Carbon capture and storage in Austria : an economically viable technology to reduce emissions in the public energy supply sector?

Abstract

Die europäische Union beabsichtigt das Ziel der Klimaneutralität bis zum Jahr 2050. Österreich hat ambitioniertere Ziele und plant die Klimaneutralität bis 2040. Die Emissionen im Sektor öffentliche Strom- und Wärmeerzeugung haben einen Anteil von rund 8% an den gesamten jährlichen Emissionen in Österreich. Es werden große Anstrengungen unternommen, um diese Emissionen zu verringern. Im Zuge dieser Arbeit wird untersucht, ob in diesem Sektor die Reduktion der Emissionen mittels der Technologie carbon capture and storage (CCS) eine wirtschaftliche Option darstellt. Der Fokus in dem betrachteten Sektor liegt auf den Kraftwerkstypen thermische Abfallverwertungsanlagen (Müllverbrennungsanlagen) und mit Erdgas befeuerte Gaskraftwerke (im speziellen Gas- und Dampfkraftwerke). Dabei werden die zu erwarteten Kosten für die hypothetische Nachrüstung einer Kohlenstoffabscheideanlage an bestehenden Kraftwerken berechnet unter der Berücksichtigung von variablen Brennstoffkosten. Außerdem fließen Kosten für den Transport und Speicherung der abzuscheidenden Menge von Kohlenstoffdioxid in die Berechnungen mit ein. Die Bewertung der Wirtschaftlichkeit basiert auf der Berechnung der levelized cost of energy. Der Ansatz ist, dass CO2 in geologischen Formationen im Untergrund zu speichern damit die Emissionen nicht in die Atmosphäre freigesetzt werden. Als Beispielanlagen, die fiktiv mit CCS nachgerüstet werden, dienen das Müllverbrennungskraftwerk Spittelau sowie das Gas- und Dampfkraftwerk Donaustadt, welche beide in Österreich, Wien verortet sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nutzung dieser Technologie in Verbindung mit Gaskraftwerken, im speziellen mit Erdgas befeuerten Gas- und Dampfkraftwerken, wirtschaftlich sehr herausfordernd ist. Für den Einsatz von Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in thermische Abfallverwertungsanlagen hingegen zeigen sich ansprechendere Ergebnisse, wenngleich bei aktuellen CO2 Zertifikatspreisen, auch in diesem Bereich ökonomische Verbesserungen notwendig sind, um einen Einsatz wirtschaftlich zu argumentieren.

The European Union aims to achieve climate neutrality by 2050. Austria has more ambitious goals and plans to achieve climate neutrality by 2040. Emissions from the public electricity and heat sector account for about 8% of Austria’s total annual emissions. Great efforts are being made to reduce these emissions. This study examines whether reducing emissions in this sector using carbon capture and storage (CCS) technology is an economically viable option. The focus is on Waste-to-Energy (waste incineration plants) and natural gas-fired power plants (especially natural gas combined cycle plants). The financial costs of a hypothetical retrofit of a carbon capture system at existing power plants are calculated, considering variable fuel costs. In addition, the costs of transporting and storing the amount of carbon dioxide to be captured are included in the calculations. The assessment of economic viability is based on the calculation of the levelized cost of energy. The approach is to store CO2 in geological formations underground, thereby preventing the release of these emissions into the atmosphere. The Waste-to-Energy power plant Spittelau and the natural gas combined cycle power plant Donaustadt, both located in Vienna, Austria, serve as examples that will be retrofitted with a fictitious CCS system. The results show that the use of this technology in conjunction with natural gas-fired power plants, in particular natural gas combined cycle power plants, is economically very challenging. The utilization of carbon capture and storage in Waste-to-Energy plants, however, has yielded more favorable outcomes. Nevertheless, given the current CO2 certificate prices, further economic enhancements are required in this area to justify the implementation of CCS from an economic perspective.