COMMISSIE VAN DE EUROPESE GEMEENSCHAPPEN WERKDOCUMENT VAN DE DIENSTEN VAN DE COMMISSIE

Transcriptie

1 COMMISSIE VAN DE EUROPESE GEMEENSCHAPPEN Brussel, SEC(2006) 1723 WERKDOCUMENT VAN DE DIENSTEN VAN DE COMMISSIE Mededeling van de Commissie inzake duurzame elektriciteitsproductie met behulp van fossiele brandstoffen Naar bijna-nulemissie bij de verbranding van steenkool vanaf 2020 SAMENVATTING VAN DE EFFECTBEOORDELING {COM(2006) 843 definitief} {SEC(2006) 1722} {SEC(2007) 12} NL NL

2 SAMENVATTING 1. PROBLEEMOMSCHRIJVING Fossiele brandstoffen worden alom gebruikt maar brengen CO 2 in de atmosfeer, de belangrijkste antropogene oorzaak van de wereldwijde klimaatverandering. De door de EU vastgelegde doelstelling van beperking van de stijging van de mondiale temperatuur tot maximaal 2 C boven de pre-industriële niveaus impliceert dat de uitstoot van broeikasgassen wereldwijd in 2050 met 15 tot 50% moet dalen ten opzichte van Steenkool is de fossiele brandstof met de grootste negatieve milieueffecten. Hoewel er bij de verbranding van steenkool aanzienlijke verbeteringen zijn bereikt wat de uistoot van de traditionele verontreinigende stoffen betreft (NO x, SO x, zwevende deeltjes), resulteert de hoge koolstofinhoud van steenkool bij verbranding nog steeds in een grote kooldioxide-uitstoot. In de EU-27 werd in 2005 bij de elektriciteitsproductie op basis van steenkool ongeveer 950 miljoen ton CO 2 in de atmosfeer gebracht. Dit vertegenwoordigt 70% van de totale Europese CO 2 -emissies bij elektriciteitsopwekking en 24% van de CO 2 -emissies van alle sectoren in de EU. De laatste cijfers voor de situatie op wereldniveau zijn nog treffender: bijna 8 miljard ton CO 2 wordt uitgestoten bij de verbranding van steenkool voor elektriciteitsopwekking, wat goed is voor 76% van alle emissies bij de productie van elektriciteit en voor ongeveer 30% van de totale CO 2 -uitstoot. Anderzijds zijn de kolenreserves meer gelijkelijk over de wereld verspreid dan die van de andere fossiele brandstoffen. Kolen kunnen worden betrokken uit een aantal landen in bijna alle werelddelen in het kader van een zeer levendige en liquide wereldmarkt. De reserves van steenkool zijn goed voor bijna 200 jaar elektriciteitsproductie tegen het huidige tempo. Die van bruinkool volstaan voor ongeveer 130 jaar elektriciteitsproductie. Dit steekt positief af tegen de geraamde reserves van aardolie en gas, die naar verwachting nog volstaan voor ongeveer 40, respectievelijk 60 jaar (tegen het huidige tempo van elektriciteitsproductie). 2. DOELSTELLINGEN Een korte analyse toont aan dat de gewenste vermindering van de CO 2 -emissies bij elektriciteitsproductie met behulp van steenkool niet (op concurrerende wijze) kan worden bewerkstelligt door hetzij uitsluitend de verbetering van de efficiëntie van de steenkoolconversiecyclus, hetzij uitsluitend de vangst en opslag van CO 2 (CO 2 capture and storage - CCS). Een focus op uitsluitend de efficiëntie kan in een eerste periode resulteren in een aanzienlijke vermindering van de CO 2 -emissies, maar daardoor kan onmogelijk een nulemissiedoelstelling worden gehaald en op langere termijn kan de totale CO 2 -uitstoot ten gevolge van de elektriciteitsproductie op basis van steenkool zelfs nog toenemen wanneer het aandeel van kolengestookte elektriciteitscentrales in de totale energiemix om een of andere reden aanzienlijk toeneemt boven het huidige niveau. Met een focus op uitsluitend CCS kan de nulemissiedoelstelling worden behaald, maar als er geen efficiëntieverbeteringen komen zou de concurrentiepositie van kolengestookte elektriciteitscentrales in het NL 2 NL

