壹、 何謂GCCSI

全球碳捕捉與封存研究所(Global CCS Institute，以下簡稱GCCSI)創立於2005年，為一國際智庫，主要目標為推動碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage，以下簡稱CCS)於全球加速使用，作為面對氣候變遷並達到碳中和的手段。 GCCSI的總部位於澳洲墨爾本，其組織成員包含各國政府、跨國企業、私人公司、研究單位及非政府組織等，自2015年起，GCCSI每年皆會盤點國際上重要的CCS計畫，分享該計畫的規模、啟用年份、運作情形等相關資訊，此外於報告中亦探討各國政策及補助方案等，希望藉此提升大家對CCS整體局勢的了解。 2021年GCCSI在其例行報告《2021全球CCS概況(Global Status of CCS 2021)》中，公布一系列火力電廠加裝CCS的計畫，因此接下來我們將會撰寫三篇文章，分享該報告中最具代表性的11項計畫，而於此篇中，我們主要先聚焦於美國燃煤電廠加裝CCS之相關案例。

貳、 美國燃煤電廠加裝CCS案例

一、 San Juan電廠

San Juan是位於美國新墨西哥州的847千瓩(MW)燃煤發電廠，目前正與Enchant Energy合作，預計自2023年起每年可從該發電廠的一號機(340千瓩(MW))及四號機(507千瓩(MW))捕捉高達600萬噸的二氧化碳，期望達到95%的二氧化碳捕捉率，碳強度小於200磅，每千瓩時的二氧化碳排放量將比複循環天然氣發電廠低80%以上，捕捉到的二氧化碳會用於加強二疊紀盆地(Permian Basin)的石油回收以及鄰近San Juan盆地的地質封存。 San Juan將與三菱重工業股份有限公司的美國分公司(Mitsubishi Heavy Industry America, MHIA)合作，使用胺基技術，自燃燒氣體源中捕捉90%以上的二氧化碳，其乾基純度將大於99.9%。San Juan的計畫自美國能源部(Department of Energy，以下簡稱DOE)的前端工程與設計(Front End Engineering Design，以下簡稱FEED)研究獲得450萬及CarbonSAFE III的1,750萬，共計2,200萬美金的資助，這筆資金將用於對新墨西哥州西北部進行綜合分析，以加速提升San Juan發電站的碳捕捉、利用和封存技術，且綜合分析的數據將用於建造第六級井(Class VI Wells) (二氧化碳注入井)。

二、 Prairie State

Prairie State與美國伊利諾州大學進行專案合作，希望通過FEED研究，改造位於伊利諾伊州Marissa的Prairie State Generation Company(以下簡稱PSGC)燃煤發電站的二號機，其發電力約為816MW。此計畫旨在在伊利諾伊州建立一個 5,000萬噸以上的商業地質封存中心，並自2020年中起開始進行二氧化碳捕捉，每年捕捉600萬噸之二氧化碳。 此計畫共獲得約1,700萬美金之補助，其中DOE補助約1,400萬美金，此計畫使用三菱重工業的二氧化碳回收製成(Advanced Kansai Mitsubishi Carbon Dioxide Recovery Process)的燃燒後胺基溶劑捕捉技術，與以往傳統的溶劑捕捉技術不同。Prairie State中的二氧化碳回收設施主要由四個部分組成：(1)煙氣預處理，(2)二氧化碳回收，(3)溶劑再生，以及(4)二氧化碳壓縮和脫水。該計畫將成為世界上最大的燃燒後捕捉電廠，並結合從過去計畫中汲取到的教訓和新的專利溶劑。目前PSGC發展的整體商業模式將著重於因封存二氧化碳所產生的45Q稅收抵免。

