CAKE: Rola negatywnych emisji w osiągnięciu unijnego celu neutralności klimatycznej w 2050 roku a BECCS (ANALIZA)

W kontekście osiągania celu neutralności klimatycznej przez UE w połowie wieku pojawia się wiele sprzecznych opinii dotyczących konieczności rozwoju i roli technologii CCUS. Szczególnym jej przypadkiem jest technologia BECCS (ang. Bioenergy with carbon capture and storage), czyli technologia pozyskiwania energii z biomasy z wychwytem CO2.

Ambitne cele klimatyczno-energetyczne jakie stawiamy sobie jako UE niosą ze sobą konieczność dokonywania transformacji zarówno systemu elektroenergetycznego, jak i całej gospodarki na niespotykaną do tej pory skalę i w niespotykanym do tej pory tempie. Zarówno skala jak i tempo koniecznych zmian oraz trudne do przewidzenia zmiany kosztów i potencjałów technologii będących obecnie na różnym etapie rozwoju skutkuje tym, że UE buduje swoją strategię w oparciu o miks technologii i rozwiązań. Teoretycznie transformacja mogłaby się odbyć bez któregoś z jej elementów np. bez dynamicznego rozwoju fotowoltaiki, wiatraków lub atomu ale wówczas koszt całkowity takiego scenariusza byłby nieporównywalnie większy. Poszczególne państwa członkowskie opracowują swoje strategie w Krajowych Planach na rzecz Energii i Klimatu (KPEiK), które są wkładami poszczególnych państw w ogólnounijne cele i zobowiązania międzynarodowe w ramach Porozumienia Paryskiego. Pamiętać należy, że strategie te opracowywane są w oparciu o bieżącą wiedzę i najaktualniejsze prognozy potencjałów technologii i zmiany ich kosztów w czasie. Prognozy te w mniejszym lub większym stopniu się sprawdzają dlatego konieczne są ich aktualizacje co pięć lat.

Czym są negatywne emisje?

Negatywne emisje odgrywają kluczową rolę w osiągnięciu unijnego celu neutralności klimatycznej do 2050 roku. Neutralność klimatyczna oznacza, że netto nie emitujemy więcej gazów cieplarnianych do atmosfery, niż jesteśmy w stanie usunąć lub zneutralizować. Warto podkreślić, że negatywne emisje mają na celu usuwanie dwutlenku węgla (CO2) z atmosfery, aby zrównoważyć emisje, które nadal występują w niektórych sektorach gospodarki. W praktyce negatywne emisje są osiągane przez technologie i działania, które absorbują lub usuwają CO2 z atmosfery, tj. naturalne – LULUCF, czy technologiczne – BECCS, czy w końcu DACCS (technologia bezpośredniego wychwytu dwutlenku węgla z atmosfery). Należy przy tej okazji wyjaśnić różnicę pomiędzy CCS, a pozostałymi wymienionymi technologiami, ponieważ sama technologia wychwytu i składowania wyemitowanego dwutlenku węgla (CCS) nie jest traktowana jako technologia przyczyniająca się do pochłaniania emisji. Taka technologię stanowić może dopiero w niektórych przypadkach i w bardzo ograniczonym zakresie stosowania paliw (biomasa, biogaz) technologia CCU, w ramach której wyemitowany dwutlenek węgla jest ponownie wykorzystany w innych procesach, czy technologiach przez co zmniejsza lub eliminuje dodatkowe antropogenicznie emisje. Ale dopiero BECCS i DACCS, które w bilansie generują negatywne emisje traktowane są obok naturalnych pochłaniaczy biologicznych (np. lasy) jako technologiczne pochłaniacze generujący negatywne emisje (nazywane tez z jęz. ang. carbon removals – CR).

Rola technologii CCS i negatywnych emisji w realizacji celu net-zero

Zgodnie z najnowszą wiedzą i najnowszymi prognozami zarówno technologie CCUS współpracujące z paliwami kopalnymi jak i technologie negatywnych emisji pomogą ograniczyć koszty jakie będzie ze sobą niosło osiągnięcie wyznaczonego celu neutralności. Najnowsze wyniki analiz CAKE/KOBiZE wskazują jak istotny w ograniczaniu kosztu transformacji będzie rozwój technologii negatywnych emisji na przykładzie BECCS. Nie da się w ekonomicznie uzasadniony sposób zredukować wszystkich emisji przemysłowych i tych związanych z produkcją żywności, a nie chcemy tych produktów importować eksportując przy okazji emisje w inne rejony świata. W związku z tym, że technologia wychwytu CO2 ze spalin nie może osiągnąć 100% sprawności nie możemy opierać się wyłącznie na wychwycie emisji jedynie pochodzącej ze zmniejszającego się strumienia paliw kopalnych. Technologią jaka wydaje się w chwili obecnej w ekonomicznie uzasadniony sposób zbliżać do całkowitego „domknięcia” bilansu emisji na net-zero przy ograniczaniu zjawiska ucieczki emisji poza granice UE jest BECCS.

