科技議題

首頁> 科技議題 - 政策動向> 碳移除 (CDR) 的量測、報告與驗證 (MRV)
碳移除 (CDR) 的量測、報告與驗證 (MRV) Measurement, Reporting and Verification (MRV) for Carbon Dioxide Removal (CDR)
2024/12
Carbon Dioxide Removal
https://mission-innovation.net/wp-content/uploads/2024/12/2024-12_CDR-Mission-MRV-Report.pdf
該報告回顧了各國碳移除 (Carbon Dioxide Removal, CDR) 政策的現況,以及其在 CDR 任務所考慮的各類技術範圍內量測、報告和驗證 (Measurement, Reporting and Verification, MRV) 方法的發展情況。報告提供了高品質 MRV 的標準因素,並敘述了各國政府的 CDR MRV 方法,如何處理各種因素。該報告提出了一項跨平台 CDR MRV 協議互通性策略,旨在促進跨境 CDR 信用的全球市場發展。該報告並非評估不同 CDR 方法的有效性,亦非將其與減排方法進行比較。

一致且可信賴 MRV 對於確保 CDR 方法的透明度和可追溯性相當重要,需要管理與 CDR 方法相關的不確定性量化和逆轉風險。MRV 涉及多層且客製化的活動,例如,基於收集的碳儲存和流量測量數據,來量化二氧化碳的吸收和封存;分析和模擬 CDR 的有效持久性,和在實際外部刺激下逆轉的風險;以可用且透明的格式,可靠地提供二氧化碳測量數據和資訊,以便在整個計劃內進行持續性核驗證,以及在整個計劃內進行核內驗證和科學資訊。MRV 的主要目標是評估透過實施特定 CDR 方法,在一段時間內去除的二氧化碳量。準確量化從大氣中去除了多少二氧化碳的能力,對於評估 CDR 在氣候變遷減緩策略中的表現相當重要。其核心在於設計基於最佳現有科學證據的 MRV 系統。計畫層面的 CDR MRV 標準應考慮以下基於自願碳市場誠信委員會的核心碳原則,敘述如下:
1. 額外性:當一項 CDR 活動能夠證明在其他情況下不會發生時,該活動即為額外活動。
2. 持久性:碳安全封存的持續時間,以及採用適當的監測和建模方法時,該封存的對應逆轉風險。這些標準可用於確保具有持久淨零排放概念的信用額度,即分別平衡生物圈和岩石圈的排放和清除。
3. 量化與不確定性評估:必須採用現有最佳科學手段對碳清除進行量化,以證明和量化專案或技術生命週期內的淨負值。
4. 不重複計算:碳清除活動不得重複計算,包括重複發放、申報和使用等。 5. 透明度:資料的測量、收集、報告和驗證方式必須盡可能公開,以便專案開發者和其他人員能夠承擔責任並建立信任。強大的追蹤能力、獨立或第三方監督,以及足夠的時間和地理分辨率,以便進行有意義的審核和分析。
6. 環境影響:除了 MRV 之外,還應衡量和監測對環境的影響,以考慮並盡量減少潛在的負面影響,即環境MRV。
7. 協同效益與綜合效果:MRV也應反應除 CDR 之外,對加強生物多樣性、土壤健康改善或當地經濟發展的益處。這些協同效益加強了更廣泛採用 CDR 項目的理由,同時促進永續性發展。
8. 可擴展性:CDR MRV 系統應展現其可擴展性和技術創新性,以滿足未來的 CDR 目標和專案。

