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直接空气捕获:下一个负排放技术投资热点?
REEI 2021/03/11

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林佳乔:

大家好,欢迎收听磐之石能源与气候变化解读栏目,透过海外智库之眼,助你走在能源与气候政策认知前沿,我是磐之石的林佳乔。


赵昂:
大家好,我是磐之石的赵昂。


林佳乔:
我们解读栏目主要聚焦于海外智库对于能源与气候变化政策的分析和看法。上期节目我们解读了美国落基山研究所的报告,关于中国电力增长零碳化之路这样的一个讨论。本期我们将要解读的报告是来自于美国两党政策中心(Bipartisan Policy Center)。这篇报告的题目是The Commercial Case for Direct Air Capture,翻译成中文的话就是直接空气捕获的商业应用案例。这份报告是2月末刚刚出炉的,主要讨论了直接空气捕获这样的一个技术的商业化相关的一些问题,包括技术现状,成本、市场机会,商业化路径等等几个方面。因为报告其实并不长,只有20页,所以我们也会跟美国气候政策与气候行动这样的一个大背景下进行讨论。


赵昂:
我们来先看一下发布这份报告的机构,两党政策中心它是位于华盛顿的一家智库,从这个名字大家就可以看出来,它是积极促进两党合作,希望结合美国民主党和共和党两党最佳的思想,特别在公共政策方面,为促进美国在公共健康、安全生活和享有工作机会等方面的改进,那么他们所提出的政策方案一般是由之前民选和任命的官员和商界的领袖或者是学者,他们代表了不同的声音来促进更佳的公共决策。那么这家机构除了关注我们今天要讨论能源议题之外,他们也涉猎公共健康、教育、移民、技术创新、公司治理和经济发展和增长等这些美国比较热点的公共政策话语。这家机构于2019年成立了一个直接空气捕获的委员会,委员会的成员包括之前的议员,企业的高管,智库或者NGO的负责人,那么这篇报告也是去年一篇关于负排放技术对控制碳排放意义的一些讨论的后续。这篇报告的主要作者是Sasha Mackler,他是机构能源项目的负责人,之前有在能源公司的碳捕获部门工作的经验,他也曾在美国环保署有工作经验,主要关注的是清洁空气方面的议题。


林佳乔:
好的,谢谢赵昂。刚才你也提到了这个是去年一篇关于负排放技术的报告的后续,其实我也看了那篇关于负排放技术对于碳排放控制的报告,那篇报告的话就像一个这种介绍性的技术讨论文件一样,其实这也说明了在从去年开始到现在,关于负排放技术,尤其是直接空气捕获这样的一个技术,其实是引起了美国国内以及欧洲的智库的注意,比如说美国战略与国际研究中心,这个智库其实我们之前解读过他们关于美国电力系统低碳化的一个报告,这个机构其实上个月也发了一篇报告,但是我们并不主要解读他们的报告,我们还是主要来看两党政策中心的这篇报告,我们也会参考一下美国战略与国际研究中心他们报告中的一些内容。

我首先就介绍一下这篇报告所谈及的直接空气捕获技术,这个技术其实是属于负排放技术的一种。这种技术它其实是跟传统上我们接触或听过比较多的CCS也就是Carbon Capture and Storage是不一样的。CCS它其实是点源的一个排放,在排放到大气之前把它捕获了并且封存,但是DAC(Direct Air Capture)这种技术的话,它其实是直接从空气中捕获二氧化碳,通过这个化学剂把它吸收了,之后再把二氧化碳封存起来,虽然都有捕获跟封存这样的过程,但是原理还是不一样的。它也是属于负排放技术大的范畴之内,跟它比较相近的负排放技术,或者是负排放手段的话,其实就是平常能看到的树木,树木吸收二氧化碳,那这个森林的话就可以成为一个碳汇林,对吧?