Negatywne emisje umożliwiają zrównoważenie trudnych do uniknięcia emisji w niektórych sektorach gospodarki, jednak nie powinny zastępować wysiłków w redukcji emisji w pierwszej kolejności. Długofalowe działania w redukcji emisji są nadal niezbędne, a negatywne emisje stanowią niejako uzupełniające narzędzie w osiągnięciu całkowitej neutralności klimatycznej.

Jak wyglądają potencjały technologii CCS i negatywnych emisji do 2050 roku?

Zakładane przez renomowane instytucje potencjały CCS w UE-27 różnią się znacząco (od około 60 Mt do ponad 1500 Mt) a mają ogromny wpływ na otrzymywane wyniki dotyczące kosztów transformacji do 2050 roku. Zakładane przez Zespół CAKE/KOBiZE potencjały CCS dla UE+ (UE-27 plus Norwegia, Szwajcaria i Wielka Brytania) wynoszące około 550 Mt kształtują się w „racjonalnych” obszarach (dopuszczających technologie CCS, ale nie opierających całkowicie transformacji na tych technologiach).

Zgodnie z najnowszymi wynikami symulacji CAKE/KOBiZE, technologie BECCS pozwolą na redukcję w UE emisji o ok. 290 mln ton CO2 ekw. do 2050 r. Zakładamy jednocześnie, że biomasa zużywana na cele energetyczne jest zrównoważona i w celu minimalizacji emisji związanych z jej transportem nie dopuszczamy importu wewnątrzunijnego biomasy ani sprowadzania biomasy spoza UE. Mimo to nie całą wychwyconą emisję w jednostkach biomasowych traktujemy jako ujemną – około 20% emisji przyjmujemy jako tą, która powstanie przy wzroście, transporcie i przetworzeniu biomasy. Pomimo rozwoju szerokiego wachlarza bezemisyjnych technologii takich jak fotowoltaika, wiatraki na morzu i ladzie, czy atom, dopuszczeniu wychwytu CO2 w jednostkach opalanych paliwami stałymi oraz w końcu na wspomnianych jednostkach biomasowych w symulowanych scenariuszach nie udaje się osiągnąć celu net-zero przy założonych na bazie szerokiego przeglądu literatury potencjałach wymienionych technologii. Pozostające emisje muszą więc być redukowane, na przykład, przy wykorzystaniu technologii DACCS. W zależności od scenariusza jest to od 60 do ok. 190 mln ton ujemnej emisji CO2 ekw. W najbliższym czasie w UE istotna będzie dyskusja na temat sposobu rozwoju takiego rynku i jego interakcji, czy też integracji, z systemem EU ETS.

Możliwe mechanizm wynagradzania jednostek wychwytujących CO2 pochodzącej z biomasy

W tej chwili konkretne rozwiązania są dopiero dyskutowane na poziomie unijnym. Jednym z istotnych problemów do rozwiązania jest określenie konkretnych procedur monitorowania wychwytu, transportu i magazynowania dwutlenku węgla. W pierwszym okresie należy spodziewać się konkretnych celów unijnych i być może krajowych określających minimalny poziom negatywnych emisji, gdyż by prognozowany na 20-30 lat spadek jednostkowego kosztu mógł mieć miejsce konieczne jest subsydiowanie tych technologii w pierwszym okresie ich rozwoju. Po uzyskaniu odpowiedniego poziomu konkurencyjności najkorzystniejszym z punktu widzenia kosztu dla gospodarki byłoby włączenie negatywnych emisji do systemu EU ETS lub/i non-ETS.

