęstości około 2 kg/m³. W głębszych warstwach geologicznych jego właściwości ulegają znacz- nym zmianom, zależnie od ciśnienia i temperatury. Dla geologicznego składowania najkorzystniejsza jest wysokogęstościowa faza nadkrytyczna.

Zależnie od temperatury i ciśnienia złożowego, które występują w danym zbiorniku, przyjmuje się, że minimalna głębokość występowania poziomu wodonośnego albo złoża węglowodorów, odpowiednich do geologicznego składowania CO2, wynosi 800–1000 metrów. Na takiej głębokości gęstość wtłoczonego CO₂ jest setki razy większa niż w warunkach normalnych

3 Special Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change on Carbon Cap‑

ture and Storage (IPCC SRCCS) 2007, Cambridge University Press, Cambridge, Wielka Brytania oraz strona IPCC: www.ipcc.ch/pub/reports.htm.

(tzn. występuje on w fazie nadkrytycznej). W przypadku wykorzystania pokładów węgla ich głębokość powinna być zbliżona, choć rozpatruje się też pokłady nieco płytsze, których eksploatacja górnicza jest nieopłacalna.

Przyjmuje się, że dla głębokości większych niż 3000 metrów wtłaczanie jest nieopłacalne⁴

.

Warunki geologicznego składowania CO

na obszarze Polski

W ostatnich latach przeprowadzono wiele badań naukowych na terenie Polski, dotyczących możliwości geologicznego składowania CO₂ w głębo- kich poziomach wodonośnych solankowych oraz w złożach węglowodo- rów. W wyniku tych badań ustalono, że największy potencjał, umożliwiają- cy składowanie CO2 z elektrowni i dużych zakładów przemysłowych, mają struktury obejmujące poziomy wodonośne solankowe, a łączny potencjał składowisk może pozwolić na wtłoczenie i trwałe składowanie 5–10 Gt CO2 (1 Gt = mld ton). Warto dodać, że emisje elektrowni i elektrociepłow- ni w Polsce wynoszą około 150 mln ton CO2 rocznie, a emisje wszystkich większych instalacji przemysłowych, które emitują ponad 100 tys. ton CO2

rocznie, to około 200 mln ton na rok. Oznacza to, że szacowany obecnie potencjał składowania jest wystarczający na potrzeby technologii CCS dla dużych emitentów na najbliższe 30–50 lat⁵.

Dla doprecyzowania informacji dotyczących możliwych do wykorzy- stania pojemności składowisk CO2 konieczne będzie przeprowadzenie dal- szych szczegółowych badań. Obecnie z inicjatywy Ministerstwa Środowiska realizowany jest program „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania”.

Z dotychczasowych badań wynika, że zarówno rozmieszczenie emi- tentów, jak i obiektów prawdopodobnie odpowiednich do geologicznego składowania CO2 nie jest równomierne. Największe struktury w pozio- mach wodonośnych znajdują się przeważnie w centralnej części kraju, w mniejszym stopniu w części północno-zachodniej. Jednocześnie sto- sunkowo dużo emitentów znajduje się w Polsce południowej, gdzie brak jest większych struktur wodonośnych. W tym rejonie można rozpatrywać możliwość geologicznego składowania w głębokich, nieeksploatowanych

4 A. Wójcicki [w:] Raport. Technologia wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS) sposobem na złagodzenie zmian klimatu, http://www.pkpplewia- tan.pl/upload/File/2009_05/RAPORT%20CCS.pdf [dostęp: 15 września 2009 r.].

5 Ibidem.

pokładach węgla z odzyskiem metanu. Złoża gazu i ropy naftowej moż- liwe do wykorzystania w najbliższej przyszłości, zlokalizowane przeważ- nie w zachodniej i południowo-wschodniej części kraju, mają pojemności składowania niewystarczające dla największych emitentów. Do wytyczenia korytarzy transportowych dla rurociągów z CO2 można rozważyć wykorzy- stanie sieci istniejących rurociągów gazu ziemnego.

