美国能源部计划为碳减排提供数十亿资金

据报道，美国能源部在发布其碳负排放计划(CNS)时表示，美国政府通过的《基础设施建设法案》和《降低通胀法案》对碳排放技术的投资必须与清洁能源的部署结合起来，以应对气候危机。

但一些清洁能源倡导者对美国能源部的碳负排放计划(CNS)中采用的关键技术持怀疑态度。他们表示，为减少发电设施碳排放部署的碳捕获、使用和储存 (CCUS)项目表现不佳，这可能有利于化石燃料发电设施延期运营并减缓可再生能源的部署，而计划中提到的直接空气捕获和使用或储存(DACUS)技术几乎未经过有效测试。

美国能源部化石能源和碳管理办公室首席副助理秘书Jennifer Wilcox博士在接受行业媒体采访时说，“风力发电、光伏发电和电池储能系统将继续具有巨大的价值，但它们无法使一些主要行业脱碳或从大气中消除二氧化碳。”她补充说，要做到这一点的能源技术需要到本世纪中叶达到减少10亿吨碳排放量的的规模。

美国能源部贷款计划办公室主任Jigar Shah在7月20日举办的启动碳负排放计划(CNS)网络研讨会上说，很少有碳捕获、使用和储存 (CCUS)项目在当前经济、美国联邦45Q碳减排税收抵免和其他收入的情况下可能完全地获得融资。他说，历史表明，要让一项技术全面被市场接受，需要公私部门投入1000亿美元的资金。

政策制定者、科学家和清洁能源倡导者在网络研讨会和访谈中一致认为，采用各种的碳减排方案都是必要的。而美国能源部举办的这次网络研讨会的主持人补充说，可再生能源的增长对于经济脱碳至关重要，但还需要其他途径。但他们表示，碳捕获项目的高成本和不确定性让清洁能源倡导者难以支持碳捕获、使用和储存 (CCUS)技术 。

美国能源部的碳负排放计划(CNS)

美国能源部长Jennifer Granholm在2021年11月发布的一份声明中表示，美国能源部的碳负排放计划(CNS)只投资于能够将10亿吨碳排放量成本降到每吨100美元以下的碳减排技术。美国能源部在一份概况文件中介绍，这包括碳捕获、使用和储存 (CCUS)技术;直接空气捕获和使用或储存(DACUS)技术中;增加海洋、土壤和森林中二氧化碳储存量的基于自然的解决方案，以及生物质发电设施。

美国参议院的这个概况文件表明，如果根据美国能源部长Jennifer Granholm的说法，2022年通过的《两党基础设施建设法案》中有120多亿美元用于减少二氧化碳排放，《降低通胀法案》的二氧化碳减排计划将获得996亿美元的支持。此次，网络研讨会参与者和清洁能源倡导者一致认为，美国能源部计划的早期结果预计来自碳捕获、使用和储存 (CCUS)技术，而直接空气捕获和使用或储存(DACUS)技术仍然必须证明有效。

碳负排放计划(CNS)需要大规模碳减排，以支持实现美国到2050年的净零排放目标

DACUS技术的发展

Rhodium集团在2019年5月发布的一份研究报告得出结论，即使清洁能源出现前所未有的增长，DACUS技术到本世纪中叶将是一个必不可少的碳减排解决方案。但这将需要大量的研发投资，以使其在最需要的时候准备好部署。该公司指出，当前的市场机会和政策激励措施不会使DACUS项目具有成本竞争力。

根据碳捕集联盟的数据，《降低通胀法案》的联邦45Q税收抵免将为DACUS中的储存和使用分别提供180美元/吨和130美元/吨的激励。但DACUS需要每吨236美元的资金才能实现收支平衡，Rhodium公司为此引用了美国国家科学院的研究报告，为了使DACUS在商业上可行，到2030年，如今只有1100万美元的联邦研发支出必须每年平均达到2.4亿美元才可能实现。

一份在2021年发表的工业和化学工程研究论文声称，一旦部署了新技术，成本往往会下降。该报告补充说，从光伏系统最早进入市场开始，其成本下降了100多倍，而DACUS目前每吨高达600美元的试点成本与美国能源部每吨100美元的目标相差并不遥远。