类似的话利用这种自然生态系统来去固碳,同时也包括比如说湿地、草原、农业这些领域,其实它是通过土壤的有机碳的一个固定来达到吸收空气中二氧化碳这样的一个目的的。负排放技术中的直接空气捕获跟植树造林固碳这样的一个技术,除了成本之外,它的区别是在什么?就是在共同收益的这一块,如果植树造林或者是通过恢复草原、恢复湿地去固碳的话,你是能实打实的看到生态效益,对吧?因为你看到从没有林子到有林子,然后从一片比较贫瘠的草地恢复成郁郁葱葱的一片草地,你是能看到这个是实打实的变化,同时它也会对生态系统的稳定性产生帮助,对人的健康也是有好处的。


从成本方面来看的话,森林固碳的成本其实是非常低的,跟直接空气捕获相比,报告也提到了森林固碳的成本大概是20美元一吨,农业土壤或者是湿地土壤的固碳成本会高一些,但是也不会高到像直接空气捕获那么高。但是直接空气捕获,在过去两年为什么能成为热点,其实就是过去两年关于“碳中和”,“净零排放”这样的一个话题,让这个技术得到了不光是政府,而且也得到了资本的青睐,它的话题度现在其实也是在升高的。最近我也看了一篇文章,有写到说美国在低碳发展方面可能是将在这些方面投入更多的力量。


赵昂:
越来越多的国家愿意走向到本世纪中叶,实现“碳中和”或者是“净零排放”这样一个目标的情况下,各种技术路径都会放在一个大的情景下讨论。那么如果要真的要实现净零排放的话,负排放技术在最后完成目标的过程当中,就扮演着非常重要的角色。也正是从这个角度, CCUS和我们说的直接捕获的空气当中二氧化碳这样的技术就显得更重要一些。


那么我们看到新上任的拜登政府在气候政策方面也是采取了非常积极的态度。我们刚刚看到政府在公布的1.9万亿经济刺激计划当中,也会有一些资金的支持方向是跟气候变化有关的。在这方面的话,2020年底美国国会通过了一项法案,这项法案是要在未来5年要拨款接近4.5亿美元,用于直接空气捕获的这样的技术研发,其中包括1亿美元的奖金和另外8亿美元的碳储存的验证和测试。所以可以看到在刺激一些技术发展阶段,仍然处于早期的技术的时候,美国的政府还是在资金支持方面做出了一些尝试,看到直接空气捕获技术不受地点的限制,它可以将捕获的场子建在任何一个地方。


另外它有一些模块化的操作,那么可以是大的一些捕获设施,也可以是小的捕获设施,所以看到这方面不同的国家,这个报告里面也提到,主要是出现了三个领先的一些企业和试点,分别是来自于欧洲、加拿大和美国。我想这样的一些技术的推进,目前随着热度的提升和更多投资的加入,或者是政府激励的资金的输入,它的未来的影响,规模化的影响应该会有所呈现。所以我们也可以设想,也许5年或者10年,这项技术会变成负排放技术的一个重要的主流技术之一。


林佳乔:
其实我们可以先回过头看一下,除了刚才赵昂提到的优势之外,比如说捕获地点,然后可以模块化可大可小,这样的优势之外,它其实还面临着非常大的障碍。这些障碍可能会包括你用能的来源到底是来自于比如煤炭或者是天然气发的电呢?还是你是来自于风电太阳能这样的清洁电力的供给,去实现直接碳捕获。


除了能源之外,还涉及到其他方面的成本,比如说化学剂的使用,现在的成本的话其实是非常高的,也有一些关于成本的估计,在成本方面的话,有的公司可能会更高一些,比如说在500美元以上,但是报告给出的一个估计是在100~250美元每吨二氧化碳捕获这样的一个成本的级别,那能做到这样的一个成本,在目前的情景下,如果没有政府的资金的补助、支持、奖金。如果没有市场化的一些激励的政策,商业化的前景其实还是堪忧的。但是刚才赵昂也提到了美国不光是政府层面,还有私募基金,投资公司或者是商界领袖对这个领域其实都是很重视的,所以其实也让他在成为热点的同时,会让大家感觉到成本的降低可能是指日可待的。


