DynCO2 – Dynamisch funktionierender CO2-Minderungs- und Removalmarkt - Konzeptstudie und Umsetzungsvorbereitung

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/502886

Short description (German)

Die Motivation für die Durchführung der Studie besteht darin, bestehende Wissenslücken und „blinde Flecken“ in der Studienlandschaft zu schließen. Ziel ist es, einen Ansatz für die Schaffung eines „CO2-Reduktions- und -Entfernungsmarktes“¹ (Marktdesign) mit einer funktionierenden CCS-Wertschöpfungskette zu entwickeln, der an die spezifische Situation in der Schweiz angepasst ist, damit CO2-Speicherkapazitäten wettbewerbsfähig auf dem Markt angeboten werden können. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einer effektiven Umsetzung durch die relevanten Marktteilnehmer und der Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen durch den öffentlichen Sektor.

Short description (English)

The motivation for conducting the study is to close existing knowledge gaps and “blind spots” in the study landscape. The aim is to develop an approach for the creation of a “CO2 reduction and removal market”1 (market design) with a functioning CCS value chain that is adapted to the specific situation in Switzerland, to enable CO2 storage capacities to be offered competitively on the market. The focus here is on effective implementation by the relevant market players and the creation of the appropriate framework conditions by the public sector.

Short description (French)

L'étude est motivée par la volonté de combler les lacunes de connaissances et les « angles morts » du paysage étudié. L'objectif est d'élaborer une approche pour la création d'un « marché de la réduction et de l'élimination du CO2 »1 (conception du marché) avec une chaîne de valeur CSC fonctionnelle, adaptée à la situation spécifique de la Suisse, afin de permettre aux capacités de stockage du CO2 d'être offertes de manière compétitive sur le marché. L'accent est mis ici sur une mise en œuvre efficace par les acteurs du marché concernés et sur la création de conditions-cadres appropriées par le secteur public.

Final report (German)

Die Studie «DynCO2» ist vor dem Hintergrund des schweizerischen Netto-Null-Ziels bis 2050 entstanden und adressiert die wachsende Bedeutung von Carbon Capture and Storage (CCS) sowie von Technologien zur dauerhaften CO2-Removal (oder Entfernung). Nach Emissionsvermeidung wird künftig eine leistungsfähige Infrastruktur für den Transport und die geologische Speicherung von CO2 benötigt, um CO2-Minderung und -Removal im grossskaligen Massstab zu ermöglichen. Während für die CO2- Abscheidung bereits erste Anwendungen existieren, bestehen insbesondere für den Transport über Rohrleitungen und für geologische CO2-Speicher erhebliche Wissenslücken hinsichtlich Geschäftskonzepten, Organisation des Kohlenstoffmarktes sowie rechtlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen. Ziel der Studie war es daher, praxistaugliche Geschäftskonzepte für diese Infrastrukturen zu beleuchten und aufzuzeigen, wie ein funktionsfähiger CO2-Minderungs- und Removalmarkt in der Schweiz ausgestaltet werden kann. Methodisch stützt sich die Studie auf eine strukturierte Analyse in drei Arbeitsschritten. Erstens wurden mittels CANVAS-Ansatz Zielbilder von Geschäftskonzepten für CO2-Rohrleitungs- und geologische CO2-Speicherbetreiber beleuchtet, unter Berücksichtigung der monopolistischen Eigenschaften dieser Infrastrukturen. Zweitens erfolgte eine Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen. Drittens wurden ökonomische Aspekte untersucht, insbesondere Investitions- und Betriebskosten, und daraus umsetzungsorientierte Handlungsempfehlungen abgeleitet. Zur Veranschaulichung diente ein konzeptioneller, fiktiver CCS-Hub im Raum Bern/Solothurn, der verschiedenen Emittenten mit CO2-Abscheidungsanlagen, ein CO2-Rohrleitungsnetz und mehrere geologische CO2-Speicher integriert. Die Klasse 5 Kostenschätzung (Konzeptionelle Planung) ergab diskontierte Transportkosten von CHF 21 pro Tonne CO2 und diskontierte Speicherkosten von CHF 36 pro Tonne CO2. Die Ergebnisse zeigen, dass der die Markteinführung und Marktdurchsetzung von CCS-Technologien ohne eine aktive Rolle der öffentlichen Hand kaum realisierbar ist. Aufgrund hoher Anfangsinvestitionen, langer Projektlaufzeiten und erheblicher Unsicherheiten besteht derzeit weder ein tragfähiger Markt für CO2-Rohrleitungstransport und geologische CO2-Speicherungen noch ausreichende Investitionsbereitschaft privater Akteure. Gemäss dem gewählten illustrativen Beispiel ist die starke Orientierung an den Regelungen der Europäischen Union sinnvoll, etwa über einen autonomen Nachvollzug der Schweiz insbesondere im Bereich der CCS-Richtlinie und über andere Verordnungen wie beispielsweise die CRCF-Verordnung. Ein zentraler Befund ist, dass CO2, das für die geologische Speicherung bestimmt ist, als handelbares Gut («commodity») zu definieren und ähnlich wie in der EU gehandhabt durch Ausnahme vom Abfallrecht rechtlich abzusichern ist, was unter Umständen eine Verfassungsänderung bedingen könnte. Spezielle Zertifikate für die permanente Entnahme durch geologische Speicherung haben einen ökonomischen Wert und werden so ein Baustein für einen funktionierenden Markt. Gleichzeitig spricht vieles für eine starke Marktregulierung der Transport- und Speicherinfrastrukturen mit diskriminierungsfreiem Zugang, transparenter Preisbildung und einer unabhängigen Aufsichtsbehörde, analog zu bestehenden Regulierungen im Energie- oder Rohrleitungsbereich. Für die Planung und den Bau der Infrastrukturen ist der Einsatz raumplanerischer Instrumente wie Sachpläne auf Stufe Bund, die Einbettung der Infrastrukturen in kantonale Richtpläne, sowie Nutzungsplanungen und Bewilligungen für die Sicherung der Nutzung sinnvoll. Ein konzentrierendes Plangenehmigungsverfahren reduziert das Risiko von Verzögerungen und Blockaden, um die bereits heute stark verspäteten Infrastrukturen so schnell wie möglich und im Einklang mit den 2050 Netto-Null-Zielen fertigzustellen. Insgesamt kommt die Studie zum Schluss, dass die Entwicklung und Umsetzung geeigneter Geschäftskonzepte eine gezielte staatliche Unterstützung und Koordinierung erfordern, um Lernkurven zu ermöglichen, Risiken zu reduzieren und eine wirtschaftlich tragfähige Infrastruktur aufzubauen. Gelingt dies, können CO2-Rohrleitungen und geologische CO2-Speicher langfristig zu wichtigen inländischen Bausteinen der Schweizer Klimapolitik werden und sowohl inländische Emissionsminderungen als auch CO2-Entnahmen in einem integrierten Kontext unterstützen.