3 gedrang komen. Zelfs wanneer dit zonder gevolg zou wezen, zou de 'uitsluitend CCS'-route veel grotere hoeveelheden steenkool voor eenzelfde niveau van elektriciteitsproductie vergen, wat kan resulteren in een versnelde uitputting van de eindige kolenreserves en bijgevolg in verdere kosten en verdere risico's voor de veiligheid van de energievoorziening. Een geïntegreerde technologische oplossing (hierna "duurzame steenkool"- technologieën genoemd), waarbij een verbetering van de efficiëntie van de conversiecyclus (door de toepassing en verdere ontwikkeling van bestaande schonesteenkooltechnologieën) wordt gecombineerd met de invoering van CCS-modules, is dus de enige technologische optie voor de lange termijn die de gewenste vermindering van de CO 2 -uitstoot kan opleveren zonder de concurrentiekracht van steenkool aan te tasten. Het doel van een beleid op Europees niveau moet zijn de voorwaarden te bevorderen voor de ontwikkeling en het massale gebruik van "duurzame steenkool"- technologieën binnen het kortst mogelijke tijdsbestek. Deze algemene doelstelling kan worden vertaald in de volgende operationele mijlpalen: (1) zo snel mogelijke toepassing van de best beschikbare technologieën in alle nieuw gebouwde kolencentrales; (2) vanaf 2010, moeten alle nieuw gebouwde elektriciteitcentrales gebouwd worden zodat zij "klaar voor CO 2 -vangst" zijn, d.w.z. zodat het mogelijk is ze later aan te passen met het oog op CCS; (3) demonstratie op commerciële schaal vanaf 2020 van nulemissietechnologieën voor elektriciteitsproductie op basis van steenkool (in overeenstemming met de doelstellingen van het 'Zero-Emission Power Plant Technology Platform'). (4) na 2020 moet duurzame steenkool de voorkeurtechnologie worden bij kolengestookte elektriciteitsproductie, wat de geleidelijke uitbanning van de CO 2 -uitstoot in de desbetreffende sector mogelijk maakt; (5) de EU moet een vooraanstaande rol blijven spelen bij de ontwikkeling en toepassing van technologieën voor duurzame steenkool als wereldleider bij technologie-overdrachtprojecten op dit gebied. NL 3 NL

4 3. STAND VAN ZAKEN BIJ TECHNOLOGIEËN VOOR DUURZAME STEENKOOL EN RESTERENDE UITDAGINGEN "Duurzame steenkool"-technologieën zijn mogelijk door een combinatie van CCSelementen en geavanceerde schonesteenkoolmethoden voor een uiterst efficiënte verbranding van steenkool. Poederkoolverbranding (PKV) is momenteel de meest gebruikte conversietechnologie. Nieuw ontwikkelde technologieën, afgezien van verbeterde versies van PKV (de zogenaamde ultrasuperkritieke verbranding (ultra super-critical combustion USC)), zijn onder meer de 'Integrated Gasification Combined Cycle' (IGCC) en de zuurstofrijke verbranding (OC). Dergelijke technologieën maken een verdere verbetering van de conversie-efficiëntie mogelijk en vergemakkelijken tegelijk de invoering van CO 2 -vangst bij het verbrandingsproces. Er is onderzoek, ontwikkeling en demonstratie van USC-technologieën nodig om de voortgang op het gebied van materiaalontwikkeling, fabricage van componenten, beproeving en demonstratie onder reële omstandigheden verder te zetten. De IGCCen OC-technologieën moeten nog sterk worden verbeterd alvorens dergelijke centrales klaar zijn voor standaardinvesteringen in elektriciteitsproductie. Met name wat IGCC betreft is een meer robuuste, efficiënte en betrouwbare technologie voor de vergassing van steenkool vereist. Voor CO 2 -vangst zijn technologische oplossingen ontwikkeld die door de industrie reeds in andere sectoren worden toegepast. De omvang van de bestaande processen is echter gering in vergelijking met de hoeveelheden CO 2 die in een grootschalige elektriciteitscentrale worden geproduceerd. Naar verwachting