EUROOPAN YHTEISÖJEN KOMISSIO KOMISSION YKSIKÖIDEN VALMISTELUASIAKIRJA

Transkriptio

1 EUROOPAN YHTEISÖJEN KOMISSIO Bryssel SEK(2006) 1723 KOMISSION YKSIKÖIDEN VALMISTELUASIAKIRJA Komission tiedonanto: Kestävää sähköntuotantoa fossiilisista polttoaineista: tavoitteena hiilidioksidipäästöjen lähes täydellinen eliminointi vuodesta 2020 TIIVISTELMÄ VAIKUTUSTEN ARVIOINNISTA {KOM(2006) 843 lopullinen} {SEK(2006) 1722} {SEK(2007) 12} FI FI

2 TIIVISTELMÄ 1. ONGELMAN MÄÄRITTELY Fossiilisia polttoaineita käytetään laajalti, mutta ne aiheuttavat hiilidioksidipäästöjä, jotka ovat maapallon ilmastonmuutoksen merkittävin ihmisperäinen syy. EU:ssa on sovittu tavoitteesta rajata maapallon lämpötilan nouseminen enintään 2 Celsius-asteeseen teollista aikakautta edeltäviin lämpötiloihin verrattuna. Tämä merkitsee maapallon kasvihuonekaasujen vähentämistä prosenttia vuoteen 2050 mennessä vuoden 1990 tasoon verrattuna. Kivihiili on ympäristön kannalta vahingollisin fossiilinen polttoaine. Perinteisten ympäristöä saastuttavien aineiden (NO x, SO x, pienhiukkaset) osalta on saavutettu huomattavia parannuksia, mutta kivihiilen polttaminen aiheuttaa sen korkean hiilipitoisuuden vuoksi mittavia hiilidioksidipäästöjä. Vuonna 2005 hiilipohjainen sähköntuotanto EU-27-maissa tuotti noin 950 miljoonan tonnin hiilidioksidipäästöt. Tämä on 70 prosenttia Euroopan kokonaishiilidioksidipäästöistä sähköntuotannossa ja 24 prosenttia EU:n hiilidioksidipäästöistä kaikilla aloilla. Uusimmat maailmanlaajuiset lukemat ovat vielä hätkähdyttävämpiä: lähes 8 miljardin tonnin hiilidioksidipäästöt hiilipohjaisessa sähköntuotannossa, mikä on 76 prosenttia sähköntuotannon päästöistä ja noin 30 prosenttia maapallon kaikista hiilidioksidipäästöistä. Toisaalta maapallon kivihiilivarannot ovat jakautuneet tasaisemmin kuin muut fossiiliset polttoaineet. Kivihiiltä voidaan hankkia lukuisista maista käytännöllisesti katsoen kaikista maanosista toimivilla ja dynaamisilla maailmanmarkkinoilla. Antrasiittivarannot riittävät nykyisillä tuotantomäärillä lähes 200 vuodeksi; ruskohiilen osalta arvio on noin 130 vuotta. Se on siten enemmän kuin arvioidut öljyja maakaasuvarannot, joiden odotetaan riittävän 40 vuodeksi (öljy) ja 60 vuodeksi (maakaasu) nykyisillä tuotantomäärillä. 2. TAVOITTEET Lyhyt analyysi osoittaa, että haluttua hiilidioksidipäästöjen vähennystä hiilipohjaisessa sähköntuotannossa ei voida saavuttaa (kilpailukykyisesti) pelkästään parantamalla konversioprosessin tehokkuutta tai pelkästään käyttämällä CCSteknologiaa eli hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia. Tehokkuutta parantamalla voidaan ensi vaiheessa alentaa huomattavasti tiettyjä hiilidioksidipäästöjä; sillä ei voida kuitenkaan saavuttaa nollapäästötavoitetta, ja pitkällä aikavälillä hiilidioksidin kokonaispäästöt hiilipohjaisesta sähköntuotannosta voisivat jopa lisääntyä, jos hiilipohjaisen sähköntuotannon osuus energialähteiden kokonaisvalikoimassa jostain syystä lisääntyy huomattavasti nykyisestä. CCS-teknologialla voidaan saavuttaa päästöjen lähes täydellinen eliminointi, mutta ilman tehokkuuden parantamista tämä saattaisi vaarantaa hiilipohjaisen sähköntuotannon kilpailukyvyn. Siinäkin tapauksessa, että tällä ei olisi seurauksia, pelkkä CCS-teknologian käyttö vaatisi paljon suurempia kivihiilimääriä saman sähkömäärän tuottamiseksi ja voisi johtaa rajallisten hiilivarojen nopeutuneeseen ehtymiseen ja sitä kautta lisäkustannuksiin ja energiavarmuuden heikentymiseen. FI 2 FI

