Speicherung von CO2, die CCS-Technologie

Was versteht man unter der CCS-Technologie?

Die Abkürzung CCS steht für Carbon Capture and Storage (engl.: Kohlenstoff-Abscheidung und Speicherung) und beschreibt übergeordnet verschiedene Techniken, um bei der industriellen Energieproduktion freigesetztes CO2 zu binden und zu speichern (Sequestrierung), um auf diese Weise die Freisetzung des Gases in die Atmosphäre zu verhindern.

Die Technologie wird als eine Möglichkeit angesehen, die massiven CO2-Emissionen durch die Industrie und vor allem durch die Energieerzeugung langfristig zu reduzieren, zu nutzen oder dauerhaft zu sequestrieren.

Derzeit befinden sich die potentiellen Lösungsansätze noch in der Testphase, Experten halten jedoch die industrielle Anwendbarkeit, die Wirtschaftlichkeit sowie die langfristige Sicherheit dieser Verfahren noch für ungeklärt.

Das Oxyfuel-Verfahren kurz erklärt:

Oxyfuel ist eine Wortschöpfung aus „Oxy“ für Sauerstoff und „fuel“ für Brennstoff. Dabei werden in konventionellen Kohlekraftwerken durch den Einsatz von reinem Sauerstoff besonders hohe Temperaturen und damit chemisch besonders reine Verbrennungen erzielt. Das Ergebnis ist eine maximale Reinheit des Verbrennungsprodukts CO2.

Der Vorteil des Verfahrens ist einerseits, dass dabei das sogenannte Rauchgas – das besonders giftige Abgas aus ersten Verbrennungen – analog zum Katalysator beim Auto in den Prozess rezirkuliert und „wieder verbrannt“ wird, wobei ein höherer chemischer Reinheitsgrad erzielt wird. Andererseits ist der Einsatz dieses Verfahrens sowohl in Kohle- als auch in Gaskraftwerken möglich.

Das Postcombustion-Verfahren kurz erklärt:
Beim sogenannten Postcombustion-Verfahren wird das CO2 bereits im Kraftwerk abgeschieden und verflüssigt, um dann abtransportiert und unterirdisch gelagert zu werden.

Dabei wird die Kohle für die Energieerzeugung in einem konventionellen Kohlekraftwerk im Oxyfuel-Verfahren verbrannt, um eine möglichst hohe Konzentration an CO2 zu erreichen. Anschließend wird das CO2 vom Rauchgas abgetrennt und chemisch gereinigt, wobei etwa giftige Schwefelverbindungen entzogen und Restbestände an Wasser verdampft werden.  Das Endprodukt ist ein zu 99,7 Prozent reines CO2, das unter Druck und Abkühlung verflüssigt und so transport- und lagerfähig gemacht wird.

Die Schwarze Pumpe: das Pilotprojekt in Spremberg

Der Industriepark Schwarze Pumpe im brandenburgischen Spremberg erstreckt sich über eine Fläche von annähernd 700 Hektar bis ins angrenzende Sachsen und ist mit rund 80 Unternehmen ein wichtiges Ballungsgebiet für die Industrie und technologische Entwicklung.

Im September 2008 wurde in Spremberg die Testanlage „Schwarze Pumpe“ in Betrieb genommen: In der weltweit ersten Pilotanlage soll im Postcombustion-Verfahren hergestelltes reines CO2 direkt abgeschieden, verflüssigt und in einer unterirdischen Erdgaslagerstätte in der Altmark in Sachsen-Anhalt gespeichert werden. Die thermische Leistung der Anlage wird vom Betreiber Vattenfall auf 30 Megawatt beziffert und kann damit jährlich rund 17.000 Haushalte versorgen.

Die Demonstrationsanlagen in Jänschwalde und Aalborg (Nordjyllandsværket)
Basierend auf den Forschungserkenntnissen der Anlage Spremberg will Vattenfall nun bis 2015 eine Demonstrationsanlage mit hochskaliert 500 Megawatt Leistung im Lausitzer Jänschwalde errichten und so bis 2020 die Oxyfuel-Technologie zur Marktfähigkeit entwickeln.

