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Tango-dialog-warning.svg Dieser Artikel ist keine offizielle Aussage der Piratenpartei; die Idee ist von Sebastian Pochert

Wenn du meinst diese Idee erweitern zu können, tu es. Diskutiert ihr zu mehreren an der Idee, könnt ihr auch die Vorlage:Diskussion setzen.

CO2-Abscheidung und -Speicherung (engl. Carbon Dioxide Capture and Storage, kurz CCS) bezeichnet die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus industriellen Prozessen sowie deren anschließende Einlagerung, insbesondere in unterirdischen und unterseeischen Speicherstätten.

Durch die Einlagerung soll verhindert werden, dass das CO2 in die Atmosphäre gelangt, wo es als Treibhausgas wirkt.

Abscheidung

Die Abtrennung kann unterschiedlichen industriellen Verfahren nachgeschaltet werden, z. B. der Branntkalk- oder Zementherstellung, einer Kohlevergasung (CO2-reduziertes IGCC-Kraftwerk), der Verbrennung von Kohle in Sauerstoffatmosphäre oder einer Abgaswäsche.

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 30–35 %, was 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 hocheffiziente Wasserstoffturbine entwickelt werden.

Berechnungen zufolge 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.

Speicherung

Als mögliche CO2-Lager gelten zum einen geologische Formationen wie Erdöl- und Erdgaslagerstätten, salzhaltige Grundwasserleiter (saline Aquifere) oder Kohleflöze. Auch eine Lagerung in der Tiefsee wird untersucht.

Unterirdische Lagerung

Zur Speicherung wird eine unterirdische Lagerung in tiefen Sedimentgesteinen, deren Poren mit Salzwasser gefüllt sind, favorisiert. Für eine effiziente Lagerung sind Drücke notwendig, wie sie in 800 Meter Tiefe und darunter herrschen. Bei diesen Drücken besitzt das CO2 etwa die gleiche Dichte wie das Wasser und kann so Salzwasser verdrängen und zusätzlichen Raum schaffen.

Lagerung im Meer

Kohlenstoffdioxid kann durch Pipelines oder Rohre, die von Schiffen ins mehr ragen, in viele hundert Meter unter der Meeresoberfläche gepumpt werden.

Je nach Druck und Konzentration kann das CO2 mit dem Meerwasser Kohlensäure bilden oder legt sich als CO2-See, bestehend aus flüssigem CO2, auf dem Meeresboden ab.

Chancen

  • CO2, das der Atmosphäre entzogen wird bzw. gar nicht erst in diese gelangt, kann nicht (mehr) als Treibhausgas wirken.
  • Ein globaler Klimawandel könnte so gegebenenfalls gebremst und verzögert werden.
  • In fast erschöpften Erdöl- und/oder Erdgaslagerstätten könnte man durch druckgelagertes CO2 den Förderdruck erhöhen.

Kritik

  • Die Anwendung der CCS-Technologie ist wegen einer Vielzahl von Nachteilen, Gefahren und mehreren Alternativen strikt abzulehnen.

Konkrete Risiken für Mensch und Natur

  • Der Boden würde durch den erhöhten Brennstoffbedarf stärker ausgebeutet. Es würden mehr Tagebaue benötigt werden, sodass Landschaften noch schneller als bisher zerstört würden und ein noch höherer Schaden an Mensch und Natur angerichtet werden würde.

Die enormen Drücke, die erforderlich wären, um CO2 in die Erde zu pressen und dort dauerhaft zu lagern, können Erdbeben und andere geologische Ereignisse induzieren, die Erschütterungen weit über der Fühlbarkeitsgrenze auslösen können.

Unterirdisch gespeichertes CO2 könnte geologische Instabilitäten weit über die Grenzen der Speicheranlage hinaus verursachen. Dadurch, dass mehr in den Boden gepumpt als daraus gefördert werden würde, würde der unterirdische Druck stark ansteigen. Der Boden könnte durch den stärkeren unterirdischen Druck angehoben und unregelmäßig verformt werden und dadurch Landschafts-, Gebäude-, Straßen- und Personenschäden verursachen.