zullen toekomstig O&O en verdere optimaliseringswerkzaamheden het mogelijk maken de kosten van CO 2 -vangst sterk te drukken. Voor langdurige CO 2 -opslag wordt gedacht aan het gebruik van geologische formaties zoals diep gelegen waterhoudende zoutlagen, uitgeputte olie- of gasvelden, olie- en gasvelden die geschikt zijn voor verhoogde olie- of gaswinning en diep gelegen steenkoollagen die geschikt zijn voor verhoogde methaanwinning uit steenkoollagen. Verder O&O op dit gebied zal gericht worden op het probleem van de integriteit en veiligheid van geologische CO 2 -opslag en de eventuele aansprakelijkheid. Er wordt verwacht dat deze werkzaamheden het vertrouwen in geologische CO 2 -opslag zullen doen toenemen. De ontwikkeling van technologieën voor een duurzaam gebruik van steenkool brengt de opslag mee van zeer grote hoeveelheden CO 2. In Europa alleen al zal de instandhouding van het huidige aandeel van steenkool in de energiemix, met een penetratiegraad van "duurzame steenkool" van 30% tegen 2030, jaarlijks de geologische opslag van 300 à 400 miljoen ton CO 2 vergen. Een penetratiegraad voor duurzame steenkool van 100% tegen 2050 zal een jaarlijkse injectie van ongeveer 900 miljoen ton CO 2 onder de grond vergen. De reeds beproefde en bewezen geologische opslagcapaciteit in Europa volstaat om die hoeveelheid CO 2 op te slaan. Alleen al de waterhoudende grondlagen onder de Noordzeebodem volstaan om een volume CO 2 ten gevolge van verscheidene eeuwen steenkoolgebruik in Europa op te slaan, aanzienlijk langer dus dan de verwachte exploitatieduur van de kolenreserves. NL 4 NL

5 De commerciële levensvatbaarheid van de technologieën voor een duurzaam gebruik van steenkool moet worden aangetoond in een aantal demonstratieprojecten op industriële schaal die zullen worden uitgevoerd op basis van technologische oplossingen die zeer efficiënte geavanceerde "schone steenkool"-conversiecycli combineren met CO 2 -vangst vóór of na de verbranding en vervolgens geologische opslag. Om betekenisvolle resultaten op te leveren moeten die projecten gedurende ongeveer vijf jaar lopen teneinde de betrouwbaarheid te testen. De omvang van de diverse demonstratieprojecten kan variëren, maar aangezien zij een industriële schaalgrootte moeten hebben, moet de geïnstalleerde capaciteit toch ergens tussen 250 en 500 MW e liggen. Momenteel wordt verwacht dat in Europa in de komende jaren 10 tot 12 van dergelijke installaties kunnen worden gebouwd die dan tegen 2015 operationeel kunnen zijn. Dit maakt het mogelijk om tegen 2020 de commerciële levensvatbaarheid van het concept "duurzame steenkool" te evalueren. De kosten van elk van dergelijke installaties, met gebruikmaking van de huidige PKV-techniek (en de best beschikbare technologieën) met CCS na verbranding (uitgaande van CO 2 -opslag binnen een straal van 350 km van de productielocatie) worden geraamd op ongeveer 1,7 miljoen /MW e. Bij gebruikmaking van IGCCtechnologieën met CCS vóór verbranding, zouden de kosten net onder 1,5 miljoen /MW e liggen. Naarmate de gebruikte technologie volwassener wordt, zullen deze kosten naar verwachting dalen. 