3 Kokonaisvaltainen teknologinen ratkaisu eli kestävä hiiliteknologia, jossa hiilikonversion tehostaminen (nykyistä puhdasta hiiliteknologiaa käyttämällä ja kehittämällä) yhdistetään CCS-moduuleihin, on siten ainoa pitkän aikavälin teknologinen vaihtoehto, jolla saavutetaan hiilidioksidipäästöjen vähentämistavoitteet ja säilytetään samalla kivihiili kilpailukykyisenä. Euroopan tason poliittisena tavoitteena pitäisi olla sellaisten edellytysten luominen, että puhdasta hiiliteknologiaa voidaan kehittää ja levittää mahdollisimman pikaisesti. Tämä yleistavoite voidaan jakaa seuraaviksi operatiivisiksi virstanpylväisiksi: (1) parhaan saatavilla olevan teknologian käyttöönotto kaikissa uusissa hiilivoimaloissa mahdollisimman pian (2) vuodesta 2010 kaikki uudet voimalat tehdään talteenottovalmiiksi, ts. niihin voidaan myöhemmin lisätä CCS-laitteet (3) päästöttömän hiilipohjaisen sähköntuotannon demonstrointi kaupallisessa mittakaavassa vuoteen 2020 mennessä (Zero-Emission Power Plant Technology -teknologiayhteisön tavoitteiden mukaisesti) (4) vuoden 2020 jälkeen kestävästä hiiliteknologiasta tulee hiilipohjaisen sähköntuotannon vakiovalinta, minkä ansiosta päästöjä aiheuttava toiminta hiilipohjaisessa sähköntuotannossa voidaan asteittain lakkauttaa (5) EU pysyy kestävän hiiliteknologian kehityksen ja käyttöönoton eturintamassa johtavana teknologiansiirtohankkeiden vetäjänä tällä alalla. 3. KESTÄVÄN HIILITEKNOLOGIAN NYKYTILA JA JÄLJELLÄ OLEVAT HAASTEET Kestävällä hiiliteknologialla ymmärretään puhtaalla hiiliteknologialla saavutettua erittäin tehokasta kivihiilen polttamista yhdistettynä CCS-elementteihin. Hiilipölyn (PC) polttaminen on nykyisin useimmiten käytetty konversioteknologia. PC:stä on kehitetty parempia versioita kuten USC-teknologia (Ultra Super-Critical combustion), ja muita uudempia teknologioita ovat IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) ja OC (Oxygen-rich Combustion). Ne mahdollistavat konversioprosessin tehostamisen entisestään ja helpottavat samalla hiilidioksidin talteenottoa prosessista. Tarvitaan USC-teknologian tutkimusta, kehittämistä ja demonstrointia, jotta voitaisiin edistää materiaalien kehittämistä, komponenttien valmistusta, testaamista ja demonstrointia todellisissa oloissa. IGCC- ja OC-teknologioita on parannettava huomattavasti, ennen kuin niitä käyttäviin laitoksiin voidaan tehdä tavanomaisia investointeja sähköntuotannossa. Erityisesti IGCC vaatii vahvempaa, tehokkaampaa ja luotettavampaa kivihiilen kaasutusteknologiaa. FI 3 FI