Bezpieczeństwo składowania geologicznego

Zagadnienie bezpieczeństwa składowania CO2 w podziemnych struktu- rach geologicznych związane jest z warunkami geologicznymi, w tym z ty- pem struktury, z jakim mamy do czynienia, oraz stosowaną technologią.

Naturalne wycieki CO2 związane są z obszarami występowania skał wę- glanowych. Dwutlenek węgla przedostający się do wód powierzchniowych tworzy mineralne wody lecznicze – szczawy, co w powiązaniu z lokalnie pod- wyższoną temperaturą wód stwarza warunki do powstawania uzdrowisk.

Przykładem tych zjawisk w Polsce jest rejon uzdrowiskowy Krynicy.

W rejonie Muszyny występuje największa w kraju naturalna ekshalacja CO2 – tzw. mofeta w Złockiem. Szacuje się, że w tym rejonie z głębi ziemi wydobywa się dziennie około 30 ton CO2, czyli około 11 tys. ton rocznie.

Podobne zjawiska zachodzą na przykład w rejonie miejscowości Latera we Włoszech. W obu przypadkach nie stwierdzono zagrożenia dla zdrowia i życia mieszkających tam ludzi.

Względnie prosta jest sprawa bezpieczeństwa składowania CO2 w wy- eksploatowanych strukturach naftowych. Z kolei składowanie w głębokich, nieeksploatowanych pokładach węgla wydaje się znacznie mniej bezpiecz- ne niż w strukturach naftowych.

Z punktu widzenia dużych źródeł emisji najistotniejsze jest składowa- nie w poziomach wodonośnych solankowych. Jest to podejście stosunkowo nowe i stosowane na lądzie w niewielu miejscach na świecie. Jednakże i tu stosuje się obejmujące dziesiątki lat doświadczenia przemysłu naftowego i inżynierii złożowej. To, że geologiczne składowanie w takich strukturach jest równie bezpieczne, co magazynowanie gazu ziemnego, wynika z nastę- pujących faktów:

 dwutlenek węgla jest lokowany w składowisku nie w lotnej fazie ga- zowej, ale w mniej mobilnym stanie skupienia – wysokogęstościowej fazie nadkrytycznej; nie jest on substancją palną ani wybuchową,

 przy typowaniu obiektów/struktur na potencjalne składowiska jed- nym z podstawowych kryteriów jest obecność warstw uszczelniają- cych o odpowiedniej miąższości, jakości i integralności,

 na potencjalne składowiska wybiera się struktury, w których układ warstw geologicznych tworzy naturalne pułapki, ograniczające roz- przestrzenianie się zatłoczonego medium do określonego obszaru w odległości maksymalnie do kilku-kilkunastu kilometrów od otwo- rów zatłaczających,

 dwutlenek węgla, nawet jeśli przedostanie się ze składowiska na po- wierzchnię, nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla życia i zdro- wia ludzi, ponieważ nie jest trujący jak tlenek węgla czy siarkowo- dór, a jedynie nie nadaje się do oddychania – jest problemem przy stężeniu dopiero 200 razy wyższym od atmosferycznego. Podawany czasami przykład ekshalacji zawiesiny pary wodnej i dwutlenku wę- gla z wulkanicznego jeziora Nyos w Kamerunie w 1986 r. nie ma żadnych punktów stycznych z planowanymi składowiskami w głę- bokich poziomach wodonośnych solankowych⁶.

Doświadczenia praktyczne: realizowane projekty wychwytywania CO

Poszczególne elementy technologii CCS są dzisiaj znane, jednak stoso- wane są w relatywnie małej skali, głównie w przemyśle spożywczym, a tak- że przy wydobyciu ropy naftowej i gazu ziemnego. By móc zastosować ją w dużej skali, w oczyszczaniu gazów spalinowych z elektrowni, cementowni czy pieców hutniczych, należy ją rozwinąć. Dlatego niezbędne jest budowa- nie najpierw zakładów pilotażowych, później jednostek demonstracyjnych a wreszcie komercyjnych. O tym, że jest to wykonalne w praktyce, świadczą przygotowywane bądź realizowane już liczne projekty europejskie, amery- kańskie, japońskie i australijskie.