Im dänischen Aalborg arbeitet der Energieerzeuger Vattenfall außerdem mit dem Betreiber der bekannten Anlage Nordjyllandsværket an einem Projekt für die Kombination des neuen Postcombustion-Verfahren mit dem erfolgreichen Konzept des Nordjyllandsværket:

Die Anlage von 1998 erreicht bei einer Leistung von 410 Megawatt erzeugter Elektrizität und 420 Megajoule pro Sekunde an Wärme eine Energieeffizienz von über 90 Prozent durch die Wärmerückkopplung und ist damit um 20 Prozent effizienter als konventionelle Kraftwerke.

Risiken und Möglichkeiten der CCS-Technologie
Bei Testanlagen für unterirdische CO2-Lagerstätten sind bereits geologische Veränderungen im porösen Gestein verzeichnet worden, und Anwohner melden vielfach Erdverschiebungen, Erdstöße und sogar Erdbeben mit wochenlangen Nachbeben. Geologen warnen, dass die Funktion des porösen Gesteins im Untergrund nicht vollständig erforscht und die langfristigen Folgen der Sequestrierung im industriellen Maßstab schwer abzuschätzen sind.

Derzeit befinden sich diese Lösungsansätze noch in der Testphase, Experten halten jedoch die industrielle Anwendbarkeit, die Wirtschaftlichkeit sowie die langfristige Sicherheit der meisten Verfahren für unwahrscheinlich.

Ob das CCS-Verfahren langfristig die CO2-Emissionen mehr eindämmen wird, als etwa durch Förderung von erneuerbaren Energiequellen ganz eingespart werden könnte, ist außerdem fraglich.

Transport und Lagerung des CO2

Das unter Druck und Abkühlung verflüssigte CO2 kann in den üblichen Hochdrucktanks gelagert und gegebenenfalls per Lkw und Bahn transportiert werden. Besonders für große Anlagen wie etwa Kraftwerke ist es allerdings je nach Abstand zu Lagerstätte wirtschaftlich sinnvoll, eine Pipeline zu installieren, um die CO2-Emission beim Transport des Gases im Sinne der Ökobilanz entsprechend niedrig zu halten.

Forschungen haben gezeigt, dass die unterirdische Einlagerung von CO2 tiefe feinporige Sedimentschichten erfordert. Die Poren sollten mit Salzwasser gefüllt sein, da dieses CO2 besser bindet als Süßwasser. In etwa 800 Metern Tiefe herrscht ein geologischer Eigendruck, der das unter Hochdruck ins Erdreich gepresste Gas verdichtet halten soll.

Kritik am CCS-Verfahren
Das derzeit in Testanlagen erprobte Verfahren der CO2-Speicherung in unterirdischen Lagerstätten stößt auf breite Ablehnung in der Bevölkerung.

Gemeinsam mit Umweltschutzorganisationen fordern Bürgerbewegungen eine garantiert sichere Methode, die enormen Mengen an emittiertem Kohlendioxid in anderen Bereichen wieder zu nutzen.

Die meisten kritisieren jedoch, dass Vattenfall und die anderen drei großen Stromerzeuger in Deutschland die Erzeugung von Energie aus Braunkohle weiter vorantreiben und neue Kraftwerke bauen, statt sich intensiver auf die Erforschung erneuerbarer und freier Energien zu konzentrieren.

Die Befürworter der erneuerbaren Energien kritisieren dabei unter anderem, dass in den Gebieten der geplanten CCS-Lagerstätten eine geothermische Energieerzeugung möglich wäre. Durch die Nutzung dieser Gebiete für die Einlagerung von CO2 wird das Betreiben einer geothermischen Anlage dort jedoch verhindert.

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Autor: Peter Baumeister

Der Autor Peter Baumeister > Über 25 Jahre Berufserfahrung im Bereich Bauen und Elektroinstallationen verdienen es zu Papier gebracht zu werden. Dabei neue interessante Tools und Techniken für Handwerker zu testen ist meine Passion.

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