4. REGELGEVINGS-/WETTELIJKE EN POLITIEKE/SOCIALE VOORWAARDEN VOOR DE INVOERING VAN TECHNOLOGIEËN VOOR DUURZAME STEENKOOL De huidige regelgeving voorziet niet in voldoende prikkels om te investeren in radicale CO 2 -reductietechnologieën. De bestaande milieuwetgeving is uitgewerkt voordat de CCS-technologieën tot stand kwamen en creëert soms onbedoelde en ongewenste belemmeringen. Om die belemmeringen voor het gebruik van CCS weg te werken moeten de planningsregelingen en de voorschriften voor de verwijdering van gasvormige afvalstoffen en voor geologische kartering wellicht worden verduidelijkt. In het kader van het Europese klimaatveranderingsprogramma buigt de Europese Commissie zich momenteel over deze kwesties. Ook de afwezigheid van een CO 2 -waardeketen en van de relevante ondersteunende infrastructuur levert belemmeringen op voor het duurzaam gebruik van steenkool. Het Europese systeem voor handel in emissierechten kan het ontstaan van een dergelijke waardeketen mogelijk maken, maar sluit momenteel de via vangst en opslag vermeden CO 2 -emissies uit van de emissievergunningsregeling. Een regelgevingskader dat garanties biedt voor het bestaan van een CO 2 -waardeketen voor de lange termijn, zou een stimulans zijn voor de bouw van CO 2 -infrastructuur (pijpleidingen, enz.). NL 5 NL

6 5. TE VERWACHTEN EFFECTEN VAN DE OVERGANG NAAR DUURZAME STEENKOOL 5.1. Kosten van de geproduceerde elektriciteit In het speciale rapport van de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering (IPCC) van de VN wordt een kostenraming voor CO 2- -vangst bij elektriciteitsproductie gemaakt met een zeer ruime marge, gaande van 15 tot 75 USD (i.e. 12 tot 60 ) per ton CO 2. De kostenramingen voor het transport en de injectie van CO 2 variëren eveneens zeer sterk, van iets meer dan 1 per ton CO 2, voor transport en injectie samen, tot 13. Overeenkomstig bepaalde ramingen resulteren deze cijfers, als zij worden verrekend in de kosten van elektriciteitsproductie met de huidige technologieën in een kostenstijging voor elektriciteit uit kolengestookte centrales met CCS, met 33% tot 57%, in vergelijking met elektriciteit uit steenkool zonder CCS. Aangezien deze kostenstijging geraamd is met behulp van modellen voor nieuwe elektriciteitscentrales op basis van de huidige technologie, is hierin echter niet de in de komende jaren verwachte vooruitgang van de technologie verrekend. Naar alle verwachting zal de energie-efficiëntie van toekomstige centrales verder toenemen en zullen de kosten voor CO 2 -vangst in de toekomst teruglopen, wat de CCS-kosten aanzienlijk zal drukken. Zijdelings kan CCS ook bepaalde voordelen opleveren (zoals het gebruik van CO 2 -inspuiting voor tertiaire oliewinning) die de kosten van CCS verder omlaag kunnen brengen. De beschikbare modellen en studies die op langere termijn kijken naar de elektriciteitsproductie met CCS doen dus vermoeden dat tegen 2020 of iets daarna de kosten voor de opwekking van elektriciteit met CCS met een kleine 10% kunnen toenemen ten opzichte van de huidige niveaus of zelfs ongeveer gelijk kunnen blijven. Er wordt verwacht dat, mits verdere technologische ontwikkeling van de steenkoolconversie- en CO 2 -vangstprocessen en mits opschaling van de transport- en opslagoperaties, de totale kostprijs van CO 2 -vangst en -opslag op middellange termijn kan worden teruggedrongen tot ongeveer 20 per ton CO 2. Door de Commissie uitgevoerde simulaties, in samenwerking met de nationale technische universiteit van Athene en met gebruikmaking van het PRIMES-model, leveren een kostprijs voor elektriciteit op van nauwelijks 6 eurocent/kwh bij bepaalde realistische combinaties van de onderliggende variabelen. De kosten voor elektriciteit geproduceerd in IGCC-centrales met CCS, bij een CO 2 -heffing van 40 /tco 2 en de huidige prijzen voor steenkool, respectievelijk gas, zijn berekend op 6,22 eurocent/kwh in 2025 en 6,144 eurocent/kwh in 2030 (in prijzen van 2006). Dit zijn kosten die vergelijkbaar zijn met die voor de huidige elektriciteitsproductie op basis van steenkool zonder CCS (3,5 à 6 eurocent/kwh) en met de huidige groothandelstarieven voor elektriciteit. NL 6 NL

