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Die Nutzung von Carbon Capture and Sequestration (CCS) zum Klimaschutz. Akteure der Entwicklung, Anwendung und Regulierung

Magisterarbeit 2007 96 Seiten

Politik - Klima- und Umweltpolitik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis:

1 EINLEITUNG

2 HAUPTTEIL
2.1 Klimawandel
2.2 CCS Technik
2.2.1 Begriffsdefinitionen
2.2.1.1 CCS
2.2.1.2 Carbon (CO2)
2.2.1.3 Capture (Abscheidung)
2.2.1.4 Sequestration (Ablagerung)
2.2.1.5 Clean Coal (Saubere Kohle)
2.2.2 Die Abscheidungstechniken
2.2.2.1 CO2-Abscheidung nach der Verbrennung (Post-Combustion)
2.2.2.2 CO2-Abscheidung vor der Verbrennung (Pre-Combustion)
2.2.2.3 Sauerstoffverbrennung (Oxyfuel)
2.2.2.4 Zwischenfazit Abscheidungsverfahren
2.2.3 Transport
2.2.3.1 Pipelines
2.2.3.2 Schiff
2.2.3.3 Weitere Transportmöglichkeiten
2.2.3.4 Zwischenfazit Transport
2.2.4 Ablagerungsstätten
2.2.4.1 Leere Öl- oder Gasfelder
2.2.4.2 Aquifere
2.2.4.3 Weitere Ablagerungsstätten
2.2.4.4 Potential
2.2.4.5 Sonderfall ozeanischer Ablagerung
2.2.4.6 Zwischenfazit Ablagerung
2.2.5 Kosten
2.2.6 Projekte
2.2.6.1 Sleipner
2.2.6.2 In Salah
2.2.6.3 Schwarze Pumpe
2.2.6.4 RWE-Kohlekraftwerk
. 2.2.6.5 FutureGen
2.2.6.6 EOR
2.2.7 Zwischenfazit CCS Technik
2.3 Energiepolitische Bedeutung der Kohle
2.3.1 Bedeutung der Kohle als Energieträger
2.3.2 Negative Eigenschaften von Kohle trotz CCS
2.3.3 Zwischenfazit Energiepolitische Bedeutung der Kohle
2.4 Regulatorische Fragen
2.4.1 Nationale Regularien
2.4.2 Internationale Regularien
2.4.2.1 Regularien zum Schutz der Meere
2.4.2.1.1 UNCLOS
2.4.2.1.2 Londoner Konvention und Londoner Protokoll
2.4.2.1.3 OSPAR
2.4.2.2 Klimaschutz
2.4.2.2.1 UNFCCC und Kyoto-Protokoll
2.4.2.2.2 Emissionshandel
2.4.3 Zwischenfazit Regularien
2.5 Methodik
2.5.1 Das spezifizierte MINK-Schema
2.5.1.1 Das MINK-Schema
2.5.1.2 Macht
2.5.1.3 Ideologie
2.5.1.4 Normen
2.5.1.5 Kommunikation
2.6 Die Akteure
2.6.1 Nichtstaatliche Akteure
2.6.1.1 Energieunternehmen (ohne EE)
2.6.1.1.1 Ideologie
2.6.1.1.2 Macht
2.6.1.1.3 Normen
2.6.1.1.4 Kommunikation
2.6.1.1.5 Zwischenfazit Energieunternehmen
2.6.1.2 Sonderfall Erneuerbare Energieunternehmen
2.6.1.3 Umweltorganisationen
2.6.1.3.1 Ideologie
2.6.1.3.2 Normen
2.6.1.3.3 Macht und Kommunikation
2.6.1.3.4 Zwischenfazit Umweltorganisationen
2.6.2 Staatliche Akteure
2.6.2.1 Mitigationsbefürworter
2.6.2.1.1 Ideologie
2.6.2.1.2 Macht
2.6.2.1.3 Normen
2.6.2.1.4 Kommunikation
2.6.2.1.5 Zwischenfazit Mitigationsbefürworter
2.6.2.2 Mitigationsskeptiker
2.6.2.2.1 Ideologie
2.6.2.2.2 Macht
2.6.2.2.3 Normen
2.6.2.2.4 Kommunikation
2.6.2.2.5 Zwischenfazit Mitigationsskeptiker

3 GESAMTFAZIT UND AUSBLICK

4 ABKÜRZUN GSVERZEICHNIS
4.1 Abkürzungen
4.2 Einheiten

5 LITERATURVERZEICHNIS

6 ABBILDUNGSVERZEICHNIS

1 Einleitung

Diese Hausarbeit bildet die Abschlussarbeit des Magisterstudiums Politikwissen- schaft, Wirtschaftspolitik und Öffentliches Recht an der Westfälischen Wilhelms- Universität Münster von Stefan Wächter, geboren in Dorsten. Hauptgutachter ist Prof. Dr. Norbert Konegen, Emeriti des Instituts für Politikwissenschaft der Westfä- lischen Wilhelms-Universität Münster, Nebengutachter ist Prof. Dr. Dr. h.c. Gerhard W. Wittkämper, ebenfalls Emeriti an diesem Institut.