Pierwsze prace badawcze dotyczące możliwości wykorzystania techno- logii CCS w elektrowniach opalanych węglem i gazem rozpoczęto w Euro- pie w połowie lat 90. XX wieku. Zrealizowano wówczas m.in. projekt SACS (ang. „składowanie CO₂ w solankach”) na polach naftowych pod Morzem Północnym. Projekt zakończył się powodzeniem: uruchomiono magazyn Sleipner, w którym składuje się rocznie około 1 miliona ton CO2.

W Europie pierwszą jednostkę badawczą CCS zbudowano w 2001 r.

w Szwecji. Następnie prowadzono kolejne badania⁷, których wyniki wy- korzystano w elektrowni Schwarze Pumpe w Brandenburgii (Niemcy). We wrześniu 2008 r. uruchomiono tam pilotażową instalację z CCS, o mocy

6 Ibidem.

7 Więcej informacji: www.co2store.org; www.co2sink.org; www.co2net.com.

30 MWt, wykorzystującą technologię oxyfuel, czyli spalania w tlenie. Sche- mat instalacji zastosowanej w Schwarze Pumpe przedstawiono na wykre- sie 2. Koszt budowy zakładu wyniósł blisko 70 mln euro. Celem projektu jest sprawdzenie technologii w odpowiednio dużej skali i zebranie doświad- czeń do budowy i uruchomienia elektrowni demonstracyjnej nie później niż w 2015 r. – nie jest to więc jeszcze instalacja o charakterze komercyj- nym. Została ona wyposażona w sieć urządzeń pomiarowych. Planuje się, że wyniki badań pozwolą na dokładne zoptymalizowanie projektu przy- szłego zakładu demonstracyjnego o mocy około 250 MWe w elektrowni Jänschwalde w Niemczech.

Wykres 2. Schemat wychwytywania CO2 wg technologii zastosowa- nej w pilotażowej instalacji Schwarze Pumpe

Źródło: www.vattenfall.con/en/ccs/.

Zakład demonstracyjny stanowić będzie kolejny etap prac nad rozwo- jem technologii. Celem projektów demonstracyjnych jest przede wszystkim sprawdzenie różnych technologii w dużej, przemysłowej skali i zmniejsze- nie strat energii w procesie wychwytywania CO2. Ważne jest także zdoby- cie doświadczeń w procesie transportu i składowania dużych ilości CO2. Działania te mają doprowadzić do komercyjnego zastosowania technologii wychwytywania i składowania CO₂. Zakłada się, że technologia CCS będzie dojrzała do wykorzystania komercyjnego około 2020 r. Obecnie Unia Eu- ropejska wspiera finansowo powstanie zakładów demonstracyjnych CCS.

Do realizowanych projektów należy m.in. polski projekt budowy zakładu demonstracyjnego w Bełchatowie.

Ekonomiczne aspekty zastosowania technologii CCS

Stworzenie warunków prawnych, organizacyjnych i ekonomicznych do rozwoju technologii CCS w Polsce powinno zostać poprzedzone szczegółową analizą kosztów. Jednocześnie, przy okazji wdrażania całego pakietu ustaw, przenoszących do polskiego prawa akty prawne pakietu klimatyczno-energetycznego, należałoby również przeprowadzić odpo- wiednie analizy, dotyczące w szczególności efektów zmian klimatu w skali naszego kraju (np. koszty skutków susz i powodzi czy też emigracji z kra- jów zagrożonych dużymi zmianami klimatu). Konieczne jest przeana- lizowanie kosztów przestawienia polskiej gospodarki na nisko węglową.

Brakuje obecnie kompleksowych analiz w tym zakresie. Pojawiają się je- dynie pojedyncze, dość fragmentaryczne analizy wydatków, jakie Polska poniesie w związku z wdrożeniem pakietu klimatyczno-energetycznego UE, jednak często wydatki te są szacowane jedynie intuicyjnie. Ocena skutków regulacji, zaprezentowana w założeniach do projektu ustawy o zmianie ustawy – Prawo geologiczne i górnicze⁸, nie zawiera np. anali- zy kosztów wdrożenia technologii CCS w Polsce ani skutków zaniecha- nia w tym zakresie w kontekście konieczności zakupu pozwoleń na emi- sję CO2, czego koszty w efekcie poniosą polskie gospodarstwa domowe i przedsiębiorstwa.

