התפקיד הקריטי של צורות גיאולוגיות ב- Secure, Long-Term Carbon Storage

בעוד הקהילה העולמית מגבירה את מאמצי הפחתת שינויי האקלים, לכידת פחמן ואחסון (CCS) התפתחה כטכנולוגיה גירוד הכרחי, בעוד שלכידת CO2 ממקורות תעשייתיים או ישירות מהאוויר הוא צעד משמעותי, ההצלחה הסופית של CCS hing על גורם אחד: שבו CO2ito מאוחסן, אם הוא יישאר הכלול במשך מאות שנים או אלפי שנים.

מה הם צורות גאולוגיות לאחסון פחמן?

[היווצרות הגיאולוגיות הן גוף תלת-ממדי של סלע בעל מאפיינים פיזיים וכימיקליים ספציפיים.עבור אחסון פחמן, אנו מחפשים היווצרותים שיכולים לקבל מוזרקים CO2 (מדינה צפופה דמוית נוזל הגיעה למעמקים גדולים מ-800 מטרים) ולצמצם אותו עבור לוחות זמנים גיאולוגיים.

סביבת ה- Subsurface

מתחת לפני השטח של כדור הארץ, הטמפרטורות עולות בהתמדה עם עומק (ג'רמי ⁇ ), בעוד הלחץ עולה עקב משקל של סלע ונוזלים מעל פני האדמה.במעמקים גדולים מ-800 מטרים, CO2 מעברים מגז לנוזל סופר-ביקורתי צפוף.שלב סופר קריטי זה יש את צפיפות של נוזל (בדרך כלל 500-800 ק"ג / מ '3) אבל מולטיקול של גז, המאפשר למלא ביעילות את האיזון בין המרחקים של לחץ על פני השטח של לחץ על פני השטח.

סוגים של טפסים גיאולוגיים המשמשים לאחסון CO2

לא כל הסלעים מתאימים.שלושת כיתות אחסון ראשוניות זוהו ונבחנו באופן פעיל או בשימוש בפרויקטים ברחבי העולם.כל סוג יש יתרונות ברורים דרישות בדיקות ספציפיות.

שדות נפט וגז

אלה הם אפשרות האחסון הבוגר ביותר, נהנה מעשרות שנים של חקר, ייצור ונתונים גיאולוגיים.המבנים הגיאולוגיים שפעם תפסו פחמימנים במשך מיליוני שנים - קווי חירום, מלכודות מוכות, מלכודות סטריגרפיים - הוכחו מערכות המכילות (במאגרים מבוישים, בארות קיימות ותשתיות יכולות לעתים קרובות להיות מופנות להזרקה ו ניטור, עם זאת, עלויות הון מבניות, עשויים למנוע את הגמישות של Sip) או ניהולית (מדומים, עשויים להיות מטיפולים) באופן משמעותי, או ניהולי) של פעילות החל מתחום הניהול של Sipy, או ניהולית, עשוי להיות מופעלת, או ניהולית, עשוי להיות מופעלת, או ניהולית (מדומים, או ניהולית, כולל, או ניהולית, כולל, או ניהולית, או ניהולית, אשר עשוי להיות מופעלת, באופן משמעותי, אשר עשוי להיות מופעלת, באופן משמעותי, אשר עשוי להיות מופעלת, באופן משמעותי, באופן משמעותי, או ניהולית, אשר עשוי להיות מופעלת, באופן משמעותי, באופן משמעותי, או ניהול כלי רכב אחורית, אשר עשוי להיות מופעלת, כולל, אשר עשוי להיות מופעלת, אשר עשוי להיות מופעלת, כולל, אשר עשוי להיות מופעלת, כולל פעולות של פעילות

עמוק Saline Aquifers

(הספקפר) הוא משאב האחסון הפוטנציאלי הגדול ביותר בעולם, עם הערכות של פאנל בין-ממשלתי על שינויי האקלים (IPCC) אנדרט 1 (IPCC) מציע כי הם יכולים להחזיק אלפי ג'יגה-בתים של CO2. אלה אקוויפרים עמוקים, שכבות סלע מלאות חבלה שאינן קיימות מקורות אחסון אנרגיה עצומים, והם מופצות באופן נרחב על פני יבשות, ללא ספק מבנה כימי של מנגנוני אבטחה מחוסנים.