4 Hiilidioksidin talteenottoon on kehitetty teknologisia ratkaisuja, joita käytetään teollisuudessa muilla aloilla. Nykyisten prosessien koko on kuitenkin yleensä pieni verrattuna suuressa voimalaitoksessa tuotetun hiilidioksidin määriin. Tulevaisuuden t&k-toiminnan sekä optimoinnin ja uudelleensuunnittelun odotetaan alentavan huomattavasti hiilidioksidin talteenoton kustannuksia. Pitkän ajan hiilidioksidivarastoinnin osalta teknologisissa ratkaisuissa kaavaillaan geologisten muodostumien käyttöä. Tällaisia ovat syvät suolaiset akviferit, ehtyneet öljy- tai kaasukentät, tehostettuun öljyn tai kaasun talteenottoon soveltuvat öljy- ja kaasukentät sekä syvät hiilikerrostumat, jotka soveltuvat tehostettuun metaanin talteenottoon. Alan tulevassa t&k-toiminnassa selvitetään hiilidioksidin geologisen varastoinnin luotettavuutta ja turvallisuutta sekä vastuukysymyksiä. Tämän työn odotetaan lisäävän luottamusta hiilidioksidin geologista varastointia kohtaan. Kestävän hiiliteknologian käyttöönotto edellyttää varastoja suurille hiilidioksidimäärille. Pelkästään Euroopassa kivihiilen pitäminen nykyisellä tasolla energialähdevalikoimassa ja kestävän hiiliteknologian osuuden kasvu 30 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä johtaa miljoonan hiilidioksiditonnin varastointiin vuosittain; kestävän hiiliteknologian 100 prosentin osuus vuoteen 2050 mennessä johtaa noin 900 miljoonan hiilidioksiditonnin sijoittamiseen maan alle vuosittain. Euroopassa on jo todistettavasti riittävästi geologista varastointikapasiteettia hiilidioksidille pelkästään Pohjanmeren akviferikerrostumat riittävät varastoimaan hiilidioksidia määrän, joka vastaa monta sataa vuotta kivihiilen käyttöä Euroopassa eli itse asiassa pitempään kun hiilivarantojen odotetaan kestävän. Kestävän hiiliteknologian kaupallinen elinkelpoisuus on demonstroitava useissa teollisen mittakaavan demonstrointihankkeissa, joiden teknologiset ratkaisut perustuvat puhdasta hiiliteknologiaa käyttäviin erittäin tehokkaisiin konversiosykleihin sekä ennen polttoa tai sen jälkeen tapahtuvaan hiilidioksidin talteenottoon ja geologiseen varastointiin. Jotta hankkeiden tuloksilla olisi merkitystä, niiden on jatkuttava noin viiden vuoden ajan, jotta niistä saadaan riittävästi näyttöä. Yksittäisten demonstrointihankkeiden koko voi vaihdella, mutta vaatimus teollisesta mittakaavasta merkitsee, että niiden asennetun kapasiteetin pitää olla MW e luokkaa. Tällä hetkellä arvellaan, että Eurooppaan voitaisiin perustaa tällaista hanketta, jotka voisivat olla toiminnassa vuoteen 2015 mennessä. Kestävän hiiliteknologian kaupallista elinkelpoisuutta voitaisiin siten arvioida vuoteen 2020 mennessä. Kunkin tällaisen laitoksen kustannuksiksi on arvioitu noin 1,7 miljoonaa euroa/mw e. Laskelma perustuu nykyiseen PCteknologiaan (BAT-tasolla), jossa on polton jälkeinen CCS-järjestelmä (olettaen että hiilidioksidivarasto on enintään 350 km etäisyydellä laitoksesta). Jos käytetään IGCC-teknologiaa ja polttoa edeltävää CCS-prosessia, kustannukset voisivat olla hieman alle 1,5 miljoonaa euroa/mw e. Näiden kustannusten odotetaan alenevan vähitellen sitä mukaa kun teknologia kehittyy. FI 4 FI