我现在就介绍一下这几家公司,头部公司的话其实就两三家,我也看了一下这些公司的量产的规模是什么样的一个情况。比如说 Climework,这是个瑞士的公司,他是在欧洲有一些厂子,这些厂的规模其实从捕获碳的数量来看并不高。它整个场子加起来的话有6000吨二氧化碳,每年这样的一个捕获量。6000吨,其实比如说熟知碳市场的朋友可能对这个量级可能会比较了解,这样的一个级别的话,其实也不是很高的。他现在目前的情况,运行的场子的话,示范工厂有,然后他所谓的商业化的工厂也有。另外一家公司是来自于加拿大的,叫Carbon Engineering。这家公司的话,他的目标很宏伟,是计划在2024年左右的话建成一个百万吨级别的工厂,但是目前的话他还是比较初级的阶段,他总共的直接捕获的二氧化碳的量现在来看的话就是2000吨左右这样的一个级别。最后一家公司是来自于美国的,这家公司叫Global Thermostat。这个公司我也看了一下他们目前的情况,其实还是稍微落后于瑞士跟加拿大的这两家公司的,他们目前示范工厂也没有在运行,是想要在今年上线一个2000吨每年空气二氧化碳捕获级别的一个工厂,所以这个就是目前这个领域技术发展的情况,目前也就是有十几个示范及商用的工厂,每年碳捕获的量其实就是在9000吨二氧化碳这样的一个级别。


赵昂:
对,所以从佳乔的介绍来看,这项技术真的是处在一个比较初级的发展阶段。如果我们看到这个报告所利益的主要讨论,它的商业化运营的潜力的话,刚才也比较了一下跟一些碳价,比如说现在欧盟的碳市场的价格在30多美元,那么加州的碳价也就是20多美元。当然对未来碳价的预测,随着我们应对气候变化的行动更加的深入,碳价的话有预测是说到2025年可能会上升到30~60。那么到2030年,碳价可能会在70~120多美元每吨这样的一个水平。当然对于负排放技术的应用是一个好消息,因为这是直接影响到它的成本有效性的一个问题。那么从它的成本下降来看的话,这份报告也比较了一下在历史上出现过的另外一种减排技术,就是煤电厂的尾气脱硫技术,从它的降低的过程来尝试的来比较说这样的一个直接工具,捕获技术,可能会也出现这样一个成本下降的趋势。佳乔你能不能稍微简单介绍一下煤电厂的尾气脱硫技术,它的成本下降的一个简单情况。


林佳乔:
好的。可类比的技术其实就是尾气脱硫技术,在这份报告中它其实也利用了一些数据来说明,尾气脱硫技术其实是跟目前在说的直接空气捕获技术有一定的相似性,主要相似在哪里呢?因为低浓度是一个比较类似的情况,就是二氧化硫在火电厂的烟气中的浓度与二氧化碳在大气中的浓度是类似的,而且都需要化学剂的吸收。


我们回过头再看一下美国,他在1990年左右的时候开始实施酸雨计划,他其实是为了二氧化硫的减排创造了一个非常明确的市场信号,烟气脱硫系统的投资成本在酸雨计划实施之后下降得非常的快。比如说从1976年的每千瓦装机容量250多美元这样的一个级别,直接腰斩到1995年的时候,大概是130美元左右,同时在1983年到1995年之间,烟气脱硫运行跟维护成本也下降了40%,所以其实也能看到在投资成本以及运维成本方面,10年期间其实都有很大的一个技术的一个进步,造成成本的下降。现在的烟气脱硫技术被认为其实是可靠的,然后已经在世界范围内广泛的应用。中国的话从90年代起,对火电厂的烟气脱硫也非常重视,其实到现在的话成本已经降低很多了,中国的烟气脱硫设备其实已经是出口到其他的国家。
用烟气脱硫技术来做一个类比,来介绍一下直接空气捕获技术可能在未来成本下降方面面临的一些情况是什么样的?目前的资本市场其实还是比较青睐的,我们看到投资基金,还有美国政府以及这些技术提供商,他们也都获得了不少的资本市场以及商业领袖的青睐。关于这块的话,赵昂你是不是能稍微介绍一下?


赵昂:

关于市场的这种青睐或者参与这个技术发展的一些巨头,我想报告里面也特别提到了微软和埃克森美孚。因为捕获后的二氧化碳的封存的去向,一方面我觉得很大一块是要封存到这种废弃的在油井里面,那么这也是为什么像传统的石油巨头会对这个技术比较感兴趣,当然目前的二氧化碳的市场全球的需求从化石能源到食品到农业这些,每年的需求量也在2亿多吨。我想这一块我也刚刚听说,像特斯拉汽车的创始人埃隆马斯克也在对这个技术有一些动作,这一点佳乔你能稍微说一下吗?