המונחים: coal Seams

לים קואלים עמוקים מדי או דקים מדי למכרה מבחינה כלכלית יכולים לאחסן CO2 באמצעות תהליך שנקרא מודעות. Coal יש שטח משטח פנימי גבוה, ומולקולות CO2 מוקלטות על ממטריקס פחם, שחרור מתאן (CH4) כי הוא באופן טבעי נוכח - תהליך המכונה התאוששות פחמן מרוקנת (ECM) גישה זו יכולה להוריד עלויות אחסון באמצעות מכירת מתאן, כלומר יכולת נמוכה יותר מאשר אגן של אגן פחמי פחם, בדרך כלל, לעומת אגן חדש, לעומת אגן, לעומת אגן, באופן כללי, לעומת אגן C2, לעומת זאת, יכול להפחית את הפחתת אגן פחמיית פחם, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת אגן פחמן CPTBSTFic, לעומת זאת, לעומת אגן C2, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, אגן פחמיית פחם, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, באופן כללי, אגן פחמיית (BFic) אגן פחמיית (BMjects מוגבל של אגן פחמיית מטוסים עם אגן פחמיית מטוסים עם אגן פחמיציפיפות נמוכה יותר מאשר אגן פחמיית פחם, לעומת זאת יכול להפחית את הפחתת אגן

קריטריה גיאולוגית ל- Carbon Storage

בחירת אתר אחסון בטוח דורש אופי קפדני של כמה נכסים מקושרים.הקריטריונים הבאים מוערכים באמצעות סקרים גיאופיזיקה (seismic, הכבידה, אלקטרומגנטי), מיקום טוב, ניתוח ליבה, ובדיקות קבועות לחץ.

Cap Rock Seal Integrity

הסלע השבר (לעתים קרובות פציפ, בוץ, מלח או אבן גיר הדוק) חייב להיות בעל יכולת נמוכה מאוד - באופן חד-משמעי במיקרו-darcy לטווח ננוארנסי - כדי למנוע CO2 להגר למעלה דרך החותם.לחץ הכניסה Capillary חייב לעלות על החיבוק של העמודה CO2 כדי למנוע דליפה באמצעות צוואר הרחם.

פומפאומיות והיכולת אחסון

Porosity הוא השבריר של נפח הסלע הכולל שטח pore. עבור אחסון CO2, פורוזיות יעילה ( porosity מחובר המאפשר זרימת נוזל) הוא קריטי.אבני חול מינרלים טיפוסי יש porosities של 10-30%. פודורגות גבוהה יותר מתורגם ישירות לתוך קיבולת אחסון גבוהה יותר.

אחריות וזריקות

אחריות שולטת כמה בקלות CO2 יכול לזרום דרך הסלע. adequate Permeability (בדרך כלל 100 מ"ג למספר darcies) יש צורך להשיג שיעורי ההזרקה כלכלית מבלי צורך fracing כי יכול לפשרה את החותם.עם זאת, חוסר יכולת גבוהה מדי יכול לגרום הגירה מאוחרת לא מבוקרת, מה שהופך את ניהול הצנרת קשה.

תגובה גיאוכימיקלית

לאחר שהזרק, CO2 מתמוסס בקרן כדי ליצור חומצה פחמן, הורדת ה- pH וחיזוק התגובות הכימיות עם מינרלים המאגר.בסלעים סילציקליים (sandstones), זה יכול לפזר feldspars ומלכודות חימר, בעוד שבסלעים פחמן (לימוזינה, דומדומים), זה יכול לפזר את ממטריקס הפחמן, בעוד שזה יכול להגדיל את הפירוק של פחמן קרוב ל- CO2 קליברלגן, 000, 000, 000, 000, 000, 000 בטוח יותר מדי פעם לא יכול גם כן, 000 נוזל הגנה מוצקה, 000, 000, 000, 000 000, 000, 000, 000 זה יכול להגיב על ידי פחמן, 000 000 000 מוצק, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, 000 000 000 000 000, 000, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 זה יכול להגיב על ידי פחמן, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, 000 000 000 000 זה יכול גם כן, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 זה יכול להיות מופעלת, 000

« « מלכוד מכניזם: איך CO2 הוא מחתרת

האבטחה של אחסון גיאולוגי מסתמכת על היררכיה של מנגנוני המלכודת שמגבירים את ההכחה לאורך זמן.הבנת המנגנונים האלה חיונית להערכת סיכונים ולעקוב אחר.