5 4. KESTÄVÄN HIILITEKNOLOGIAN SÄÄNTELYLLISET, OIKEUDELLISET, POLIITTISET JA SOSIAALISET EDELLYTYKSET Nykyinen sääntely-ympäristö ei tarjoa riittävästi kannustimia investointeihin hiilidioksidia radikaalisti vähentävään teknologiaan. Nykyinen ympäristölainsäädäntö on laadittu ennen CCS-teknologian olemassaoloa, mikä voi aiheuttaa tahattomia ja tarpeettomia esteitä. Suunnittelujärjestelmiä, kaasumaisen jätteen loppusijoitusjärjestelmiä ja maaperätutkimusjärjestelmiä on ehkä selkeytettävä esteiden poistamiseksi CCS:n tieltä. Euroopan komissio tekee näistä aiheista parhaillaan selvitystä osana eurooppalaista ilmastonmuutosohjelmaa. Myös hiilidioksidiarvoketjun ja tuki-infrastruktuurin puuttuminen aiheuttavat tällä hetkellä esteitä kestävälle hiiliteknologialle. Päästökauppajärjestelmä voisi tarjota edellytykset tällaisen arvoketjun syntymiselle, mutta tällä hetkellä talteenoton ja varastoinnin kautta vältetty hiilidioksidi ei kuulu sen lupajärjestelmän piiriin. Sääntely-ympäristö, joka antaisi takeet pitkän aikavälin hiilidioksidiarvoketjusta, auttaisi rakentamaan hiilidioksidi-infrastruktuuria (putkia jne.). 5. KESTÄVÄÄN HIILITEKNOLOGIAAN SIIRTYMISEN TODENNÄKÖISET VAIKUTUKSET 5.1. Sähkön tuottamisen hinta Hallitusten välisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) erikoisraportista käy ilmi, että kustannusarviot hiilidioksidin talteenotosta sähköntuotannossa vaihtelevat huomattavasti: Yhdysvaltain dollaria (12 60 euroa) hiilidioksiditonnia kohti. Myös hiilidioksidin kuljetus- ja maaperään viemiskustannukset vaihtelevat pelkästä yhdestä eurosta hiilidioksiditonnia kohti kuljetus ja maaperään vieminen mukaan luettuna aina 13 euroon asti. Joissakin arvioissa on esitetty, että jos sähköntuotannon kustannuksia laskettaisiin nykyisen teknologian pohjalta, CCSteknologia aiheuttaisi hiilipohjaisessa sähköntuotannossa arviolta prosentin lisäkustannukset verrattuna sähköntuotantoon ilman CCS:ää. On kuitenkin huomattava, että jos kustannusten nousu on arvioitu siten, että uusissa voimaloissa käytetään nykyistä teknologiaa, arvioissa ei ole otettu huomioon teknologian odotettua kehittymistä tulevina vuosina. Energiatehokkuuden parantuminen tulevaisuuden voimaloissa ja hiilidioksidin talteenottokustannusten alentuminen tulevaisuudessa on erittäin todennäköistä ja alentaa varmasti CCS:n kustannuksia. CCS voi tarjota myös oheishyötyjä (kuten hiilidioksidin käyttö öljyntuotannon tehostamisessa), mikä alentaa edelleen CCS-toimien nettokustannuksia. Saatavilla olevat pitkän aikavälin mallit ja selvitykset sähköntuotannosta CCS:n avulla osoittavat, että vuoteen 2020 mennessä tai hieman sen jälkeen sähköntuotannon kustannukset ovat vain 10 prosenttia nykytasoa korkeampia tai jopa samalla tasolla. On arvioitu, että kun hiilikonversio- ja hiilen talteenottoprosessien teknologiaa kehitetään edelleen ja kuljetus- ja varastointimäärät kasvavat, hiilen talteenoton ja varastoinnin kokonaiskustannukset voidaan keskipitkällä aikavälillä alentaa 20 euron tasolle hiilidioksiditonnia kohti. FI 5 FI

6 PRIMES-malliin perustuvat simulaatiot, joita komissio tehnyt yhteistyössä Ateenassa toimivan kansallisen teknillisen korkeakoulun kanssa, osoittavat että sähkön kustannukset voivat olla niinkin alhaiset kuin 6 eurosenttiä/kwh, laskettuna eri muuttujien realistisesti mahdollisten yhdistelmien pohjalta. Jos lasketaan esimerkiksi, että sähköä tuotetaan CCS-varustelluissa IGCC-voimaloissa hiilidioksidin päästölupien maksaessa 40 euroa hiilidioksiditonnilta ja otetaan pohjaksi kivihiilen ja maakaasun tämän päivän suhteelliset hinnat, sähkön hinnaksi saadaan 6,22 senttiä/kwh vuonna 