Pod koniec 2009 r. przedstawiony został raport przygotowany przez jedną z firm konsultingowych we współpracy z Ministerstwem Gospo- darki oraz Ministerstwem Środowiska, jak również z przedstawicielami przemysłu, elektroenergetyki, a także organizacji pozarządowych. W ra- porcie przedstawiono wyniki analiz potencjału zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w Polsce oraz szacowane koszty tych redukcji. Według ra- portu Polska jest w stanie zredukować emisję gazów cieplarnianych o 30%

do 2030 r. w porównaniu z rokiem 2005, jednak nakłady na technologie obniżające emisję wyniosłyby średnio 0,9% PKB rocznie⁹. Dlatego istotne będzie wskazanie w przyszłości źródeł finansowania tych nakładów. Na forum Unii Europejskiej należy promować wprowadzenie odpowiednich funduszy wspierających gospodarki państw członkowskich UE, opartych

8 Założenia do projektu ustawy o zmianie ustawy – Prawo geologiczne i górnicze oraz innych ustaw, zaplanowanej jako akt transponujący dyrektywę Parlamentu Europej- skiego i Rady 2009/31/WE z 23 kwietnia 2009 r. w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz zmieniającej dyrektywę Rady 85/337/EWG, Euratom, dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE, 2006/12/WE, 2008/1/WE i rozporządzenie (WE) nr 1013/2006 (Dz.Urz. UE L 140 z 5 czerwca 2009 r.).

9 http://www.rp.pl/artykul/2,404604.html [dostęp: 12 grudnia 2009 r.].

dziś na paliwach kopalnych, w okresie przejściowym do rozwiązań opar- tych na technologiach niskoemisyjnych.

W dyskusji o samej technologii CCS wiele uwagi zwraca się na zagad- nienie kosztów wytwarzania energii elektrycznej w zakładach wyposażo- nych w instalację CCS. Prognozowany wzrost kosztu produkcji związany jest głównie ze spadkiem sprawności oraz wzrostem nakładów inwestycyj- nych na bloki wyposażone w instalacje do usuwania CO2.

Zgodnie z obecnymi szacunkami około 80–90% kosztów technologii CCS wiąże się z budową i eksploatacją instalacji wychwytywania CO2. Po- zostałe 10–20% kosztów to środki na transport i składowanie geologiczne.

Na Politechnice Śląskiej przeprowadzono analizę kosztów wdroże- nia CCS, biorąc pod uwagę polskie warunki paliwowo-klimatyczne, przy ewentualnym wykorzystaniu trzech typów instalacji opalanych węglem, przystosowanych do separacji CO2:

 układ post‑combustion,

 układ oxy‑combustion – spalania węgla w tlenie,

 układ IGCC – zgazowania węgla oraz wykorzystania gazu w siłowni gazowo-parowej.

Prowadzenie wychwytu CO2 z analizowanych bloków węglowych wiąże się ze spadkiem sprawności netto wytwarzania energii elektrycznej. Obli- czenia odnoszą się do nowoczesnego nadkrytycznego bloku węglowego, nieposiadającego instalacji do wychwytywania CO2, o sprawności 44,3%.

Według analiz Politechniki Śląskiej spadek sprawności wytwarzania ener- gii elektrycznej wynosi odpowiednio: 8,3 (IGCC); 10,2 (spalanie w czystym tlenie) i 12,2 (post‑combustion) punktów procentowych. Oznacza to zatem spadek sprawności do poziomu 32–36%. Należy przy tym zaznaczyć, że analiza dotyczy obecnego poziomu wiedzy w tej dziedzinie i w ciągu naj- bliższych lat spodziewany jest znaczący postęp technologiczny, który nie- wątpliwie pozwoli zmniejszyć tę stratę sprawności.