סטריפטורה וסטרטגרפיים טרמפינג

מיד לאחר הזריקה, הצנרת CO2 של ה-CO2 עולה עד שהוא נתקל בסלע ה-FLT.It הוא לכוד לאחר מכן:0phyphysicalFLT:1 מתחת לאטום, בדומה לאופן שבו פחמנים לכודים.זהו המנגנון הדומיננטי בשלב ההזרקה ובמשך כמה עשורים לאחר מכן, מלכודות סטרקטיות (כפיפות, תקלות, מלח) ומלכודות (מפרקרטיות) (מכאן מכילות ראשוניות) של נוכחות ראשונית (מפרקים).

« טרמפנינג

בעוד הצנרת CO2 נודדת דרך המאגר, חלק ממנו נשאר מאחור כמו טיפות מבודדות לכודים בחללים על ידי כוחות capillary.זה אנלוגי לשקע הנפט השונה שנותר לאחר ריצוף מים במאגרים שמן. מלכודות ריבידיות יכול לחדור עד 20-30% של CO2 מוזרק, והוא מתרחש לאורך שנים כדי לנבא את המלכודת המים ואפקטים רטובים אלה.

עקבו אחרי Solubility Falling

CO2 מתמוסס לתוך היווצרות שופע לאורך זמן.קצב הפירוק מושפע מאזור הקשר בין ה- CO2 צנרת לבין ה- בוהק, ה- diffusion coefficient, ואת נוכחות של זיהום טבעי (זרימה מבוססת פחמן) סוארק CO2-saturated CO2-saturated כי מביא מגע טרי לתוך זרם עם הצנרת, מאיץ של פירוק פחמן דו-חמצני יכול גם להפחית את ה-חמצני של 102-מפוסק יותר מפורשטוש.

מינרל טרמפ

לאורך זמן רב מאוד (מאות אלפי שנים), התגובה של חומצה פולימית עם מינרלים סיליקה יכול להצית מינרלים פחמן יציב כגון calcite, doomite, או Siderite. מינרלים הוא הצורה הקבועה ביותר של אחסון אבל הוא מאוד איטי.הקצב תלוי במינרלים המסולקים של הפרויקט: סלעים מימיים ו- אולטרה-מרפאים (מפלט, pertlicate) עם כמות גדולה יותר של מגנזיום מהיר יותר מ- 1 ליטרים, לעומת 2, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 של פחמן דו- 1 ליטרים מהירים יותר מאשר פחמן דו- 1 ליטרים מהירים יותר מאשר פחמן דו- 1 ליטרים, 000 של פחמן דו- 1Fal, 000, 000, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000 גבוה יותר מאשר פחמן, 000 של חומר מ- 1 ליטרים מהירים יותר מאשר פחמן, 000 של פחמן, 000 של פחמן מהיר יותר מאשר פחמן, 000 גבוה יותר מאשר פחמן דו- 1 ליטרים מהירים יותר מאשר פחמן דו-ידי פחמן דו-חמצני, 000 של פחמן, 000 של חומר ממין, 000 של פחמן, 000 של פחמן, 000 של פחמן גבוה יותר מאשר פחמן דו- 1 ליטרים מהירים יותר מאשר פחמן, 000

יתרונות של צורות גיאולוגיות לאחסון פחמן

למרות המורכבות, היווצרות הגיאולוגית מציעים יתרונות שונים שהופכים אותם לאופציה הגדולה ביותר האפשרית לאחסון גדול זמין כיום.