林佳乔:
埃隆马斯克它是在XPrize这样的一个网站上发布了一则消息,这个消息让我看了之后还是比较震惊的,因为他这个有史以来最大的一笔奖金,奖金的规模是在1亿美元这样的一个级别。他讲义的是什么?讲义的就是跟我们今天讨论的这个话题特别相关的技术,他用的是Carbon Dioxide Removal,就是二氧化碳去除技术,其实直接空气捕获技术也是这个大类中的。这样高的一个奖励的规模,这个是有史以来最大的一笔。感兴趣的朋友也可以去 xprize.org上面去看一看它的申请的程序以及条件都是什么样的。


赵昂:
刚才提到关于市场的规模,因为投资比较青睐的原因,也是因为看到它未来发展的这种空间。根据报告里面所提到的经济学人的估计,直接空气捕获的市场,到2050年的时候,可能会超过5000亿美元,因为届时每年要清除约50亿吨二氧化碳,而按照当时的二氧化碳价格100美元每吨的来计算的话,它的市场规模是相当大的。当然为了达到这样一个规模,这种从目前一年大概捕获9000吨,到一年捕获50亿吨,这样的一个巨大的这种规模的差异的话,需要的投资也是非常可观的。那经济学人的预计是要完成这样的目标,要实现高的限制,大概达到7500亿美元的投资。而投资跟2019年全球清洁能源投资总额相比,是差了大概100%。清洁能源投资2019年总额是在全球达到了是3630亿美元。所以从这个角度来讲的话,我们可以看到,如果市场规模这么巨大,那么实现的减排量能有50亿吨,这是一个非常可观的数据了。它的带来的气候效应是在碳中和的目标当中是非常显著的。因为50亿吨的水平相当于现在全球年二氧化碳排放总量的大概10%。从这一点来讲,我们如果要实现这样的一个规模,刚才提到需要这么多的投资,它可能带来的这种机会在报告里面是怎么提到的,比如说它的其他的应用场景,或者是对就业的影响,或者与其他碳捕获和封存技术的一些联合的使用。


林佳乔:

我就从收益说起,表面看来好像你的产品就只是二氧化碳,而且你二氧化碳是来自于直接空气捕获,那背后的用能需求是很大的。但是如果这些能源其实如果要是来自于风电跟太阳能是比较清洁的能源,而且这个工厂是可以在一些比如说荒漠,比如说这种盐碱滩涂这样的一些利用价值不高的土地上建造的话,它其实是有很多额外的收益可以聊的。

我现在其实更想聊的就是二氧化碳产品的应用,你捕获到的二氧化碳,然后经过纯化,那这些二氧化碳的产品其实可以应用在,广泛的应用在农业、食品、工业领域,除了在产品本身的应用方面,另外的话它能跟碳封存技术能联合应用,我就不多讲了。


最后的话在提供工作机会方面,这个应该是绕不过去的一个话题。你建造一个比如说100万吨这样一个级别的直接空气捕获的工厂,它大概能创造的工作岗位,根据报告的数字来讲,是大概3500个工作岗位,大多数是与工厂的设备的设计工程建造相关的。那建设完成之后,工厂的运营将需要大概275名,这数字他们怎么算的,这是非常准确的精确的一个数字。275名工人来维护跟运营这个100万吨这样一个级别的直接空气捕获工厂。同时,这个报告也指出了近期的市场化的路径是什么样的。市场化的路径,比如说刚才提到的产出的二氧化碳产品能供给到其他的行业。在石油开采方面,比如说公司减少碳排放足迹的方面,这个逻辑就很有意思了。如果一个公司想减少它的碳排放足迹它一般的做法大概是什么样的呢?赵昂,这方面你有一些评论吗?