三、 Project Tundra

Project Tundra位於美國達科他州(North Dakota)，目前正在進行創新技術設計，預計於2025-2026年起，以90%的捕捉率捕捉Milton R. Young Station一號機(250千瓩(MW))及二號機(455千瓩(MW))所產生之二氧化碳，每年捕捉量將達400萬噸，相當於減少80萬輛汽油燃料車之排放量。自Milton R. Young Station所捕捉到的二氧化碳將被轉送到脫硫裝置，進行冷卻並去除雜質，接著氣體會被送往大型吸收器，透過胺基液體溶劑自煙氣中去除二氧化碳，待溶劑吸收二氧化碳後，將其泵入再生設施，接著利用加熱來分解二氧化碳與溶劑的鍵結，並釋放純二氧化碳氣體，最後，二氧化碳將被送往壓縮機，於地下一英里處進行地質封存，北達科他州因其地質環境的特色，所以是存放二氧化碳的理想地點，該地層為多孔岩石層，將可容納二氧化碳，而上方覆蓋的蓋層岩石層將密封儲存區的二氧化碳。未來封存地將使用廣泛的監測技術(含井下和表面二氧化碳感測器)追蹤地下二氧化碳的活動狀況。 Project Tundra估計耗資14億美金，預計於2023年開始動工，該計畫已獲得美國45Q的聯邦稅收抵免，但目前仍在尋找合作夥伴，以利用此稅收抵免。此計畫目前由總部位於北達科他州的明科塔電力合作社(Minnkota Power Cooperative)負責主導，以及北達科他大學能源和環境研究中心(Energy & Environmental Research Center)支援研究。

四、 Gerald Gentleman

Gerald Gentleman發電廠位於美國內布拉斯加州(Nebraska)，該電廠獲得DOE補助1,500萬美金，第一階段的合作對象為ION Engineering (以下簡稱ION)，其將完成FEED研究，於Gerald Gentleman發電廠安裝碳捕捉系統。自2020年起，每年從Gerald Gentleman發電廠的2號機(700千瓩(MW))捕捉多達380萬噸之二氧化碳。計畫中主要使用ION貧水溶劑(Water-lean Solvent)的二氧化碳捕捉技術，與商業上最廣泛使用的胺基溶劑單乙醇胺(Monoethanolamine, MEA)相比，ION溶劑的再生能量需求顯著較低，二氧化碳的負載能力則明顯較高。 此計畫的第二階段則與ION、內布拉斯加州公共電力區(Nebraska Public Power District)、Sargent & Lundy、Koch Modular Process Systems和西門子股份有限公司(Siemens)等公司合作，預計將提供將二氧化碳捕捉技術整合到現有燃煤發電廠的資料，以及設計開發商業規模(300千瓩(MW))的二氧化碳捕捉設施(包括改進溶劑分流整合、煙氣熱回收和水使用最小化)與成本估算。

台灣經濟研究院研究一所 于子嵐助理研究員提供

參考文獻

[1] Brien K. O., Lu Y., Dietch K., Zhang J., Wu, T., Iwakura K., Thomas M., Brown M., Guletsky P., Baker A., Meyer R. Arzola J., Gaston D., 2021, “Full-scale FEED Study for Retrofitting the Prairie State Generating Station with an 816 MWe Capture Plant using Mitsubishi Heavy Industries Engineering Post-Combustion CO2 Capture Technology (Proceedings of the 15th Greenhouse Gas Control Technologies Conference 15-18 March 2021)”, https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3815206

[2] City of Farmington & Enchant Energy Corporation, 2021, “Carbon Management and Oil and Gas Research Project Review Meeting Integrated CCUS Projects and FEED Studies”, https://netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/21CMOG_CCUS_Mandelstam.pdf

[3] Enchant Energy Corporation, 2022, “San Juan Generating Station Carbon Capture Project will benefit from $22 Million DOE Funding Agreement with New Mexico Tech”, https://enchantenergy.com/san-juan-generating-station-carbon-capture-project-will-benefit-from-22-million-doe-funding-agreement-with-new-mexico-tech/

[4] Gerald Gentleman Capture Project Details, https://www.geos.ed.ac.uk/sccs/project-info/1003

[5] Global CCS Institute, 2020, “Carbon Capture and storage pipeline grows by 10 large-scale facilities globally”, https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2020/06/Press-Release_Carbon-capture-and-storage-pipeline-grows-by-10-large-scale-facilities-globally.pdf

[6] Global CCS Institute, 2021, “Global Status of CCS 2021: CCS Accelating to Net Zero”, https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2023/01/Global-Status-of-CCS-2021-Global-CCS-Institute-1121-1-1.pdf

[7] National Energy Technology Laboratory, 2022, “Full-Scale Feed Study for Retrofitting the Prairie State Generating Station with an 816 MWe Capture Plant Using Mitsubishi Heavy Industries of America Post-Combustion CO2 Capture Technology”, https://netl.doe.gov/projects/project-information.aspx?p=FE0031841

[8] National Energy Technology Laboratory, https://www.netl.doe.gov/node/7185

[9] Project Tundra, https://www.projecttundrand.com/