Zmiany cen zbywanej elektryczności z bloków węglowych wyposażo- nych w instalacje usuwania CO2, w odniesieniu do ceny z bloku referencyj- nego bez wychwytu CO2, są uzależnione od typu instalacji wychwytu oraz ceny zakupu uprawnień emisyjnych. Przy niskich cenach zakupu upraw- nień stosowanie technologii wychwytu CO2 nie jest opłacalne.

Graniczna cena zakupu uprawnień emisyjnych, powyżej której opłaca się usuwać CO2 z bloków IGCC, z układem oxy‑combustion oraz z układem post‑combustion, wynosi odpowiednio: 23, 30 oraz 46 euro/Mg.

Tak jak wspomniano wyżej, ekonomiczna opłacalność wprowadzenia CCS badana jest w odniesieniu do poziomu cen pozwoleń na emisję CO2.

Ceny elektryczności z analizowanych bloków węglowych są wyższe od cen występujących obecnie na rynku elektryczności (około 180 zł/MWh w roku 2009, tj. około 202 zł/MWh po uwzględnieniu inflacji w roku 2015 przyjmowanym jako pierwszy rok eksploatacji analizowanych układów de- monstracyjnych).

Prognozowane wzrosty cen elektryczności, po przyjęciu ceny zakupu uprawnień emisyjnych na poziomie 40 euro/Mg, wynoszą odpowiednio:

 86% dla nowoczesnego bloku węglowego bez usuwania CO2,

 94% dla bloku z układem post‑combustion,

 71% dla bloku układ oxy‑combustion,

 oraz 62% dla bloku IGCC.

Należy przy tym zaznaczyć, że cena elektryczności z nowoczesnego blo- ku węglowego bez usuwania CO2, przy braku konieczności zakupu upraw- nień emisyjnych, wynosi 246 zł/MWh i jest wyższa o około 21% od obec- nych cen na rynku energii (po normalizacji na rok 2015)¹⁰.

Regulacje prawne

Pod koniec 2008 r. Unia Europejska uzgodniła pakiet klimatyczno-ener- getyczny, zawierający kilka aktów prawnych, które obecnie są implemen- towane do prawa krajów członkowskich. Jednym z aktów prawnych jest dyrektywa w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla¹¹,regu- lująca następujące zagadnienia:

 zasady lokalizacji składowisk CO2 w głębokich warstwach geologicznych,

 zasady eksploatacji takich składowisk i ich zamykania, w szczególno- ści bardzo istotne przepisy dotyczące bezpieczeństwa składowania,

 zabezpieczenie finansowe na wypadek wycieku CO2 ze składowiska,

 zasady uzyskiwania dostępu do sieci transportujących CO2 i do skła- dowisk tego gazu,

 kwestie odpowiednich instytucji administracyjnych,

 zagadnienia współpracy transgranicznej.

10 Informację o ekonomicznych aspektach wdrożenia CCS przygotowano na pod- stawie niepublikowanych materiałów, przygotowanych przez dr. Marcina Liszkę, prowa- dzącego badania na Politechnice Śląskiej.

11 Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31/WE z 23 kwietnia 2009 r.

w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz zmieniająca dyrektywę Rady 85/337/EWG, Euratom, dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE, 2006/12/WE, 2008/1/WE i rozporządzenie (WE) nr 1013/2006 (Dz.Urz. UE L 140 z 5 czerwca 2009 r.).

Składowanie CO₂ w warstwach geologicznych będzie poprzedzone szczegółowymi badaniami potencjalnego składowiska, prowadzonymi je- dynie pod warunkiem uzyskania odpowiedniego zezwolenia. Jeżeli prze- prowadzone badania dowiodą, że składowisko spełnia warunki bezpieczne- go i trwałego magazynowania CO2, będzie można się ubiegać o uzyskanie odpowiedniego zezwolenia, tym razem na składowanie dwutlenku węgla na przebadanym składowisku.

Po wybudowaniu odpowiednich instalacji wtłaczania i monitorowania składowiska oraz rozpoczęciu eksploatacji, operator składowiska będzie odpowiadać za bezpieczeństwo magazynu i jego monitorowanie.

W przepisach przewiduje się, że gdyby nastąpił wyciek CO₂ lub znaczą- ce nieprawidłowości w składowisku, operator będzie musiał powiadomić o zagrożeniach właściwe organy oraz przeprowadzić odpowiednie działa- nia naprawcze.