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• Schlussbericht_Anhang I [PDF] 871 kB
• Schlussbericht_Anhang II [PDF] 691 kB
• Schlussbericht_deutsch [PDF] 1'515 kB

Final report (English)

The DynCO2 study was conducted against the backdrop of Switzerland's net-zero target for 2050 and addresses the growing importance of carbon capture and storage (CCS) technologies for permanent CO2 removal. In addition to emissions avoidance, an efficient infrastructure for the transport and geological storage of CO2 will be needed in the future to enable CO2 reduction and removal on a large scale. While initial applications for CO2 capture already exist, there are still considerable gaps in knowledge regarding business concepts, the organization of the carbon market, and legal and regulatory frameworks, particularly for transport via pipelines and geological CO2 storage. The aim of the study was therefore to highlight practical business concepts for these infrastructures and to show how a functioning CO2 reduction and removal market can be developed in Switzerland. Methodologically, the study is based on a structured analysis in three steps. First, using the CANVAS approach, target images for business concepts for CO2 pipeline and geological CO2 storage operators were examined, taking into account the monopolistic characteristics of these infrastructures. Second, an analysis of the legal framework was carried out. Third, economic aspects were examined, in particular investment and operating costs, and implementation-oriented recommendations for action were derived from this. A conceptual, fictitious CCS-hub in the Bern/Solothurn area was used for illustrative purposes, integrating various emitters with CO2 capture facilities, a CO2 pipeline network, and several geological CO2 storage sites. The Class 5 cost estimate (conceptual planning) resulted in discounted transport costs of CHF 21 per ton of CO2 and discounted storage costs of CHF 36 per ton of CO2. The results show that the market introduction and market penetration of CCS technologies is not feasible without an active role on the part of the public sector. Due to high initial investments, long project durations, and considerable uncertainties, there is currently neither a viable market for CO2 pipeline transport and geological CO2 storage nor sufficient willingness to invest on the part of private investors. According to the illustrative example given, it makes sense to align closely with European Union regulations, for example through Switzerland’s autonomous implementation of the CCS Directive and other regulations such as the CRCF Regulation. A key finding is that CO2 destined for geological storage should be considered a tradable commodity and, as is the case in the EU, legally exempted from waste legislation, which may, under certain circumstances, require a constitutional amendment. Special certificates for permanent removal through geological storage have economic value and thus become a building block for a functioning market. At the same time, there is much to be said for strong market regulation of transport and storage infrastructures with non-discriminatory access, transparent pricing, and an independent supervisory authority, analogous to existing regulations in the energy or pipeline sectors. For the planning and construction of infrastructure, it makes sense to use spatial planning instruments such as sectoral plans at the federal level, the integration of infrastructure into spatial structure plans at the cantonal level, as well as land use plans and permits to enable utilization of space for the infrastructures. A concentrated planning approval process reduces the risk of delays and bottlenecks, enabling the completion of infrastructure projects, which are already significantly behind schedule, as quickly as possible and in line with the 2050 net-zero targets. Overall, the study concludes that the development and implementation of appropriate business models require targeted government support and coordination in order to enable learning curves, reduce risks, and build an economically viable infrastructure. If this succeeds, CO2 pipelines and geological CO2 storage facilities could become important domestic building blocks of Swiss climate policy in the long term, supporting both domestic emission reductions and CO2 removals in an integrated context.