2025 ja 6,144 senttiä/kwh vuonna 2030 (vuoden 2006 hintoina). Tämä kestää vertailun nykyisiin ilman CCS:ää tuotetun sähkön kustannuksiin (3,5 6 senttiä/kwh) sekä nykyisiin sähkön tukkuhintoihin Ympäristövaikutukset CCS:n tärkein myönteinen vaikutus ympäristön kannalta on hiilivoimaloiden hiilidioksidipäästöjen huomattava väheneminen (n. 90 %). Pelkästään Euroopassa kivihiilen pitäminen nykyisellä tasolla energialähdevalikoimassa ja CCS-teknologian 30 prosentin osuus vuoteen 2030 mennessä vähentää hiilidioksidipäästöjä miljoonaa tonnia vuosittain. Jotkin kivihiilen käytön nykyiset vaikutukset voivat pahentua, jos CCS merkitsisi kivihiilen käytön lisääntymistä. Nämä ympäristövaikutukset ovat tiedossa ja niitä valvotaan nykyisen ympäristölainsäädännön avulla. Hiilen talteenoton ja varastoinnin keskeisin haittavaikutus liittyy hiilidioksidin mahdolliseen vuotamiseen varastosta. Tällä voi olla paikallisia ja maailmanlaajuisia vaikutuksia. IPCC:n erikoisraportissa on kuitenkin arvioitu, että varastoidun hiilidioksidin pysyvyys hyvin valituissa ja hoidetuissa varastoissa on erittäin todennäköisesti yli 99 prosenttia 100 vuoden aikana ja todennäköisesti yli 99 prosenttia 1000 vuoden aikana. CCS:llä voi lisäksi olla myönteisiä vaikutuksia ilman saastumisen kannalta erityisesti rikkidioksidipäästöjen (SO 2 ) ja typpioksidipäästöjen osalta (NO x ). Nämä saasteet ovat päätekijöitä happamoitumiselle, rehevöitymiselle, alailmakehän otsonille ja pienhiukkasille. CCS:n käyttö hiilipölykattilojen yhteydessä voisi lisätä typpioksidipäästöjä (mutta kuitenkin suurista polttolaitoksista annetun direktiivin puitteissa) ja vähentää rikkidioksidipäästöjä noin 95 prosentilla. Muut kestävän hiiliteknologian osat, kuten IGCC yhdistettynä CCS:ään, voisivat vähentää typpioksidipäästöjä noin 80 prosentilla; vaikutus rikkidioksidipäästöihin olisi suurin piirtein neutraali. Kaiken kaikkiaan nämä vähennykset voisivat huomattavasti parantaa ilmanlaatua ja tuoda konkreettisia hyötyjä paremman kansanterveyden muodossa (mikä alentaisi terveydenhuoltokustannuksia) puhumattakaan niiden myönteisistä vaikutuksista ekosysteemeihin. CCS:n käytöstä hiilipölykattiloiden kanssa saatu hyöty ilmanlaadulle vastaisi noin 6 18 prosenttia hiilen talteenottokustannuksista koko EU:ssa. IDC:n ja CCS:n yhteiskäytön hyödyt voisivat vastata noin prosenttia kustannuksista. FI 6 FI

7 6. KESTÄVÄÄN HIILITEKNOLOGIAAN SIIRTYMISEN POLIITTISET VAIHTOEHDOT Vaikutusten arvioinnissa on analysoitu ja arvotettu kolme poliittista vaihtoa kestävän hiiliteknologian demonstroinnille ja käyttöönotolle. Vaihtoehto 0: Ei muutosta nykyiseen. Kestävä hiiliteknologia ei hyödy lisääntyvästä t&k-tuesta. CCS jää ilman kunnollista oikeudellista kehystä päästökauppajärjestelmän ulkopuolelle. Vaihtoehto 1: Kestävän hiiliteknologian esteet poistetaan. Sekä teknologiset että sääntelylliset esteet poistetaan. T&k-tukea lisätään ja CCS:lle luodaan kunnollinen sääntelyjärjestelmä. Kun kestävä hiiliteknologia on teknisesti demonstroitu ja sen kustannukset alentuneet, sen yleistyminen sähköntuotannon alalla jätetään markkinoiden varaan (hiilidioksidipäästöjen hintojen toimiessa kannustimina päästömarkkinoilla). Vaihtoehto 