Przewiduje się odpowiednie procedury zamknięcia składowiska i pro- wadzenia działań kontrolnych po zamknięciu. Przekazanie odpowie- dzialności za składowisko odpowiedniemu organowi będzie następować w okresie do 20 lat po zamknięciu składowiska, po spełnieniu określonych warunków, a następnie przez kolejne 30 lat składowisko będzie monitoro- wane, aby upewnić się, że proces składowania jest w pełni bezpieczny.

W Polsce trwają prace nad transpozycją dyrektywy CCS do krajowe- go porządku prawnego. W listopadzie 2009 r. Ministerstwo Środowiska przedstawiło projekt założeń ustawy określającej zasady zatłaczania CO2 do warstw geologicznych, propozycje rozwiązań dotyczących monitorowania składowiska oraz jego zamknięcia, jak również propozycje rozwiązań doty- czących zasad ponoszenia odpowiedzialności w związku z prowadzeniem działalności w zakresie CCS. Projekt ustawy ma być złożony do prac legi- slacyjnych w Sejmie na początku roku 2011.

Zaproponowane przez Ministerstwo Środowiska rozwiązanie prawne zakłada wprowadzenie przepisów regulujących transport i składowanie CO₂ do ustawy – Prawo geologiczne i górnicze, jak również do innych ustaw takich jak: ustawa – Prawo energetyczne, ustawa o swobodzie dzia- łalności gospodarczej, ustawa – Prawo ochrony środowiska, ustawa o udo- stępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania na środowisko.

Zasadne wydaje się stanowisko, aby planowana regulacja w zakresie CCS była spójna z innymi przepisami, wdrażającymi przepisy pakietu kli- matyczno-energetycznego. Konieczne jest również przygotowanie kom- pleksowej oceny skutków regulacji aktów prawnych wdrażających ten pa- kiet. Należy przy tym uwzględnić skutki finansowe wprowadzenia nowych

zasad wspólnotowego handlu pozwoleniami na emisję gazów cieplarnia- nych po 2013 r., w tym skutki ewentualnego niepowodzenia wprowadzenia CCS w Polsce i związane z tym ewentualne zwiększone koszty, jakie będą musiały być poniesione przez przedsiębiorstwa w sytuacji obowiązkowego zakupu uprawnień do emisji. Warto zwrócić uwagę na fakt, że materia CCS jest nowa i regulujące ją przepisy powinny mieć kompleksowy charakter, aby obejmowały całość procesu CCS: wychwytywanie, transport i składo- wanie CO2 w pokładach geologicznych.

Podsumowanie

Z analiz Międzynarodowej Agencji Energii wynika, że stosowanie CCS może przyczynić się do osiągnięcia redukcji emisji CO2 na świecie o 20–28%

do 2050 r. Przewiduje się, że redukcja emisji CO2 pochodzących z sektora energetycznego w UE, osiągnięta przez stosowanie CCS, wyniesie zgodnie ze scenariuszem rynkowym 160 Mt w 2030 r. i 800–850 Mt w 2050 r., co stano- wi odpowiednio 3,7% i 18–20% całkowitych obecnych emisji CO212. Oprócz zastosowania w sektorze wytwarzania energii CCS może również dostar- czać rozwiązań dla energochłonnych sektorów przemysłu, wnosząc znacz- ny wkład w ograniczenie emisji także w tych sektorach. CCS będzie równie ważne w ograniczeniu emisji CO₂ w krajach trzecich, takich jak Chiny bądź Indie, będących jednymi z największych konsumentów węgla i jednocze- śnie emitentów CO2. Utrzymanie światowego przewodnictwa UE w rozwoju technologii CCS i w ich szybkim zastosowaniu otworzy przedsiębiorstwom europejskim nowe możliwości eksportu tej technologii do innych krajów.