  • (ב) קיבולת גלובלית:0) קיבולת האחסון המשוערת בקוויפר עמוק רק עולה על נפח CO2 הצפוי להילכד במאה הנוכחית, על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA)FLT:3).
  • (FLT:0) מכלול טבעי: תצורת ההרחבה של FLT:1, גז או חשוף במשך מיליוני שנים הוכיחו יכולת חותם.
  • (FLT:0) מינוף תשתיות קיימות: FLT:1, שדות נפט וגז כבר יש בארות, צינורות ונתונים סיסמיים.
  • (FLT:0) יציבות לטווח ארוך: 1FLT:1 מנגנוני לכידת פיזית וכימיקליים עולים לאורך זמן.הסיכון לדליפה הוא הגבוה ביותר במהלך הזריקה וירידה כפירוק ומלכודת השונית מטביעה את ה- CO2.
  • (FLT:0) טביעת רגל פני השטח: 1FLT 1 הזרקת בארות וציוד ניטור תופסים אזור קטן יחסית לנפח המאוחסן.זה מאפשר אחסון להמשיך באזורים מאוכלסים ללא הפרעה משטח בקנה מידה גדול.

אתגרים וסיכון

אחסון גיאולוגי אינו ללא סיכונים. קבלה ציבורית, בהירות רגולטורית וחוסר ודאות טכנית יש לטפל כולם.

המונחים: seism

פיזור כמויות גדולות של נוזל לתוך תת-קרקעי יכול לשנות לחץ ולחץ, עשוי להגיב פגמים טרום-הסחה מראש. בעוד שגודל רעידות אדמה מושרה מזרקת CO2 צפוי בדרך כלל להיות קטן (M < 4), הם יכולים להעלות דאגה ציבורית ופגיעה ביושרה של הסוכנות.

מסלול Leakage Pathways

Leakage יכול להתרחש באמצעות סלע קטיפה פגום, לאורך תקלות, דרך בארות נטושות לא תקין, או באמצעות הגירה מאוחרת יותר aquifers רדודה יותר.המסלולים הסבירים ביותר הם בארות מורשת, אשר אולי יש סדקים מקולקים או אג"ח מלט גרוע. Robust מזהה אימות המכיל ביקורת טובה לזהות ולחדש דליפות פוטנציאליות הוא חיוני בנוסף, מערכות מרובות, כמו גם מעקבים, כמו טמפרטורות נמוכות, כמו גם טמפרטורות נמוכות.

רגולציה ומסגרות משפטיות

מדינות רבות חסרות תקנות סודיות לאחסון CO2 קבוע. אחריות עבור דליפה ארוכת טווח, בעלות חלל, ואבטחת פיננסיות עבור ניטור לאחר-קליורי הן סוגיות מתמשך.ההנחיות של האיחוד האירופי ותיקוןי פרוטוקול לונדון הקימו מסגרות, אך אימוץ הוא לא אחיד בארצות הברית, תקנות המחלקה של EPA 6 למשולתול, אך לא מטפלות בהוראות ארוכות טווח של העברת אחריות וממשלות אחראיות (לאחר תקופת מעקב) הן יכולות לעצור את המודלים של 50 שנים לאחר ניתוח אחריות ממשלתית.

עלויות ויציבות כלכלית

למרות היתרונות, אחסון גיאולוגי אינו חופשי.עלויות כוללות את סיווג האתר, קידוח בארות, ציוד דחיסה, ניטור, ודיילות לטווח ארוך.בהתאם לפרויקט, עלויות אחסון נע בין 10 ל 50 דולר לליטר של CO2. עלויות אלה הן לעתים קרובות המרכיב הגדול ביותר של תוכנית CCS. מדיניות כמו אשראי 45Q (כיום $85 / onne עבור אחסון ייעודי) הם חיוני כדי לא יכול להיות משולב עם הכנסות לטווח ארוך (אוט) אבל לא יכול לשפר את רמת אחסון עם הכנסה מוגבלת עם הכנסה.

טכנולוגיות לחשיפה לטווח ארוך

גינוי כי CO2 נשאר הכלול חיוני עבור תאימות רגולטורית וביטחון הציבור.יש צורך בגישה ניטור רב שכבתית.

