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CO₂-Abscheidung und -Speicherung (engl. Carbon Dioxide Capture and Storage, kurz CCS) ist die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus Verbrennungs-Abgasen und anderen industriellen Prozessen sowie deren Einlagerung, insbesondere in unterirdischen und untermeerischen Speicherstätten.

Durch die Einlagerung soll verhindert werden, dass das CO₂ direkt in die Atmosphäre gelangt, wo es als Treibhausgas wirkt. Kohlenstoffdioxid wird als die Hauptursache für die globale Erwärmung angesehen.

Abscheidung

Die Abtrennung kann unterschiedlichen industriellen Verfahren nachgeschaltet werden, z. B. nach einer Kohlevergasung (CO₂-reduziertes IGCC-Kraftwerk), Verbrennung von Kohle in Sauerstoffatmosphäre oder Abgaswäsche. Als mögliche CO₂-Lager gelten zum einen geologische Formationen wie Erdöl- und Erdgaslagerstätten, salzhaltige Grundwasserleiter (Aquifere) oder Kohleflöze.

Auch eine Lagerung in der Tiefsee wird untersucht.

Abscheidung in Kohlekraftwerken

Bei einem herkömmlichen Kohlekraftwerk entsteht aus 0,32 kg Steinkohle ca. 0,88 kg Kohlenstoffdioxid und 1 kWh elektrischer Strom bei einem Wirkungsgrad von 38 %. Zur Erzeugung der gleichen Strommenge muss zusätzliche Kohle zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Abtrennung von Kohlenstoffdioxid verwendet werden; dies verschlechtert den Wirkungsgrad.

Zur Abtrennung des CO₂ könnte man nach der Entschwefelung einen Amin-Wäscher oder eine Carbonat-Wäsche installieren. Dort könnte das CO₂ z. B. durch fein verteilte Amin-Tröpfchen absorbiert werden. In einem zweiten Schritt würden die Amine oder das Hydrogencarbonat in einen Abscheider gelangen. Durch Erhitzen wird das absorbierte CO₂ wieder desorbiert.
Dieses Verfahren ist bisher am weitesten technisch ausgereift, verbraucht aber auch dermaßen viel Energie, dass der Wirkungsgrad eines Kraftwerkes von 38% auf 23% absinkt und ein Kraftwerk 66% mehr Kohle für die gleiche Energieproduktion benötigt.

Abscheidung in Gas- und Dampf-Kombikraftwerken

Ein modernes GuD-Steinkohlekraftwerk hat einen Wirkungsgrad von ca. 45 %, durch die Amin- oder Carbonatwäsche sinkt der Wirkungsgrad auf dann 30–35 %, was jedoch immer noch einen um bis zu 50 % höheren Kohleverbrauch für dieselbe Stromproduktion bedeutet.

Abscheidung in Kombikraftwerken mit integrierter Kohlevergasung

Bei dieser Form der Energiegewinnung entsteht ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid. Wird dieses bei einem Druck von 60 bar komprimiert, lässt sich das CO₂ physikalisch absorbieren.

Dies ist sinnvoll um störendes CO₂ vor der Verbrennung des Wasserstoffs zu entfernen.

Um dieses Verfahren wirtschaftlich zu machen, müsste jedoch erst eine Wasserstoffturbine entwickelt werden.

Berechnungen zu Folge hat diese Variante der CO2-Abscheidung den geringsten Wirkungsgradverlust (< 10 Prozentpunkte), ist aber auch technisch noch kaum ausgereift und würde für eine Markteinführung am meisten finanzielle Förderung benötigen.

Abscheidung im Oxyfuel-Verfahren

Im Oxyfuel-Verfahren wird die Kohle in einer Umgebung aus reinem Sauerstoff und CO₂ verbrannt. Das dabei entstehende Rauchgas ist nicht mit Luft-Stickstoff verdünnt und besteht im Wesentlichen aus CO₂ und Wasserdampf. Der Wasserdampf kann kondensiert werden, sodass ein hochkonzentrierter CO₂-Strom (Konzentration im Idealfall nahe 100 %) übrigbleibt. Das CO₂ kann dann verdichtet und zum Lager transportiert werden.

Auch beim Oxyfuelverfahren sinkt der elektrische Wirkungsgrad gegenüber einer Anlage ohne CO₂-Abscheidung um ca. 10 Prozent, was je nach Wirkungsgrad des zugrundeliegenden Prozesses einem 30 bis 50 % höheren Kohlebedarf entspricht. Hauptenergieverbraucher ist in diesem Fall die Luftzerlegungsanlage für die Sauerstoffproduktion.

Chancen

• CO₂, das der Atmosphäre entzogen wird, kann nicht mehr als Treibhausgas wirken.
• Der globale Klimawandel kann so gebremst und verzögert werden.
• In fast erschöpften Erdöllagerstätten könnte man durch druckgelagertes CO₂ den Förderdruck erhöhen.

Kritik

• Dieses Verfahren ist sehr kostenintensiv und möglicherweise erst ab 2020 großindustriell einsatzbar.
• Das Verfahren benötigt so viel Energie, dass bis zu 40% der Energie, die ein Kohlekraftwerk erzeugt, benötigt wird, um das CO₂ abzuscheiden und zu transportieren. Dies reduziert die Effizienz der Kraftwerke und verursacht Energieversorgungsengpässe.
• Die Einlagerung ist irreversibel. Eingelagertes CO₂ muss jahrtausende lang sicher gelagert werden.
• Es entstehen Ewigkeitskosten über mehrere 1000 Jahre aus Steuergeldern, da die Energiekonzerne nach 30 Jahren die Lagerstätten an den Bund übergeben. Dieser trägt dann das Haftungsrisiko und die Monitoringkosten.
• Die Risiken für Mensch und Umwelt sind völlig unerforscht.
• Austretendes CO₂ lagert sich auf Bodenniveau ab, verdrängt die Luft und kann so Menschen und Tiere ersticken.
• Hohe direkte Subventionen werden für CCS an Energiekonzerne gezahlt zu Lasten erneuerbarer Energien.

Links

Stellungsnahme der Piratenpartei Brandenburg "CO2-Abscheidung ist keine Lösung!"
Wikipedia-Artikel "CO₂-Abscheidung und -Speicherung"
Gemeinsame Pressemitteilung des IZT und des Wasserverbandes Norderdithmarschen
Auszug aus der "Wasserzeitung" Oktober '09 zum Thema CCS
Bürgerinitiative "CO2 Endlager Stoppen e.V."