Final report (French)

L'étude «DynCO2» a été réalisée dans le contexte de l'objectif suisse de zéro émission nette d'ici 2050 et aborde l'importance croissante des technologies de captage et du stockage du carbone (CSC) technologies pour l’élimination permanente du CO2. Après la prévention des émissions, une infrastructure performante sera nécessaire à l'avenir pour le transport et le stockage géologique du CO2 afin de permettre la réduction et l'élimination du CO2 à grande échelle. Alors que les premières applications existent déjà pour le captage du CO2, il existe encore des lacunes importantes en matière de concepts commerciaux, d'organisation du marché du carbone et de cadre juridique et réglementaire, en particulier pour le transport par pipeline et le stockage géologique du CO2. L'objectif de l'étude était donc d'examiner des concepts commerciaux pratiques pour ces infrastructures et de montrer comment un marché fonctionnel de réduction et d'élimination du CO2 pourrait être mis en place en Suisse. Sur le plan méthodologique, l'étude s'appuie sur une analyse structurée en trois étapes. Tout d'abord, la systématique CANVAS a été utilisée pour mettre en lumière les objectifs visés par les concepts commerciaux des exploitants de pipelines et de sites de stockage géologique du CO2, en tenant compte des caractéristiques monopolistiques de ces infrastructures. Ensuite, une analyse du cadre juridique a été réalisée. Troisièmement, les aspects économiques ont été examinés, en particulier les coûts d'investissement et d'exploitation, et des recommandations d'action orientées vers la mise en oeuvre ont été formulées à partir de ces résultats. À titre d'illustration, un hub CCS conceptuel fictif dans la région de Berne/Soleure a été utilisé, intégrant différents émetteurs avec des installations de capture du CO2, un réseau de pipelines de CO2 et plusieurs sites de stockage géologique du CO2. L'estimation des coûts de classe 5 (planification conceptuelle) a donné des coûts de transport actualisés de CHF 21 par tonne de CO2 et des coûts de stockage actualisés de CHF 36 par tonne de CO2. Les résultats montrent que la mise sur le marché et l'implantation des technologies CSC ne sont guère réalisables sans une intervention active des pouvoirs publics. En raison des investissements initiaux élevés, de la longue durée des projets et des incertitudes considérables, il n'existe actuellement ni marché viable pour le transport du CO2 par canalisation et de stockage géologique du CO2, ni volonté suffisante d'investir de la part des acteurs privés. Selon l'exemple illustratif choisi, il est judicieux de s'aligner étroitement sur les réglementations de l'Union européenne, par exemple par une mise en oeuvre autonome par la Suisse en particulier dans le domaine de la directive CCS et d'autres règlements tels que le règlement CRCF. Une conclusion centrale est que le CO2 destiné au stockage géologique est à définir comme une marchandise négociable («commodity») et bénéficier d'une sécurité juridique similaire à celui de l'UE grâce à une dérogation à la législation sur les déchets, ce qui pourrait, dans certaines circonstances, nécessiter une modification de la Constitution. Les certificats spéciaux pour le retrait permanent par stockage géologique ont une valeur économique et constituent ainsi un élément essentiel pour le bon fonctionnement du marché. Parallèlement, de nombreux arguments plaident en faveur d'une forte régulation du marché des infrastructures de transport et de stockage, avec un accès non discriminatoire, une tarification transparente et une autorité de surveillance indépendante, à l'instar des réglementations existantes dans le domaine de l'énergie ou des pipelines. Pour la planification et la construction des infrastructures, il est judicieux d'utiliser des instruments d'aménagement du territoire tels que les plans sectoriels au niveau fédéral, d'intégrer les infrastructures dans les plans directeurs cantonaux et de prévoir des plans d'utilisation et des autorisations afin de garantir leur exploitation. Une procédure de planification concentrée réduit les risques de retards et de blocages afin de réaliser le plus rapidement possible les infrastructures, qui accusent déjà aujourd'hui un retard important, conformément aux objectifs de zéro émission nette pour 2050. Dans l'ensemble, l'étude conclut que l'élaboration et la mise en oeuvre de modèles commerciaux appropriés nécessitent un soutien et une coordination ciblés de la part des pouvoirs publics afin de permettre l'apprentissage, de réduire les risques et de mettre en place une infrastructure économiquement viable. Si cela réussit, les pipelines de CO2 et les sites de stockage géologique du CO2 pourraient devenir à long terme des éléments importants de la politique climatique suisse et contribuer à la réduction des émissions nationales et à l'élimination du CO2 dans un contexte intégré.