המונחים: offhole

כלים לרכיבה אלחוטית יכולים למדוד לחץ, טמפרטורה, ורכב נוזלי באזור ההזרקה ומעל הסלע הקערה.במתקנים ניטור קבוע, סיבים מפוזרים טמפרטורה וחיישנים אקוסטיים לספק נתונים רצופים על התנהגות צנרת ושלמות טובה. דגימות נוזל למטה ניתן לנתח עבור עקבות המצביעים על הגירה CO2.

הערכה גיאוגרפית

סקרים סיסמיים 3D חוזרים (זמן-חלוף או "4D" סיסמיטי) יכולים לצלם את ה- CO2 כנוע דרך המאגר כי נוכחות של CO2 ביקורתי משנה את המהירות הסיסמית ואת האימפולס. פרויקט Slener בים הצפוני הראה כי ניתן לצלם בבירור גם במכלול של שיטות גיאופיזיות אחרות כוללות סקרים אלקטרומגנטיים (שנוכים לשינויים רגישים), אשר אינם יכולים לראות שינויים בדחיסות (מנטליים), אשר אינם יכולים להיות בבירור בתמונה גם בשינויים).

מעקב קרוב ל-Surface ו-Automual Monitoring

על פני השטח, מגדלי כפירה, כדור הארץ, וספקטרומטר לייזר אינפרא אדום יכול למדוד CO2 ריכוזים.עם זאת, רקע פנויות ממקורות ביוגניים עושה זיהוי של דליפות קטנות מאתגר. גזי טרסר (למשל, perfluorocarbons) ניתן להזריק עם CO2 כדי לספק טביעת אצבע נפרדת.

פרויקט אחסון ארוך-הטווח: Sleipner - The Longest-Running Storage Project

מאז 1996, שדה Sleipner בים הצפוני הנורבגי כבר מזרק CO2 שנתפס מייצור גז טבעי לתוך אוטסירה חול אקוויפר, היווצרות קו חבלה הממוקם כ 1,000 מטרים מתחת לקרקעית הים.יותר ממיליון טון בשנה היו מוזרקים ללא כל דליפה מזוהה של אורות.הפרויקט היה מבחן עיקרי עבור טכניקות ניטור מחדש.

העתיד: חידושים באבטחת

המחקר ממשיך להרחיב את המעטפה של אחסון בטוח.אינטליגנציה מלאכותית היא לפרוק מיקום טוב וניהול לחץ.מודלים גיאוכימיים מתקדמים משפרים את התחזיות של תחליפי מינרלים.יש עניין גובר ב-FLT:0 CarbonizationFLT 1 בדחיסות של חוף יונקים ואולטרה-מפיריים, במיוחד במיזמים של מחסנים ארוכים כמו אלה שנמצאו בקבוצת נהר קולומביה (U) ו-DapadaFDVol-Flowation) יכולים להציע את הפחתת כמות מוגבלת של סלעים (DVol-F) באופן משמעותי, במיוחד, כולל מינרלים).

מסקנה

היווצרות גיאולוגיים הם אבן הפינה של ביטחון אחסון פחמן לטווח ארוך. המאפיינים הטבועים שלהם - הסתברות, כוננות, כוננות סלע שלמות, ותגובתיות גיאוכימית - לקבוע אם CO2 מאוחסנים תישאר בבטחה הכלול או לברוח.התעשייה פיתחה פרוטוקולים של מיקום קפדני, מנגנוני מלכודות מרובים, וטכנולוגיות ניטור מתוחכמות כדי להבטיח כי הסיכונים מנוהלים, במיוחד בהורדת עלות ובגרות רגולטורית, כמו התפתחויות מאובטחות, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת של קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, וטכנולוגיות בקרה יעילה, כמו קיבולת CCS, וטכנולוגיות ניטור מתוחכמות גבוהה, כמו קיבולת, היא פיתוח אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, וטכנולוגיות ניטור מתוחכמות גבוהה יותר של מערכות אבטחה קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו , וטכנולוגיות ניטור מתוחכמות גבוהה יותר של אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו מנגנונים סטנדרטית, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, כמו קיבולת אבטחה, וטכנולוגיות ניטור מתוחכמות גבוהה של אבטחה, כמו קיבולת אבטחה קיבולת אבטחה קיבולת אבטחה,