麦肯锡公司在2020年进行的一项研究表明，DACUS的成本降到每吨100美元才会具有市场竞争力，可以吸引私人投资，为新的部署提供资金，并进一步降低成本。

但根据麦肯锡公司的研究告，DACUS需要从空气中捕获二氧化碳，其浓度与目标相比平均高于0.04%。塞拉俱乐部杂志高级编辑Paul Rauber在2022年6月发表的一份研究报告中指出，化石燃料发电厂的二氧化碳浓度要高得多，从天然气发电厂的5%到燃煤发电的12%，这使得它们更适合二氧化碳捕获。

因此，美国联邦政策、计划和激励措施以及私营部门的参与促成了CCUS示范项目的试点，而科学家、环保主义者和其他人就其可行性也展开了讨论。

直接空气捕获技术

CCUS的 应用经验

美国能源部的Wilcox表示，将二氧化碳气体泵入老化的油井以提高石油采收率(EOR)是一项经过验证的技术，石油行业提高石油采收率(EOR)而支付的费用(也可以安全地储存捕获的二氧化碳)支持了CCUS示范项目的成功。

但塞拉俱乐部、美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)等机构指出，美国联邦政府共同资助的发电厂CCUS示范项目最近获得的成功令人怀疑。

NRG Energy公司在德克萨斯州运营的Petra Nova燃煤发电厂就是一个CCUS早期测试项目，该项目于2016年12月至2020年5月运行，并完全实现了其碳捕集目标。然而，NRG公司承认，该项目的经济可行性取决于EOR的回报，并且当新冠疫情持续蔓延期间油价下跌时，这个CCUS项目停止了运营。

塞拉俱乐部和美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)一致认为，Sask Power公司在加拿大萨斯喀彻温省边界运营的大坝发电厂3号机组CCUS项目自从2014年投入使用，是迄今为止运行时间最长和最成功的一个CCUS项目。他们在报告中指出，该项目最接近承诺的90%二氧化碳捕获率，并通过EOR回报维持其经济可行性，直到2021年出现技术问题迫使其停止运营。

但Sask Power公司在7月22日声称，这个CCUS项目在2022年初恢复了稳定运行。尽管由于停电导致每年的二氧化碳捕获量有所下降，但2022年第二季度的捕获量完全在Sask Power公司的目标范围内，并且该项目继续捕获和中和二氧化碳和其他污染物。

塞拉俱乐部的Rauber表示，这增加了整体表现不佳的记录，并表明CCUS项目可能不是私营部门投资者的一个理想的解决方案。

美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)能源分析师Dennis Wamsted补充说，“CCUS是一个大型、复杂、昂贵的化学项目，并且部署在资本密集型发电厂的后端。为了推动能源转型，我们需要关闭化石燃料工厂并部署没有碳排放的替代品。”

美国能源部的Wilcox回应说，有关业绩不佳的说法取决于其计算方式。她说，Petra Nova公司的CCUS项目的碳捕获率符合设计标准，并表明美国能源部对新示范项目的资助可以提高这种技术的性能。

但CCUS的成本效益也受到质疑。

CCUS的成本问题

美国能源部在报告中声称，公用事业厂商美国南方公司位于密西西比州的煤气化和Kempe碳捕集项目于2017年暂停运营，并没有大量捕获二氧化碳。根据美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)的研究，更重要的是，设备和其他故障将其预计成本低于30亿美元推高到75亿美元以上。

美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)的报告补充说，如果没有来自动荡的石油市场的EOR收入，PetraNova公司的CCUS项目就无法保持经济可行性，将增加石油产量和新的碳排放量。

Wilcox承认，这些成本问题使美国能源部更加谨慎。她补充说，“首创的示范项目总是成本更高，美国能源部将继续与私营部门共同资助资本投资，以证明新的二氧化碳减排技术，并推动真正降低成本曲线。”

美国能源部贷款计划办公室 (LPO) 主任 Jigar Shah在网络研讨会上提醒说，CCUS项目的成本可能会很昂贵。他说：“要实现大规模的可融资性和商业化，将需要1000亿美元的投资，这是潜在私营部门投资者对CCUS项目仍然犹豫不决的一个关键原因。 ”

Wilcox表示说，《降低通胀法案》提供的资金可能有助于缓解投资者的焦虑。根据碳捕集联盟的说法，将45Q的联邦税收抵免增加到储存二氧化碳的CCUS项目中，存储和使用二氧化碳每吨可以获得85美元和60美元的激励。

但研究表明，其收益低于改造天然气发电厂采用CCUS项目所需的高达每吨100美元的成本，美国能源部的Wilcox表示他们可以利用《基础设施建设法案》和《降低通胀法案》中的其他融资机会，加速部署并让美国走上在本世纪中叶实现温室气体净零排放的道路。

塞拉俱乐部的Rauber指出，长期以来，CCUS的倡导者一直认为，如果获得类似光伏行业的资金支持，那么就会像光伏系统一样降低成本，但CCUS行业并没有发生这种情况，他承认更高的激励值可以使CCUS项目更有利可图，但要测试其真正潜力。

网络研讨会参与者和清洁能源倡导者一致认为，为了开发这一潜力，CCUS还需要新的部署来解决超出成本的问题。

CCUS项目未来得到商业规模部署的研发方法

有关的CCUS问题

风险资本投资商Lowercarbon Capital公司合伙人兼科学负责人Clea Kolster博士和美国能源部网络研讨会其他参与者表示，价值数十亿美元的私营部门市场正在发展，但重要问题仍未得到解答。

美国能源部国家能源技术实验室主任Brian Anderson博士说，CCUS项目可能会带来新的土地和水资源负担，这两个问题都需要更多关注。他补充说，百万吨级的碳存储技术正在使用中，但关键是要将10亿吨规模碳存储技术的潜在不确定性和风险降到最低。

美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)的Wamsted对此表示认同。他警告说，我们以前从未进行过大规模的碳储存，虽然EOR已经奏效，但这并不意味着它将在任何地方或数百年内都有效，它可能会对人类、环境和经济产生重大影响。

参加美国参议院环境和公共工程委员会会议的参与者表示，用于二氧化碳储存项目的土地和资源是可用的，并且有办法更快地使它们变得可用。

美国自然保护协会气候与能源政策主任Jason Albritton表示，开发商从一开始就进行土地利用规划、早期社区参与和简化许可将提高土地可用性。

路易斯安那州能源办公室自然资源部技术评估司司长M.Jason Lanclos表示， 美国环境保护署在2018年批准北达科他州和2020年批准怀俄明州获得“VI类优先权”，这将加快二氧化碳储存地点的许可，

Lanclos说，对具有足够的环境规则的州进行更多的许可控制可以安全地加速土地使用。CCUS项目可以帮助以传统发电为主的过渡州转向更清洁、更可持续的能源形式。

但塞拉俱乐部和美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)表示，CCUS项目可能会排放更多的甲烷，估计其对气候危机的影响是二氧化碳的25倍。

美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)在8月1日发布的一份报告声称，美国能源部7月13日发出的一份关于在新的或现有的煤炭、天然气或工业设施中建造六个新的CCUS示范项目的通知就是一个例子。该通知指出，将监测示范的生命周期二氧化碳排放量。但研究表明，煤矿、天然气管道和储存甲烷泄漏可能会严重影响CCUS项目的预期收益。

Wilcox回应，美国能源部的碳负排放计划(CNS) 将资助所有排放的“适当监测、报告和验证”方面的进展。她补充说，其中一个关键目标是确保上游和中游源尽可能不泄漏二氧化碳，首先要确定泄漏的位置并对其进行量化。

面临的道德风险

塞拉俱乐部的Rauber表示，CCUS是一个大家都喜欢的解决方案，正常生产中包括可以继续产生二氧化碳并声称将被捕获的化石燃料发电，但这可能存在道德风险。

他补充说，塞拉俱乐部政策承认仅靠清洁能源是不够的，但研发工作不得延长化石燃料的使用时间。

Rauber说，“在2050年实现净零排放目标是有道理的。”

但美国能源经济与金融分析研究所(IEEFA)的Wamsted认为未来十年的重点必须放在可再生能源的增长上。但CCUS技术尚未得到证实，而采用可再生能源取代化石燃料发电厂可能更具成本效益。

但美国能源部的Wilcox警告说，目前还有另一个危险。她说，“发电厂、工业、交通运输和农业部门将会继续排放温室气体，并将产生更多的甲烷。尽管碳减排在很大程度上还没有大规模实施，但如果现在进行投资，它们可以在十年内成为一种有效的工具。”