Carbon capture and storage in the power sector of Portugal and Spain

• Author(s): Fritz, Lukas
• Date: 2011
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/9073
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): CCS; CO2; LPS; Portugal; Espanha; Teses de mestrado - 2011
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Boavida, Dulce
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011

Portugal e Espanha são ainda caracterizados por uma forte dependência nos combustíveis fósseis. No ano de 2007, cerca de 67% da produção eléctrica total em Portugal foi gerada por centrais convencionais baseadas em combustíveis fósseis. Devido a esta forte dependência nos combustíveis fósseis, verificada quer no sector energético português, quer no espanhol, as emissões de CO2 resultantes assumem valores elevados. De forma a ser possível limitar as alterações climáticas a um nível aceitável, minimizando o seu impacto, torna-se necessário definir o cap do aumento da temperatura a 2 graus Celsius, em relação ao nível pré-industrial. A fim de alcançar este ambicioso objectivo, as emissões de dióxido de carbono nos países industrializados, incluindo Portugal e Espanha, têm de ser reduzidas em pelo menos 80% até 2050. As alterações necessárias incluem um aumento acentuado da produção energética com base em fontes renováveis, rigorosas medidas para a eficiência energética e a introdução de tecnologias CCS para centrais de carvão e de gás. O objectivo do presente estudo foi analisar a necessidade bem como a viabilidade técnica e económica das tecnologias CCS no sector energético em Portugal e Espanha, de forma a descarbonizar o sector de energia Ibérico até ao ano de 2050. Para o efeito, as LPS (Large Point Sources) de dióxido de carbono dos sectores energéticos, e possíveis formas de armazenamento de CO2 foram identificadas e uma análise de correspondência fonte-dreno foi efectuada pelo mapeamento das fontes de LPS e potenciais sumidouros geológicos, e analise da proximidade de fontes e sumidouros. Da mesma forma, o potencial económico futuro de RES para a produção de electricidade foi identificado. Nesse âmbito, dois cenários diferentes foram analisados. No primeiro cenário, 60% da produção eléctrica será proveniente de fontes energéticas renováveis enquanto os restantes 40% em igual proporção de centrais de carvão e de gás baseadas em tecnologias CCS. No segundo cenário considera-se 80% RES e 20% CCS. Para Espanha, em ambos os cenários, considera-se uma taxa de 10% de produção energética nuclear. Na parte final da tese, foram analisados os parâmetros económicos para tecnologias de produção energética diversas e calculados os Levelized Costs of Electricity Generation (LCOE) até 2050. Como os resultados demonstram, o preco break-even para os certificados de CO2 será cerca de 25€/t de forma a tornar as centrais de carvão baseadas em CCS economicamente viáveis. No caso das centrais de gás, o preço break-even assume valores de aproximadamente 83€/t.

Portugal and Spain are still relying heavily in fossil fuels. In the year 2007 around 64% of Portugal’s and 61% of Spain’s total electricity generation was provided by conventional, fossil-fuel based power plants. Due to the high dependency of Portugal’s and Spain’s power sector on fossil fuels, the related CO2 emissions of this sector are very high. To limit climate change to an acceptable level, where its consequences are limited to a minimum, it is necessary to define the cap in temperature increase with 2-degree Celsius, compared to pre-industrial level. To reach this ambitious target, carbon dioxide emissions of industrialized countries, including Portugal and Spain, have to be reduced by at least 80% by 2050. These changes will include a sharp increase in electricity generation out of renewable energy sources, strict energy efficiency measures and the induction of CCS technologies for coal- and gasfired power plants. The objective of the following study was to analyze the necessity and technical and economical viability of CCS systems for Portugal’s and Spain’s power sector, in order to decarbonize the Iberian power sector by 2050. For that purpose the carbon dioxide LPS (large point sources) of the power sectors and possible storage sides for CO2 were identified and a source-sink matching analysis was performed by mapping the LPS sources and potential geological sinks to analyze the proximity of sources and sinks. Furthermore the future economic potential of RES for electricity production was identified. For that two different scenarios were developed. In a first scenario 60% of electricity generation will be covered by RES and the remaining 40% in even shares by CCS based coal- and gasfired power plants. The second scenario assumes 80% RES and 20% CCS. For Spain in both scenarios nuclear power generation is considered with a share of 10%. In the last part of the thesis the economical parameters for different power generation technologies were analyzed and the Levelized Cost of Electricity Generation (LCOE) by 2050 calculated. As the results show, the break-even price for CO2 certificates will be around 25 €/t in order to make coal based CCS power plants economical viable. For gas-fired power plants the break-even price is around 83 €/t.