2: Kestävän hiiliteknologian demonstrointia ja yleistymistä kannustetaan. Vaihtoehdossa 1 esitettyjen toimien lisäksi vaihtoehdossa 2 tarjotaan lisäkannustimia ensin kestävän hiiliteknologian kaupalliselle demonstroinnille ja sen jälkeen laajalle käyttöönotolle (heti kun se on kaupallisesti elinkelpoista). Tällaisia kannustimia voidaan antaa sopivissa yhteyksissä ja erityisesti silloin, jos markkinasignaaleja ja sähköntuottajien sitoumuksia pidetään riittämättöminä tai jos hiilidioksidipäästöjen sovitut vähentämistavoitteet uhkaavat jäädä saavuttamatta. Analyyseissä päädyttiin seuraaviin tuloksiin: Vaihtoehto 0 ei ole sopiva vaihtoehto, jos energiahuollon varmuus ja ympäristön kestävä kehitys aiotaan saavuttaa synergiassa Lissabonin tavoitteiden kanssa. Vaihtoehto 1 voisi tuottaa haluttuja tuloksia. Siinä kestävän hiiliteknologian yleistyminen jää kuitenkin nykyisen markkinarakenteen varaan. Kestävän hiiliteknologian yleistyminen riippuu kilpailevien polttoaineiden hinnoista ja päästökauppajärjestelmän hiilidioksidipäästölupien hinnoista. Jos sähköntuottajat eivät usko siihen, että EU:n päästökauppajärjestelmä pitää hiilidioksidin päästölupien hinnat jatkuvasti riittävän korkeina (20 40 euroa/co 2 -tonni), todella laajamittaiset investoinnit kestävään hiiliteknologiaan saattavat jäädä tekemättä. Vaihtoehdossa 2 vähennetään vaihtoehdon 1 riskiä luomalla mekanismeja, jotka edistävät investointeja kestävään hiiliteknologiaan jopa tilanteissa, joissa EU:n päästökauppajärjestelmän hiilidioksidihinnat eivät kompensoi CCS:n kustannuksia. Kivihiiliteollisuuden ja sähköteollisuuden edustajat totesivat kuulemisprosessissa, että yleistymisen tulisi määräytyä sähkö-, polttoaine- ja hiilidioksidimarkkinoiden perusteella. Hallituksista riippumattomat ympäristöjärjestöt pitivät sääntelytoimia toivottavina. Tästä voidaan päätellä, että toimien tarpeellisuutta ja oikeutusta on pohdittava tarkkaan. FI 7 FI

8 7. VAIKUTUSTEN ARVIOINNIN PÄÄTELMÄT Kestävän, varman ja kilpailukykyisen teknologian toimittaminen hiilipohjaiseen sähköntuotantoon riippuu sekä energiatehokkuuden parantumisesta hiilipohjaisessa sähköntuotannossa että hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologian ajoissa tapahtuvasta käyttöönotosta. Politiikan muuttamisessa on otettava kumpikin teknologinen haaste huomioon. Nykyisten esteiden raivaaminen kestävän hiiliteknologian käyttöönoton tieltä on rajallinen ja poliittisesti tarkoituksenmukainen politiikan muutos, jolla on mahdollista saavuttaa poliittiset tavoitteet. Se riippuu kuitenkin hiilidioksidin päästölupien niin vakaista ja korkeista (tämän päivän tasoon verrattuna) hinnoista EU:n päästökauppajärjestelmässä, että CCS:n käyttöönoton laajuus yltäisi tavoitteisiin. Jos sääntelyn parantaminen ja markkinapohjaiset kannustimet eivät riitä synnyttämään tarvittavaa sitoutumista joko kestävän hiiliteknologian demonstrointiin tai sen jälkeiseen laajaan käyttöönottoon, tarvitaan lisää ennakoivia toimia, jotta EU:n tavoitteet voitaisiin saavuttaa. Tällaisille yksittäisille ennakoiville toimille on tehtävä erillinen vaikutusten arviointi, jotta voitaisiin valita tehokkain mahdollinen eri toimien valikoima ja yhdistelmä. FI 8 FI