Optimizing the Integration of Direct Air Capture of Carbon Dioxide into the Canadian Electricity System
Notice bibliographique
Résumé
Canada has committed to become a net-zero emissions country by 2050, enshrined in legislation in the Net-Zero Emissions Accountability Act. Federal government modeling from Environment and Climate Change Canada estimates that direct air capture (DAC) of CO2 could be required to meet this goal, extracting up to 201 Megatonnes (Mt) of CO2 from the atmosphere in 2050. However, these projections come from a low-fidelity model of DAC, which does not optimize its operation within the larger energy system. To obtain a more accurate understanding of the potential role of DAC in achieving the net-zero goal, this thesis develops a high-fidelity, mixed integer linear optimization model of liquid-solvent DAC that improve its flexibility and heat integration. This high-fidelity model is integrated into a larger energy system model, to study optimal investment and operating strategies for DAC. Various enablers of DAC deployment are also studied, including policy options like carbon pricing and subsidies. The DAC model is utilized in the context of the energy system of Alberta, Canada. Results show that DAC plays a minimal role in achieving medium-term net-zero goal in the electricity sector. The optimum deployment and operation of DAC is to remove only 1.4 MtCO2/year, which is less than 1% of cumulative emissions in the associated scenario. Solid material storage using silos in the DAC process was found to be more economical than either energy storage in batteries or hydrogen production in improving DAC’s flexibility. Using solids storage, DAC operation is optimized, reducing the required DAC capacity by 18% and paving the way for 8% and 1.8% more wind and solar capacity, respectively. This research finds that only a small amount of DAC is needed to achieve a net-zero electricity system. In addition, renewable energy is indispensable in the transition, and their deployment would benefit from a graduated carbon price, which increases periodically, as it is currently formulated in Canada. Furthermore, DAC process flexibility with solids storage is crucial in enabling cooperation with the energy system. These results contribute to the fields of industrial decarbonization and net zero energy system modeling, finding efficient operating and deployment strategies for DAC.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».