Durch chemische Reaktionen würden bestimmte Minerale chemisch verändert werden. In Versuchslaboratorien wurden Mineralzersetzungen, -veränderungen und -neubildungen beobachtet. Für gewöhnlich wird Gestein, das mit industriell bedingt verunreinigtem CO2 in Kontakt kommt, spröde und damit instabil.

Aus unterirdischen Lagerstätten austretendes CO2 würde sich auf Bodenniveau ablagern, die Luft verdrängen und könnte so Menschen und Tiere ersticken. Ein vergleichbares Ereignis ist in der Vergangenheit bereits eingetreten: Am Abend des 21. August 1986 setzte der Nyos-See, ein CO2-gesättigter Kratersee in Kamerun, aufgrund eines Erdrutsches schlagartig rund 1,6 Millionen Tonnen CO2 frei. Das Gas strömte in nördliche Richtung in zwei naheliegende Täler und tötete Menschen und Tiere in bis zu 27 km Entfernung vom See. Etwa 1700 Menschen und Tausende von Tieren verloren ihr Leben.

Auch CO2, dass beim Transport, welcher vor allem durch oberirdische Pipelines stattfinden würde, austreten könnte, könnte solche Katastrophen herbeiführen. Das Explosionsrisiko wäre beim Transport von CO2 zwar geringer als beim Transport von Erdgas, jedoch ergebe sich aus der erheblichen Toxizität des CO2, bedingt durch sehr giftige Begleitgase wie Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und Stickstoffoxide, ein stark erhöhtes Gefahrenpotenzial.

An die beim Pipelinebau verwendeten Materialien würden höchste Anforderungen gestellt werden, da CO2 deutlich korrosiver ist als beispielsweise Erdgas oder Erdöl.

Des Weiteren sind die Risiken für Mensch und Umwelt im Falle eines Unfalls oder einer Leckage bei der Endlagerung größtenteils zu sehr unerforscht, um die Technologie tatsächlich anzuwenden. Auch liegen noch zu wenige Erkenntnisse über Sicherheitsmaßnahmen, die nötig wären, um Schäden zu vermindern oder zu vermeiden vor.

Auch die Endlagerung im Meer ist abzulehnen: Die Einleitung großer Mengen CO2 ins Meer könnte massive ökologische Folgen haben, etwa durch Senkung des pH-Wertes oder die Bildung von „CO2-Seen“ auf dem Meeresgrund, die das dortige Leben abtöten würden.

Bei der Einleitung ins Meer, könnte das gelagerte CO2 im Laufe von einigen 100 bis 1000 Jahren durch Diffusion und Konvektion wieder in die Atmosphäre gelangen, sodass nur eine Verzögerung der Emission erreicht oder es im Extremfall sogar zu einer Erhöhung der CO2-Emission kommen würde, denn aufgrund des erhöhten Brennstoffeinsatzes würde mehr CO2 produziert werden als ohne Abscheidung.

Ökonomische Nachteile

Das Verfahren benötigt so viel Energie, dass bis zu 40% der Energie, die ein Kohlekraftwerk erzeugt, benötigt werden würde, um das CO2 abzuscheiden und zu transportieren. Dies würde die Effizienz der Kraftwerke reduzieren und bei gleich bleibender Kraftwerksanzahl Energieversorgungsengpässe verursachen.

Würden deswegen mehr Kraftwerke errichtet werden, müsste erheblich mehr Brennstoff gefördert werden, dessen Vorräte deswegen in noch kürzerer Zeit aufgebraucht sein würden.

Dieses Verfahren ist sehr kostenintensiv und möglicherweise erst ab 2020 oder noch viel später großindustriell einsetzbar. Bis dahin werden jedoch voraussichtlich die erneuerbaren Energien als Stromquelle wesentlich stärker ausgebaut sein, weswegen damit begonnen werden könnte, konventionelle Kraftwerke stillzulegen.

Die Einlagerung ist irreversibel. Eingelagertes CO2 müsste jahrtausende lang sicher und leckagenfrei gelagert werden. Dies sicherzustellen wäre aufgrund des finanziellen, technischen, materiellen und personellen Aufwands nicht durchführbar. Es entstünden Ewigkeitskosten über mehrere 1000 Jahre aus Steuergeldern, da die Energiekonzerne nach 30 Jahren die Lagerstätten an den Bund und damit an die Steuerzahler übergeben. Diese würden dann das Haftungsrisiko und die Überwachungskosten tragen.