7 5.2. Milieueffecten Het belangrijkste positieve milieueffect van CCS is een aanzienlijke vermindering (ongeveer 90%) van de CO 2 -emissies van kolengestookte elektriciteitscentrales. In Europa alleen al zou, bij handhaving van het huidige aandeel van steenkool in de energiemix, een 30%-penetratie van CCS in 2030 resulteren in een vermindering van de CO 2 -emissies met jaarlijks 300 tot 400 miljoen ton CO 2. Bepaalde bestaande effecten van het gebruik van steenkool kunnen worden versterkt als CCS een toename van het kolengebruik meebrengt. Deze milieueffecten zijn echter bekend en zijn beheersbaar met gebruikmaking van de bestaande milieuwetgeving. Het voornaamste nieuwe negatieve effect van koolstofvangst en opslag is de eventuele lekkage van CO 2 uit de opslagsite, wat zowel een lokale als een mondiale impact kan hebben. In het speciale rapport van de IPCC is echter geraamd dat de fractie van CO 2 die kan worden vastgehouden in goedgeselecteerde en beheerde opslagplaatsen naar alle waarschijnlijkheid meer dan 99% bedraagt over een tijdsbestek van 100 jaar en waarschijnlijk meer dan 99% over een tijdsbestek van 1000 jaar. Bovendien kan CCS positieve netto-effecten hebben op de luchtkwaliteit, met name wat de uitstoot betreft van zwaveldioxide (SO 2 ) en stikstofoxiden (NO x ). Deze verontreinigende stoffen, spelen een grote rol bij problemen als zure regen, eutrofiëring, zwevende deeltjes en ozon in de troposfeer. CCS, samen gebruikt met poederkooltechnologie, kan resulteren in een toename van de NO x -uitstoot (die wel beneden de grenswaarden van de richtlijn betreffende grote stookinstallaties blijft), gepaard aan een vermindering van de CO 2 -emissies met ongeveer 95%. Andere technologieën die worden overwogen in het kader van het concept "duurzame steenkool", zoals IGCC-centrales met gebruikmaking van CCS, kunnen de NO x uitstoot met ongeveer 80% terugdringen, terwijl het effect op de CO 2 -emissies dan ongeveer neutraal is. Alles samen kunnen deze verminderingen een aanzienlijke verbetering van de luchtkwaliteit opleveren en resulteren in tastbare nettobaten zoals een verbetering van de volksgezondheid en dus lagere kosten voor de gezondheidszorg en positieve effecten op de ecosystemen. De baten voor de luchtkwaliteit bij gebruikmaking van poederkool met CCS bedragen 6% tot 18% van de kosten voor koolstofvangst in het geheel van de EU. De baten van IGCC met CCS kunnen oplopen tot 26% tot zelfs 70% van de kosten. NL 7 NL

8 6. BELEIDSOPTIES VOOR DE OVERGANG NAAR DUURZAME STEENKOOL In de effectbeoordeling zijn drie beleidsopties voor de ondersteuning van de demonstratie en bredere toepassing van technologieën voor een duurzaam gebruik van steenkool geanalyseerd en gekwantificeerd: Optie 0: Ongewijzigd beleid. Technologieën voor duurzame steenkool krijgen geen verhoogde O&Oondersteuning. CCS blijft zonder een passend wettelijk kader buiten het EU-systeem voor handel in emissierechten (EU-SHE). Optie 1: Wegwerken van belemmeringen voor technologieën voor duurzame steenkool. Zowel de technologische belemmeringen als de hinderpalen op regelgevingsgebied worden weggewerkt. Er wordt meer O&O-steun gegeven en er wordt een passend regelgevingskader voor CCS ingevoerd. Zodra de haalbaarheid van technologieën voor duurzame steenkool is gedemonstreerd en de kosten ervan omlaag zijn gegaan, wordt hun penetratie in de elektriciteitsproductiesector overgelaten aan de markt (die stimulansen levert door middel van de prijs voor CO 2 -emissies welke wordt vastgelegd door de mechanismen van de markt voor emissierechten). Optie 2: Stimulansen voor demonstratie en penetratie van technologieën voor duurzame steenkool. Afgezien van de maatregelen overeenkomstig