Developing value chains for CO2 storage and blue hydrogen in Europe (Device)

Mens fremtredende internasjonale organisasjoner har argumentert for at Carbon Capture and Storage (CCS) er avgjørende for å sikre en kostnadseffektiv løsning av klimaproblemet, fins det så langt ikke noe marked for lagring av CO2. CCS kan benyttes i kraftverk og i industribedrifter i utvalgte næringer. I fremtiden kan CCS også bli benyttet til fossilbasert produksjon av («blå») hydrogen. Utvikling av markeder for lagring av CO2 For å utvikle markeder for lagring av CO2 og hydrogen, må et klassisk koordineringsproblem løses: En blå hydrogenprodusent er ikke villig til å investere i fasiliteter før han har god grunn til å tro at det blir utviklet et lager for CO2. Tilsvarende gjelder at en aktør som vurderer å bygge ut et lager for CO2, er neppe villig til å investere før han er rimelig sikker på at han vil få kunder. For blå hydrogenprodusenter er det et tosidig koordineringsproblem: Den blå hydrogenprodusenten vil vente med å investere inntil han har informasjon som tilsier at hans produkt kan selges i et marked. Prosjektet har studert koordineringsproblemet for CCS under alternative antakelser om markedsstruktur, spesielt at prisen på lagringstjenester er regulert av myndighetene. Analysen skjer innenfor en ramme der bedrifter som installerer karbongangstutstyr, betaler for frakt av fanget karbon frem til en regional mottaksterminal, mens terminalen sørger for frakt av fanget karbon frem til deponiet. Vi finner at hvis den samfunnsøkonomiske kostnaden ved utslipp av CO2 er lavere enn 57 euro/tCO2, er det ikke samfunnsøkonomisk lønnsom å etablere en CCS-verdikjede i Nord-Europa. Hvis karbonskatten er minst 69 euro/tCO2, vil det bli etablert en CCS-verdikjede i Nord-Europa i alle de tre tilfellene, men investeringsnivået i fangst, transport og lagring vil avvike fra det samfunnsøkonomisk optimale. For å sikre samfunnsøkonomisk effektivitet, må myndighetene bruke instrumenter, f.eks. en subsidie for deponitjenester og en skatt på mottaksterminaler. Gevinsten ved å bruke slike instrumenter for å korrigere markedsløsningen, er større jo større det potensielle markedet er for CCS-tjenester. Konkurranse mellom tilbydere av lagertjenester Flere land i Nord-Europa planlegger utbygging av deponi for CO2 og et norsk CO2-lager er snart i drift (Northern Lights). Prosjektet har derfor studert konkurranse mellom tilbydere av lagringstjenester. Vi er spesielt opptatt av hvordan prisen på utslipp påvirker konkurransesituasjonen mellom tilbydere. Vi har konstruert en modell der alle bedriftene er lokalisert langs en (Hotelling) linje. I hver ende av linjen fins det mulighet for å etablere et lager for fanget CO2. I modellen er det derfor to lageraktører som kan bygge hvert sitt lager med integrert terminal. Initialt slipper alle bedriftene ut CO2, men gjennom investeringer i fangstanlegg kan utslippene elimineres. Bedrifter som ikke investerer i fangstanlegg, må betale en karbonavgift, som er antatt å være lik den samfunnsøkonomiske kostnaden for utslipp av drivhusgasser. En bedrift investerer i fangstanlegg hvis kostnaden for dette tiltaket, som er summen av investeringskostnaden for fangstanlegget, kostnaden for å transportere fanget CO2 til deponiet og prisen for deponitjenesten, er lavere enn karbonprisen. De to lageraktørene konkurrerer om lagringskunder gjennom priskonkurranse. Foruten den trivielle likevekten der ingen investerer hverken i fangstanlegg eller lager, fins det i denne modellen tre likevektsregimer: • Lokale monopoler. Hvis karbonavgiften er «lav», vil ingen av bedriftene som er lokalisert i midten av Hotelling-linjen, investere i fangstanlegg fordi transportkostnaden er for høy. Bedrifter som ligger i nærheten av et lager, vil investere i fangstanlegg og transportere sin fangede CO2 til dette lageret. • Full konkurranse. Hvis karbonprisen er tilstrekkelig høy, vil alle bedrifter investere i fangstanlegg og markedet vil bli delt mellom de to tilbyderne av deponitjenester. • Delvis konkurranse. For de resterende karbonprisene, dvs. karbonpriser som ikke er «lave», men heller ikke «høye», fins det et mellomtilfelle. For hver karbonpris i dette mellomtilfellet fins det uendelig mange likevekter, hver med én deponipris for hvert lager. I en numerisk illustrasjon av modellen, der summen av enhetskostnadene for fangstutstyr og deponikapasitet er 113 euro/tCO2 (og der enhetskostnaden for deponikapasitet anta å være den samme for de to lagrene), er det ingen konkurranse mellom de to deponiaktørene hvis karbonprisen ligger mellom 113 og 193 euro/tCO2. Vider er det delvis konkurranse hvis karbonprisen ligger mellom 193 og 233 euro/tCO2, og full konkurranse hvis karbonprisen er minst 233 euro/tCO2. Til sammenlikning har kvoteprisen i EU de siste årene variert mellom 60 og 100 euro/tCO2. Dette tilsier at det ikke uten videre vil bli full konkurranse i Europa mellom tilbydere av deponitjenester.

While prominent international organizations have argued that Carbon Capture and Storage (CCS) is pivotal in ensuring a cost-efficient solution to the climate change problem, to date there is no market for CO2 storage. A variety of firms that currently emit CO2 may in the future invest in carbon capture and thus demand CO2 storage services. Likewise, fossil-fuel based hydrogen production combined with carbon capture will, if it materializes, also demand storage of the removed CO2. This research project investigates how to develop robust value chains for both CO2 storage and fossil-based hydrogen with CCS, and examines policy implications of their interlinkages. The project is structured around four work packages (WPs). In WP 1, we study how two types of social acceptance—public and political acceptance—might be barriers to developing a CO2 value chain, and how learning, for example, about the risk of leakage from CO2 storage, may impact social acceptance. These factors are important for demand for CO2 storage. WP 2 focuses on supply of CO2 storage from competing storage actors, all enjoying economies of scale and all being capable of obtaining positive learning effects from industrial projects. Typically, development of value chains involves both private actors and the government. In WP 3, we examine risk sharing schemes between the private and public sector, i.e., business models, from an economic and legal perspective. We identify government support schemes that provide incentives for private investment in the different parts of the CO2 value chain that are socially warranted. Finally, in WP 4 we study jointly the CO2 value chain and the hydrogen value chain, using information from the previous WPs. We examine how government policy may ensure the development of these two value chains. In addition, we discuss, and illustrate numerically, how EU targets for hydrogen production impact blue hydrogen production and the components in the CO2 value chain.