赵昂:
好,一般企业减少自己的碳排放,方法主要集中在一种主动的和一种借助碳市场交易来获得抵消的方法。主动的话就是说你去核算自己整个生产流程当中,采购流程当中的一些碳排放的来源,然后借助自己的一些流程改造或者是采购的一些变化,来减少自己在这过程当中的碳排放。那么采购可再生能源,使用这种低碳的这种交通方式,或者是采用碳强度较低的产品,这些都可以减少企业的碳排放足迹。还有一种的话通过碳市场去购买抵消的信用额度,来去实现自己在减排方面的一些承诺也好,或者规划也好。


林佳乔:
其实我也了解到在美国硅谷的很多这种互联网企业,他们都宣称自己已经或者是在未来要达到碳中和,那他们怎么达到的,可能就是赵昂刚才提到的这个方式。


赵昂:
那么其实具体来讲的话,对于加州的这种互联网企业或者是信息产业的这些企业来讲,它的主要的碳足迹应该是集中在它的能源消耗方面。能源消耗的话,现在无论是谷歌还是其他的一些大的这种互联网企业,他们都会投巨资在建设一些可再生能源发电设施,特别是风电和太阳能光伏发电,那么他们是直接投资的,这些资产的所有权都归于这些企业,他通过购买这些企业的所有权,那么这些发电厂发的可再生能源电力入网之后,他就可以声称说这些电力,生产的电力跟我自己每年消耗的电力是匹配的,我投资了这些可再生电力,其实就可以说明说我的企业实现了碳中和或者净零排放。现在从这个角度来讲的话,对于互联网企业,如果说财力雄厚的话,这是一个比较受欢迎的这种路径。


林佳乔:
是的。但是直接空气捕获为什么能被认为是一种能做成碳抵消的项目,其实就跟碳抵消项目的逻辑有关了,因为这个逻辑就是你要先证明你是有额外性的,直接空气捕获,从成本收益这个角度来讲,经济性这个角度来论证额外性是绝对没有问题的,因为它成本现在非常高。


如果不借助碳市场,就哪怕目前的情景借助碳市场,可能都不能让它去能进行一个商业化的运作。所以我们可以看到直接空气捕获这种技术,它其实跟碳市场已经有了一些互动,比如说在加州,加州的话有一个叫低碳燃料标准,这样的一个体系。这个体系其实是要求加州所有的车用油的供应商首先要规定一个油品的碳排放强度,然后你要逐年减少,这样的话其实就是为直接空气捕获打开了一扇门,在加州的低碳燃料标准这个体系中也明确说了,你这种技术就是碳移除技术,包括直接空气捕获技术,你是可以来产生碳抵消,然后也能被加州内的车用油的供应商来去采购与来降低它油品的碳排放强度。这个是一个在跟碳市场结合方面,直接空气捕获可能在未来的一个前景。

另外美国还有另外一个机制来去促进跟碳捕获相关的技术的应用。这个的话并不是直接给你钱,而是通过对碳捕获企业的一个税收优惠政策,其实是一个所谓的叫45Q税收优惠政策(45Q tax credit)这样的一个制度,让参与到碳捕获相关的这些企业,当然也包括CCS也包括我们今天在讲的直接空气捕获这样的企业,他们能去根据减少的排放量,获得相应的税收的优惠。这个是另外的一个直接空气捕获在美国政策情景下一个享受到的优惠。


赵昂:
所以从总体来看的话,在过去两三年由于气候政策的加速和各国更多的承诺,也包括我们说今年11月份在英国要召开的第26次气候变化谈判大会,各国要更新自己的巴黎协定下的气候承诺这样的一个大背景下,我们看到与直接空气捕获相关的这种负排技术,好像关注度是在增强的。那么我想今天我们所分享的这份报告,也恰恰传递了这样一个声音,也是我们可能在未来的梳理或者解读海外智库报告的时候,我们也会把负排放技术作为我们一个方向来去筛选或者去了解国外智库在这方面的一些研究的进展。


林佳乔:
是的。在节目的最后也感谢大家的收听,如果你喜欢本期解读,也不要忘记点赞或将本期内容分享给更多的人。如果你对我们所解读的内容有自己的看法,也欢迎留言或者与我们取得联系,我们也会定期对读者的反馈在节目中进行回复。


赵昂:
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