Dotychczas mechanizm EU ETS był najskuteczniejszym narzędziem UE w osiąganiu redukcji emisji gazów cieplarnianych, ale w jego obecnym kształcie liczba nowych uprawnień w systemie osiągnie zero przed rokiem 2040. Stąd też korzystne wydaje się m.in. przyszłe włączenie negatywnych emisji (ang. net Negative Emission Technologies – NETs) do systemu EU ETS, analogicznie do włączenia systemu handlu emisjami pochodzącymi z sektora budynków i transportu (ang. Emissions Trading System for Buildings and Road Transport – BRT ETS). Dzięki temu technologie redukcji emisji do pewnego stopnia konkurować z technologiami ujemnych emisji – cel neutralności będzie mógł być osiągany po najniższym możliwym koszcie. Istotne będzie, aktualizowanie potencjałów i kosztów wszystkich nisko, zero i ujemnych emisyjnie technologii wraz z obserwowanym ich przyszłym rozwojem. Im więcej technologii dopuścimy do konkurencji tym łatwiejszy do realizacji będzie cel dla każdej z nich. Możliwe jest zaprojektowanie scenariuszy net-zero bez któregoś z elementów takich jak BECCS, ale scenariusz ten wymagałby zwiększenia i tak już trudnego do osiągnięcia celu dla innych technologii, a co za tym idzie zwiększałby całkowity koszt transformacji do osiągnięcia celu net-zero.

Regulacje prawne dotyczące możliwości składowania emisji CO2 a możliwości rozliczenia ujemnych emisji na dzień dzisiejszy

Zgodnie z dyrektywą (UE) 2023/959 zmieniającą dyrektywę 2003/87/WE ustanawiającą system handlu przydziałami emisji gazów cieplarnianych w Unii zatłoczone emisje możemy odjąć od obowiązku umorzenia jeśli podlegają pod dyrektywę 2009/31/WE w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla. Dyrektywa 2009/31/WE nie ma natomiast zastosowania do geologicznego składowania CO2, w ramach którego planuje się łączne składowanie poniżej 100 kiloton, dla celów badań, rozwoju lub testowania nowych produktów i procesów. Dyrektywa (UE) 2023/959 zniosła z jednej strony ograniczenie dotyczące rodzaju transportu CO2 ale z drugiej strony nadal obowiązująca w dyrektywie 2009/31/WE definicja „sieci transportowej” rozumiana jest jako „sieć rurociągów”, co powoduje, że obowiązujące przepisy określają zasady monitorowania w odniesieniu tylko do tego typu transportu (rozporządzenie 2018/2066/WE). Powyższe uwarunkowania prawa unijnego niosą ze sobą konsekwencje i ograniczenia dla obecnych możliwości rozwoju rynku CCS, gdyż mamy dwa poważne ograniczenia wynikające z dyrektywy 2009/31/WE: jedno w postaci ograniczenia wielkości składowiska do minimum 100 tys. ton CO2, drugie w postaci braku przepisów wykonawczych UE określających zasady monitorowania w odniesieniu do innych niż sieci rurociągowe metod transportu CO2. Widzimy światełko w tunelu w postaci zmian wnoszonych dyrektywą (UE) 2023/959, ale jak widać konieczne będą zmiany w dyrektywie 2009/31/WE żeby umożliwić szybszy rozwój projektów CCS dziś a nie dopiero w perspektywie roku 2050.

Problem obecnych regulacji jest taki, że ograniczają w pewien sposób możliwości realizacji bardzo ciekawych projektów, które są duże w stosunku do projektów badawczych a małe w stosunku do wymogów dyrektywy w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla. Problemem dla mniejszych instalacji jest trudność w pozyskania finansowania z systemu EU ETS, często już za dużych by być projektami badawczymi finansowanymi z innych źródeł. W przypadku takich projektów wymagane są inwestycje żeby zbadać poziom kosztów na żywym organizmie a nie w tzw. Excelu. Mniejsze inwestycje łatwiej przeprowadzić transportując CO2, np. przy pomocy barki do składowiska na dnie morza Bałtyckiego bez konieczności budowy od razu wielkoskalowego, bardzo kosztownego rurociągu. Bez szybkiego wprowadzenia stosownych przepisów i wytyczny na poziomie unijnym będzie trudno dokonać ewolucji i przejścia od projektów eksperymentalnych przez mikroinstalacje do docelowych wielkoskalowych rozwiązań.

Ustanowienie odpowiednich ram, które oprócz działań redukcyjnych zachęcają do szybkiego zwiększenia skali usuwania dwutlenku węgla, jest obecnie jednym z priorytetowych wyzwań polityki klimatyczno-energetycznej.

*Robert Jeszke, Kierownik Centrum Analiz Klimatyczno-Energetycznych (CAKE) w Krajowym Ośrodku Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE), części Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego.

Michał Lewarski, Ekspert w Centrum Analiz Klimatyczno-Energetycznych (CAKE) w Krajowym Ośrodku Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE), części Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego.