Hiilidioksidin talteenotto suoraan ilmasta : energialähteen vaikutus kustannusten muodostumiseen

Abstract

Uusiutuvien energialähteiden käyttö sekä negatiivisten päästöjen teknologiat ovat tärkeässä roolissa kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä. Yhtenä vaihtoehtona negatiivisten päästöjen tavoittelussa on hiilidioksidin talteenotto suoraan ilmakehästä eli DAC. Teknologian tarkoituksena on siepata hiilidioksidia suoraan ilmakehästä ja tuottaa siitä konsentroitu virta hiilidioksidia, joka voidaan varastoida geologisesti tai käyttää hyödyksi. DAC järjestelmän etuna muihin hiilidioksidin talteenottoratkaisuihin verrattuna on, että se voidaan teoriassa sijoittaa minne tahansa. Hiilidioksidin sitominen käytettävään sorbenttiin ja sen regenerointi vaatii suuren määrän energiaa.

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää eri energialähteiden vaikutus DAC-laitoksen tuotantokustannuksiin. Energialähteinä tutkitaan laitoksen yhteyteen rakennettavan tuuli-voimapuiston tuottamaa sähköenergiaa ostosopimuksella ja Suomessa tuotettua verkkosähköä sekä lämpöpumppusovelluksia molemmissa vaihtoehdoissa. Lupaavimmaksi energialähdevaihtoehdoksi osoittautui tuulivoima lämpöpumpulla. Ostosopimuksella tuulisähkön hankintakustannukset saadaan alhaisiksi. Lämpöpumppu vähentää lämmitykseen tarvittavan sähköenergian määrää ja vaikuttaa siten merkittävästi hiilidioksidin tuotantokustannuksiin.

The use of renewable energy sources and negative emission technologies play an important role in reducing greenhouse gas emissions. One option in the pursuit of negative emissions is direct air capture of carbon dioxide or DAC. The purpose of the technology is to capture carbon dioxide directly from the atmosphere and generate concentrated stream of carbon dioxide which can be geologically stored or utilized. DAC systems advantage over other carbon capture solutions is that it can theoretically be placed anywhere. Binding carbon dioxide to sorbent and regeneration requires a large amount of energy.

The aim of this master’s thesis is to find out the impact of different energy sources on the production costs of a DAC plant. As energy sources, the electrical energy produced by the wind farm to be built in connection with the plant will be studied with a purchase agree-ment and the grid electricity produced in Finland as well as heat pump applications in both options. The most promising energy source option turned out to be wind power with a heat pump. Electricity purchase costs of wind power will be reduced with the purchase agreement. The heat pump reduces the amount of electrical energy required for heating and thus has a significant impact on the production costs of carbon dioxide.