Projekty CCS są możliwe i konieczne do zrealizowania także w Polsce¹³. Można się spodziewać, że CCS będzie technologią wykorzystywaną przez kilkadziesiąt lat, do czasu, kiedy zostaną wynalezione inne techno- logie, pozwalające na niskoemisyjne produkowanie energii elektrycznej z węgla. CCS jest więc swoistą technologią pomostową, wspierającą proces zmniejszania ilości CO₂ emitowanego do atmosfery. Szczególnie w przy- padku Polski, możliwość rozwinięcia i wdrożenia CCS jest poważną szansą na uniknięcie konieczności ponoszenia rosnących opłat za emisję CO2.

12 Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions – Sup‑

porting early demonstration of sustainable power generation from fossil fuels, COM(2008) 30 final.

13 Raport „Technologia wychwytywania i geologicznego składowania dwutlenku węgla (CCS) sposobem na złagodzenie zmian klimatu”, http://www.pkpplewiatan.pl/

upload/File/2009_05/RAPORT%20CCS.pdf [dostęp: 15 września 2009 r.].

Ponieważ technologia CCS znajduje sie w fazie wczesnych projektów demonstracyjnych, to ze względu na bardzo wysoki koszt takich instala- cji w skali przemysłowej niezbędne jest znaczne dofinansowanie procesu rozwoju tej technologii ze środków publicznych. UE wyda na dofinanso- wanie pierwszych kilku demonstracyjnych zakładów około 7–10 mld euro.

Również poszczególne państwa, w szczególności USA, Norwegia, Australia i Wielka Brytania, przeznaczyły znaczne środki na wsparcie takich projek- tów. Oczywiście, sam sektor energetyczny także przygotowuje się do wdro- żenia tej nowej technologii. Warto dodać, że zakłada się, iż technologia wychwytywania CO2 zostanie po roku 2020 rozwinięta na tyle, że łączne koszty wychwytywania CO₂ i jego wtłaczania będą niższe niż koszt zakupu pozwoleń na emisję¹⁴.

Do rozwiązania pozostaje jeszcze problem uzyskania akceptacji spo- łecznej dla transportu i geologicznego składowania CO2. Szczególnie w Pol- sce, ze względu na rolę węgla w gospodarce, niezbędne jest duże wsparcie władz państwowych, aby przekonać społeczeństwo do korzyści, które wyni- kają z wprowadzenia technologii CCS. Bez ekonomicznego i politycznego wsparcia wprowadzenie CCS do stosowania w energetyce i przemyśle bę- dzie bardzo trudne. Dlatego należy dążyć do jak najdalej idącej współpracy rządów, przedsiębiorstw, naukowców, organizacji społecznych i społeczno- ści w propagowaniu i rozwijaniu technologii CCS.

Szczególną rolę w przygotowaniu warunków do wdrożenia CCS w Pol- sce odegra kształt regulacji prawnych w tym zakresie. W ciągu roku 2010 będą się toczyć prace nad transpozycją dyrektywy CCS. W procesie przygo- towania polskich przepisów o CCS warto zwrócić uwagę, że implementacja dyrektywy CCS powinna być przygotowana jednocześnie z wdrożeniem innych przepisów pakietu klimatyczno-energetycznego, w szczególności – dyrektywy o europejskim systemie handlu pozwoleniami na emisje CO2. Ocena skutków regulacji wszystkich aktów prawnych wdrażających ten pa- kiet powinna uwzględniać także skutki finansowe wprowadzenia nowych zasad wspólnotowego handlu pozwoleniami na emisję gazów cieplarnia- nych po 2013 r., w tym skutki ewentualnego niepowodzenia wprowadzenia CCS w Polsce i w związku z tym zwiększone koszty, jakie będą musiały być poniesione przez przedsiębiorstwa w sytuacji obowiązkowego zakupu uprawnień do emisji.

Polskie przepisy powinny obejmować cały proces: wychwytywanie, transport i składowanie CO2. Poza składowaniem to właśnie transport CO2, a w szczególności możliwości budowy rurociągów, może być krytycz-

14 Ibidem, s. 19.

nym elementem przy realizacji projektów CCS. Uregulowanie tych kwestii w jednym akcie prawnym i nadanie mu odpowiedniego priorytetu jest nie- zbędne dla powodzenia wdrożenia CCS w Polsce.

Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że pierwsze szacunki kosztów wdrożenia technologii CCS w Polsce mogą nasuwać poważne wątpliwości co do opłacalności tego rozwiązania w naszym kraju. Obecnie droga jest za- równo technologia wychwytywania, jak i trudne do oszacowania są koszty budowy rurociągów do transportu CO2 i samych składowisk. Wątpliwości mogą się także pojawiać przy kwestiach bezpieczeństwa składowania CO2

i społecznej akceptacji dla tego procesu. Jak wskazują doświadczenia innych krajów, projekty realizowane na lądzie (te na morzach raczej nie budzą tak skrajnych emocji) wiążą się z licznymi protestami mieszkańców. Również w Polsce nie należy spodziewać się, że mogłoby być inaczej. Jednocześnie konieczne jest podjęcie decyzji co do dalszego rozwoju energetyki w Polsce.

Moce wytwórcze i infrastruktura przesyłowa wymagają często wymiany i rozbudowy. Koszty pozwoleń na emisje, które w ciągu najbliższej dekady będą musiały być kupowane na aukcjach, będą rosły, a ich dostępna ilość będzie maleć. Wiąże się to z coraz trudniejszymi warunkami ekonomicz- nymi działania zakładów opartych na węglu. Z drugiej strony, zastrzeże- nia wobec technologii CCS wyrażają także organizacje ekologiczne, które twierdzą, że CCS wiąże się z intensywną eksploatacją zasobów naturalnych, w związku z czym nie jest to dobre rozwiązanie i proponują w zastępstwie rozwijanie odnawialnych źródeł energii. Należy więc podjąć decyzję – jeśli nie CCS, to co?

Bibliografia

Nicholas Stern: The Economics of Climate Change, The Stern Review, Cambridge University Press, 30 October 2006.

Solomon S., Qin D., Manning M., Marquis M., Averyt K., Tignor M.M.B., Miller LeRoy H., Chen Z., 2007 – Climate Change 2007 The Physical Scien- ce Basis, Published for the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press.

Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions – Supporting early demonstration of sustainable power genera‑

tion from fossil fuels, COM(2008) 30 final.

Commission Staff Working Document – Accompanying document to the Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on

the geological storage of carbon dioxide. Impact Assessment [COM(2008) 18 final] [SEC(2008) 55].

Commission Staff Working Document – Accompanying document to the Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Coun‑

cil on the geological storage of carbon dioxide. Summary Impact Assessment [COM(2008) 18 final, SEC(2008) 54].

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie geologicznego składowania dwutlenku wę- gla oraz zmieniającej dyrektywę Rady 85/337/EWG, Euratom, dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE, 2006/12/WE, 2008/1/WE i rozporządzenie (WE) nr 1013/2006 (Dz.Urz.UE L 140 z 5 czerwca 2009 r.).

E. Gąsiorowska, J. Piekacz, T. Surma, Pakiet klimatyczno‑energetyczny jako strategia zrównoważonego rozwoju gospodarki europejskiej, „Energety- ka” 2008, nr 8/9 (650–651).

Raport „Technologia wychwytywania i geologicznego składowa‑

nia dwutlenku węgla (CCS) sposobem na złagodzenie zmian klimatu”, http://www.pkpplewiatan.pl/upload/File/2009_05/RAPORT%20CCS.pdf.

Special Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change on Carbon Capture and Storage (IPCC SRCCS) 2007 – Cambridge University Press, Cambridge, Wielka Brytania.

Założenia do projektu ustawy o zmianie ustawy – Prawo geologiczne i górnicze oraz innych ustaw, zaplanowanej jako akt transponujący dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31/WE z 23 kwietnia 2009 r. w spra- wie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz zmieniającej dyrektywę Rady 85/337/EWG, Euratom, dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE, 2006/12/WE, 2008/1/WE i rozpo- rządzenie (WE) nr 1013/2006 (Dz.Urz. UE L 140 z 5 czerwca 2009 r.).

Dane ze stron internetowych:

http://unfccc.int www.co2store.org www.co2sink.org www.co2net.com

www.ipcc.ch/pub/reports.htm.