Hohe direkte Subventionen werden für die Anwendung der CCS-Technologie an Energiekonzerne zu Lasten erneuerbarer Energien gezahlt.

Kosten

Die Kosten der CO2-Abscheidung und –Lagerung setzen sich aus den einzelnen Prozessschritten zusammen (Abscheidung, Transport, Injektion, Überwachung etc.). Der dominante Kostenfaktor sind die Aufwendungen für die CO2-Abscheidung. Verglichen mit einem Kraftwerk desselben Typs aber ohne Abscheidung würden Mehrkosten zwischen 26 Euro und 37 Euro pro Tonne vermiedenes CO2 entstehen. Dies entspräche einem Anstieg der Stromerzeugungskosten pro Kilowattstunde erzeugtem Strom von fast 100% für Kohlekraftwerke und 50% für Gaskombikraftwerke. Bei konventionellen Erdgaskraftwerken würden die Mehrkosten sogar noch größer ausfallen. Die Anwendung der Technologie wäre also nur durch extrem hohe staatliche Subventionen wettbewerbsfähig.

Speicherkapazität

In Deutschland beträgt die gesamte Lagerungskapazität in Aquiferen und entleerten Erdgaslagerstätten zusammen beträgt etwa das 40- bis 130-Fache der derzeitigen jährlichen CO2-Emissionen des Deutschen Kraftwerkparks (ca. 350 Mio. t/Jahr). Durch den zusätzlichen Brennstoffbedarf und dadurch vermehrten CO2-Emissionen könnte man in Deutschland also nur 50 bis 90 Jahre lang durch Energiegewinnung erzeugtes CO2 speichern.

Akzeptanz

Die Akzeptanz der Bevölkerung in den potenziell betroffenen Gebieten ist erwartungsgemäß sehr niedrig. In allen betroffenen Regionen gibt es mehrere Bürgerinitiativen, Arbeitskreise etc., die sich gegen die Anwendung der CCS-Technologie einsetzen. Mehrere Studien von mehreren Universitäten in Deutschland haben ergeben, dass 62% der Deutschen Bevölkerung angaben, die CCS-Technologie nicht eingesetzt sehen wollen und 11% der Befragten diese ohne jeden Zweifel strikt ablehnen. Insgesamt wird sie also von gut drei Vierteln der Bevölkerung abgelehnt. In direkt betroffenen Regionen fällt die Ablehnung entsprechend stärker aus.

Alternativen

Durch die CCS-Technologie möchten die konventionellen Energieversorger ihre Vormachtstellung behalten und das Verbrennen fossiler Brennstoffe akzeptabler machen, verhindern aber einen Ausbau neuer billigerer und umweltfreundlicherer Technologien. Dabei gibt es bereits Maßnahmen und Technologien die längst erheblich weiter ausgearbeitet, mit weniger Problemen behaftet und langfristig billiger und umweltfreundlicher sind. Dies sind vor allem:

  • Maßnahmen zur Energieeinsparung und Verbesserung der Energieeffizienz.
  • Die weitere Erforschung und Nutzbarmachung der Erneuerbarer Energien, wie Biomasseverstromung, Windkraft, Sonnenwärme und Sonnenstrahlung, Geothermie, Wasserkraftwerke etc.

Biologische Sequestrierung

  • Bäume betreiben oxygene Photosynthese und benötigen zum Wachstum das CO2 der Luft. Wälder sind aus diesem Grund die größten CO2-Speicher auf der Landoberfläche der Erde. Aus diesem Grund wirkt Entwaldung als CO2-Quelle. Seit Beginn der industriellen Revolution wurde ein Großteil der Wälder der Erde abgeholzt. Würde man diese wieder zu einem großen Teil aufforsten, würde man damit der Atmosphäre viel CO2 entziehen und in Bäumen binden.

Schlussfolgerung

Da die Technologie aus genannten Gründen niemals angewandt werden darf, ist nicht nur von einer Anwendung sondern auch von einer weiteren Erforschung abzusehen, da diese von den Steuerzahlern finanziert und deren Geld verschwendet werden würde.

Links

Übersicht zum Thema Umwelt, Energie & Nachhaltigkeit:
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