optie 1 voorziet optie 2 in extra stimulansen om ervoor te zorgen dat eerst en vooral de commerciële haalbaarheid wordt aangetoond en vervolgens een brede marktpenetratie van technologieën voor duurzame steenkool wordt bevorderd (zodra die in commerciële zin levensvatbaar zijn). Dergelijke stimulansen kunnen te gelegener tijd worden gegeven, met name wanneer de marktsignalen of het engagement van de elektriciteitsproducenten als ontoereikend worden beschouwd of als het risico bestaat dat de afgesproken CO 2 - reductie niet wordt gehaald. De analyse heeft de volgende resultaten/conclusies opgeleverd: Optie 0 is geen geschikte optie als de voordelen van een veilige energievoorziening gepaard aan duurzaamheid voor het milieu, met synergieën wat de Lissabondoelstellingen betreft, moeten worden gerealiseerd. Beleidsoptie 1 kan de gewenste doelstellingen opleveren. In deze optie blijft de penetratie van technologieën voor een duurzaam gebruik van steenkool echter overgelaten aan de werking van het huidige marktkader. De penetratie van duurzame steenkool zal afhangen van de relatieve prijzen voor concurrerende primaire energiebronnen en van de tarieven voor CO 2 -emissierechten overeenkomstig het EU- SHE. Als de elektriciteitsproducenten er geen vertrouwen in hebben dat het EU-SHE zal resulteren in voldoende hoge tarieven voor CO 2 -emissierechten (20 tot 40 /tco 2 ), zal niet op voldoende grote schaal in technologieën voor duurzame steenkool worden geïnvesteerd. NL 8 NL

9 Beleidsoptie 2 verlaagt het risico dat inherent is aan optie 1 doordat er mechanismen komen die investeringen in technologieën voor duurzame steenkool bevorderen, zelfs in situaties waarin de EU-SHE-tarieven voor CO 2 -uitstoot de CCS-kosten onvoldoende compenseren. Toen zij werden geraadpleegd, hebben de vertegenwoordigers van de steenkool- en elektriciteitsindustrie aangegeven dat de penetratiegraad moet worden bepaald door de markten voor elektriciteit, brandstoffen en CO 2. De geraadpleegde milieu-ngo's toonden zich voorstander van regelgevingsmaatregelen. Er moet dus worden geconcludeerd dat gebruik van dergelijke maatregelen afdoende gerechtvaardigd moet worden, wat de noodzaak ervan betreft. 7. CONCLUSIES VAN DE EFFECTBEOORDELING De levering van duurzame, veilige en concurrerende technologieën voor de opwekking van elektriciteit op basis van steenkool hangt af van, zowel efficiëntiewinsten in de sector van de kolengestookte centrales, als de tijdige ontwikkeling van CO 2 -vangst en -opslag. Een wijziging van het beleid moet gericht zijn op het aanpakken van beide technologische uitdagingen. Het wegwerken van de bestaande belemmeringen voor het gebruik van technologieën voor duurzaam steenkoolgebruik houdt een beperkte, en in politieke zin voordelige beleidswijziging in die het mogelijk maakt de vastgestelde beleidsdoelstellingen te bereiken. Om een voldoende snelle uitrol van CCS-systemen mogelijk te maken, zijn stabiele en hoge (in vergelijking met de huidige niveaus) tarieven voor CO 2 -emissierechten in het EU-SHE echter een absolute voorwaarde. Als zou blijken dat een verfijning van de regelgeving en de invoering van marktprikkels niet volstaan als stimuli voor de demonstratie en later de brede ontplooiing van technologieën voor duurzaam steenkoolgebruik, zullen meer proactieve maatregelen vereist zijn om te waarborgen dat de EU-doelstellingen worden behaald. De afzonderlijke maatregelen die in het kader van een dergelijk proactief beleid zouden worden genomen, moeten worden onderworpen aan een verdere effectbeoordeling teneinde de meest doeltreffende selectie en combinatie van dergelijke maatregelen te bepalen. NL 9 NL