以下介紹涉及地質碳封存的CDR方法
1. 生物質碳移除與封存 (Biomass Carbon Removal and Storage, BiCRS) 中的生物能源與碳捕獲與封存 (Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS):由於系統邊界的選擇對歸因於 BECCS 的淨溫室氣體排放有顯著影響,因此納入土地利用和土地利用變化等上游,和替代能源等下游的排放,是 BECCS 淨溫室氣體平衡的重要決定因素。此外,由於所用原料的來源和類型是關鍵的敏感性因素,每個項目在量化淨二氧化碳移除量時都會有所不同。一些文獻的方法要求僅使用永續性的生物質原料,並根據其森林生物質標準中規定的條件進行適當驗證。雖然製程、原料運輸和原料儲存過程中的排放可能仍需進一步研究,但目前對其了解甚少,並且在研究和實踐中都已加以考慮。
2. BiCRS中的生物炭:以 BECCS 的形式實現原料永續性,這需要監測生物質的加工和運輸。快速熱解過程中所採用的較高溫度,雖可提高生物炭的穩定性和碳封存的持久性,但是在慢速熱解過程中較低的溫度和較慢的升溫速度,可提高生物炭的產量。由於存在多種影響參數,生物炭在土壤中的分解和行為難以預測。因此會根據文獻或統計數據中的土壤溫度值,以及氫與有機碳的摩爾比來計算持久性因子,其中後者必須透過採用代表性採樣方法,對生產的生物炭進行實驗室分析來確定。此外,生物炭的使用可能還會帶來額外的效益,例如增加土地產量和穩定土壤有機碳。
3. 直接空氣捕獲 (Direct Air Capture, DAC):考慮再生能源需求成長,所帶來的直接和間接影響相當重要。對溫室氣體排放以外的環境負擔的分析顯示,碳移除存在一些利弊權衡,尤其是在太陽能光電 (Photovoltaics, PV) 電力供應系統佈局的土地改造等方面。捕獲階段所使用的能源,是決定生命週期排放的主要因素。此外,由於 DAC 屬資本密集型,液體溶劑、吸收劑和吸附劑等消耗材料的碳強度,以及基礎設施建築材料的碳強度也很重要。作為一項新興的專有技術,因流程透明度極低,化學品的生命週期評估資料集在關鍵資料,例如消耗率、降解和壽命等方面仍然不完整,且由於競爭激烈與尚處於萌芽階段的技術市場,DAC 出版物通常缺乏有關二氧化碳捕獲階段的完全透明度。
4. 增強碳礦化:該技術通常分為異位 (ex-situ) 和原位 (in-situ) 兩類,異位應用通常包括將大氣中的二氧化碳與超鎂鐵質尾礦或工業廢料等破碎的矽酸鹽材料混合,或將破碎的鎂鐵質矽酸鹽岩施用於土壤,使其與大氣中的二氧化碳發生被動相互作用;原位應用則包括將二氧化碳注入陸上或海上鎂鐵質或超鎂鐵質岩層。
5. 其他新興技術:海洋二氧化碳移除 (mCDR) 或基於海洋的 CDR 方法是新興技術,可透過大規模捕獲人為二氧化碳並將其長期封存於海洋中,顯著緩解氣候變遷;然而,目前公海 CDR 的 MRV 精度和市場成熟度發展水平非常低,並且可能受到倫敦協議下 mCDR 活動限制的影響。先進的 MRV 技術的開發和部署,對於 mCDR 產業的成功至關重要,因為這些技術能夠提供必要的數據,以量化 mCDR 專案的有效性、評估其長期可行性,並能夠準確評估碳去除和封存的效果。

以下為各國 CDR 的基準情境比較:
1. 歐盟:將制定標準化基線,以反應 CDR 活動所在地理環境中的法定和市場條件。這將考慮類似社會、經濟、環境和技術環境下可比較活動的 CDR 績效。將現有碳移除量納入基線,預計將簡化額外性測試。雖提案建議基線需要定期更新,但具體細節尚未確定。
2. 日本:不適用。
3. 美國:MRV 計畫必須明確檢測和量化釋放二氧化碳的策略,以及建立監測二氧化碳基線的方法。為此,競爭者應提供證據,支持假設未實施 CDR 專案時,其常見做法的結果,以證明該專案產生的 CDR 信用額度的額外性,並建立排放基準。

