Technologia wychwytywania, wykorzystania i składowania dwutlenku węgla (CCUS) odegra kluczową rolę w eliminowaniu wpływu krajów uprzemysłowionych na zmiany klimatu oraz w osiąganiu celów zerowej emisji netto. Tzw. klastry CCUS, w których kilka zakładów przemysłowych tworzy sieć emitentów i wspólnie korzysta z infrastruktury do transportu i składowania CO₂, mogą przynieść strategiczne korzyści w rozwoju technologii zarządzania emisjami węgla.

Niniejsza praca wnosi wkład w ocenę infrastruktury wychwytywania i transportu CO₂ pod kątem strat energetycznych i śladu węglowego oraz umożliwia ukierunkowaną optymalizację procesu planowania sekwencji klastrów CCUS. Głównym celem badania symulacyjnego było ułatwienie identyfikacji technicznych i środowiskowych cech instalacji wychwytujących oraz sieci rurociągów dla projektów energetycznych, przemysłowych i wodorowych – w ramach konkursów na sekwencjonowanie klastrów.

W tym celu zastosowano analizę energii netto, aby ocenić stosunek kosztu energetycznego do uzyskanych korzyści w projektach dekarbonizacji sektora energetycznego, natomiast analiza zwrotu z inwestycji węglowej pozwoliła określić emisje związane z infrastrukturą wychwytu CO₂ w projektach przemysłowych i wodorowych. Dzięki temu możliwe było wskazanie priorytetowych elementów sieci potrzebnych do osiągnięcia zakładanych efektów redukcji emisji.

Modelowanie hydrauliczne oraz wyniki symulacji stanu ustalonego sieci rurociągowej posłużyły do rozszerzenia zakresu analizy energii netto i uwzględnienia wpływu infrastruktury transportowej. Przedstawiono dwa studia przypadków dotyczące polskiego krajobrazu CCUS: pierwsze odnosi się do sektora energetycznego, a drugie do projektów dekarbonizacji przemysłu i wodoru. Obejmują one wstępne oszacowanie wielkości instalacji wychwytujących CO₂ oraz infrastruktury transportu rurociągowego, przy założeniu, że miejsce składowania (lub terminal odbiorczy) znajduje się na Morzu Bałtyckim.

Sieć ma strukturę drzewową i składa się z 81 łuków, 50 węzłów źródłowych, 3 stacji sprężania oraz jednego punktu odbioru w miejscu składowania. Źródłami emisji są elektrownie opalane węglem i gazem ziemnym, rafinerie, cementownie oraz zakłady nawozowe.

Wyniki pokazują, że wskaźnik zwrotu energetycznego (ang. energy return on energy invested, EROEI) dla potencjalnych projektów wychwytu CO₂ na polskim rynku energetycznym wynosi od 8,3:1 do 14,7:1, natomiast wskaźnik zwrotu węglowego (ang. carbon return on carbon invested) dla projektów przemysłowych mieści się w zakresie od 4,1:1 do 12,9:1.

Opracowane podejście modelowe, które łączy analizę energii netto i emisji netto, dostarcza kryteriów oceny źródeł CO₂, wspierając programy sekwencjonowania klastrów i wdrażanie technologii CCUS w przyszłości.