以下為各國 CDR 的耐久性比較:
1. 歐盟:需要在整個監測期內監測封存地點,並採取措施降低洩漏風險。對於碳農業和長期產品中的碳封存,假定碳在監測期結束時釋放。對於具有永久性封存的溫室氣體移除 (Greenhouse Gas Removals, GGR) 和碳以永久化學方式結合在產品中,在根據歐盟碳捕集與封存指令,將責任移交給相關公共部門後,假定碳的清除是永久性的。對於不屬於歐盟碳捕集與封存指令範圍的活動,應採取其他責任措施,例如折扣、緩衝池或預付保險。
2. 日本:儘管碳捕捉與儲存指南未涵蓋封存後階段,但指南建議在封存後向地方當局移交長期封存場地的確認,包括監測二氧化碳封存,以確保長期安全封存。
3. 美國:針對井筒完整性、地下水監測、地下煙流追蹤、注入煙流的長期控制,以及土壤氣體和地表空氣的監測技術,均適用於UIC VI類規則要求。MRV計畫應描述將在整個計畫營運期間直接測量、建模和監測碳去除的活動,並確保在 CDR 信用額度交付和計畫營運結束後,至少50年的安全封存。

以下為各國 CDR 量化和不確定性的比較:
1. 歐盟:要求量化碳清除量,以便根據公認的統計方法考慮和報告不確定性,進而限制過度信用的風險。這種計算必須以保守的方式進行,並與不確定性水準成比例。
2. 日本:根據 ISO 14064-2 和 ISO14064-3 制定規則。應持續測量二氧化碳流量,並針對風險管理流程中識別的潛在風險進行監控和驗證,將其作為流程的一部分進行。監測和驗證結果用於確保二氧化碳封存的有效性,即為確保專案的二氧化碳減量提供技術基礎。
3. 美國:除維護和校準所需外,所有流量計必須連續運作。業者必須確定每季接收的二氧化碳濃度,且該濃度應代表該季度接收的所有二氧化碳。鑑於可能遇到的任何洩漏的性質和特徵存在不確定性,操作員將確定最合適的方法來量化二氧化碳體積,並使用事件驅動流程來評估、處理、追蹤和量化任何潛在的二氧化碳表面洩漏。應盡可能使用多種物理量化工具和感測器來監測相關的二氧化碳通量,並提供確認。

以下為各國 CDR 透明度的比較:
1. 歐盟:制定碳移除量的獨立驗證規則,以及用於證明符合歐盟架構認證方案的認可規則。
2. 日本:對於資料管理、記錄和報告方法,營運商必須建立適當的資料管理、記錄和報告系統,這些系統應透明,並能夠驗證 CCS 專案整個生命週期內的變更。
3. 美國:參與者應確定特定的 MRV 方法或協議,將其 CDR 信用額度進行量化和驗證、指定CDR信用額度驗證機構、負責監督 MRV 方法的實施,並證明所產生信用額度的準確性。

以下為各國 CDR 環境影響的比較:
1. 歐盟:GGR 活動必須至少對氣候變遷減緩與適應、污染防治、循環經濟、水資源與海洋資源、糧食安全、生物多樣性和生態系統的保護與恢復等產生中性影響。具體要求將由方法論決定。這些要求預計將遵循委員會授權條例 2021/2139 規定的「不造成重大損害」的技術篩選標準以及指令 2018/2001 第 29 條規定的生物質可持續性標準。
2. 日本:不適用
3. 美國:應考慮更廣泛的環境和社會影響以及法律、法規或許可要求。

最後,該報告建議應建立科學合理的最低標準,涵蓋CDR MRV的關鍵要素,應穩健並與聯合國氣候變遷綱要公約和政府間氣候變化專門委員會 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的預期發展維持一致,進而為世界各地正在製定的CDR 方法提供指導;明確一些複雜、模糊甚至有爭議的議題,例如清潔能源採購、系統邊界、CDR流程及其副產品的額外性、同類 CDR 信用額度匹配,以及社會影響評估等;提供高品質資料收集和驗證資訊,以提高 CDR 專案評估的可信度,確保所有 MRV 活動均遵循嚴格的品質控製程序,進而加強結果的可靠性;建立對透明度和公共 CDR 資料追蹤的預期,以提高品質、完整性、國際排放追蹤和信任度等。
陳志維
英文