Diese Arbeit thematisiert als Grundfrage, wie sich die Akteure bei der Nutzung der klimaschonenden Technik Carbon Capture and Sequestration (CCS) verhalten und warum sie dies tun.

CCS ist eine relativ neue Technik, um die klimaschädigende Wirkung verschiedener Prozesse, bei denen CO2 freigesetzt wird zu Minimieren. Diese Prozesse stammen hauptsächlich aus dem Bereich der Energiegewinnung. Erreicht wir die Minimierung indem das entstandene CO2 nicht in die Atmosphäre gelangt. Diese Technik wird im Kapitel 2.2 ausführlich beschrieben und auf ihren möglichen Beitrag zur Mitigation des Klimawandels hin untersucht. Im vorhergehenden Abschnitt 2.1 wird eine kurze Übersicht über den anthropogenen Klimawandel gegeben, der der Verortung dieser Arbeit in einen Gesamtkontext dient. Die bloße technische Umsetzbarkeit ist jedoch nicht gleichbedeutend mit einer tatsächlichen Anwendung, für die weitere nichttech- nische Faktoren entscheidende Rollen spielen und folgerichtig in den darauf folgen- den Kapiteln eingehend untersucht werden.

Da der Einsatz von CCS besonders durch die Verwendung mit Braun- und Steinkoh- le in Erscheinung tritt, wird die energiepolitische Bedeutung dieser fossilen Energie- träger im Kapitel 2.3 analysiert. Die Fragen, die sich aus den besonderen Eigenschaf- ten von CCS als Möglichkeit des Klimaschutzes ergeben, werden im Kapitel 2.4 genauer untersucht. Da es sich beim Klimawandel um ein globales Problem handelt, dem auf globaler Ebene begegnet wird, werden im Kapitel 2.6 die für die globale Umsetzung bedeutenden Akteure in Gruppen zusammengefasst und analysiert. Die Diskussion um CCS befindet sich noch in einem frühen Stadium, weshalb das Haupt- augenmerk dieser Arbeit in dem Versuch liegt, die Interessen und die Durchset- zungsfähigkeit der wichtigsten Akteure bzw. Akteursgruppen deskriptiv-analytisch zu erfassen. Die dieser Erfassung zugrunde gelegte Methodik wird in Kapitel 2.5 dargelegt. Dies erfolgt zu einem relativ späten Zeitpunkt, da die vorangegangen Untersuchungen eine wichtige Grundlage für die spezifische Ausarbeitung der me- thodischen Vorgehensweise bilden. Anhand dieser Vorgehensweise werden im Kapi- tel 2.6 schließlich die wichtigsten Akteure beschrieben und analysiert.

Im abschließenden Teil 3 dieser Arbeit werden die gewonnenen Erkenntnisse zu- sammenfassend bewertet und auf dieser Grundlage ein Ausblick in die Zukunft von CCS gewagt. Abkürzungs- Literatur- und Abbildungsverzeichnis finden sich am Ende der Arbeit in den Teilen 4-6.

2 Hauptteil

2.1 Klimawandel

Zur Einbettung des Themas dieser Arbeit in einen Gesamtkontext und um die den weiteren Ausführungen zugrunde liegenden Einschätzungen zum Klimawandel offen darzulegen, wird im Folgenden kurz der gegenwärtige Erkenntnisstand zum anthro- pogenen Klimawandel dargestellt. Seine möglichen Folgen und die möglichen und tatsächlichen Reaktionen auf den Klimawandel werden umrissen und in den Gesamt- zusammenhang eingeordnet.

Der anthropogene Klimawandel ist Realität. An dieser Aussage bestehen relativ geringe Zweifel. Auch wenn es kein vollständiges Erklärungsmodell des Klimas gibt und es aufgrund seiner Komplexität sobald wohl auch keines geben wird, so war die wissenschaftliche Beweislage, die auf eine anthropogene Ursache des globalen Tem- peraturanstiegs seit Beginn der Industrialisierung hinweist, noch nie so deutlich. Abbildung 1 stellt den weltweiten Temperaturanstieg und insbesondere den deutli- chen Anstieg im letzten Jahrhundert dar:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Globaler Temperaturanstieg seit 1860. Quelle: House of Lords1

Grundlegende wissenschaftliche Zweifel an einer anthropogenen Ursache dieses Temperaturanstiegs gibt es kaum. Anders lautende Ansichten sind meist politisch motiviert und entspringen nichtwissenschaftlichen Veröffentlichungen oder es han- delt sich um absolute Außenseitermeinungen.2 Der überwiegende Teil der Wissen- schaft geht davon aus, dass die seit Beginn der Industrialisierung sprunghaft ange- stiegene und weiter zunehmende Emission so genannter THG (Treibhausgas) und ihr Verbleib in hohen atmosphärischen Schichten, dafür sorgt, dass das auf die Erde einstrahlende und von dort reflektierte Sonnenlicht und die damit verbundene Wärme von diesen THG erneut zur Erde reflektiert wird und somit die Erwärmung der Erde durch die Sonne vorantreibt.

Abb. 2 verdeutlicht, dass CO2 das mit Abstand wichtigste THG ist. Es wird haupt- sächlich durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe freigesetzt. Daneben gibt es noch eine Reihe weiterer THG. Im Kyoto-Protokoll werden noch Methan, Distickstoffoxi- de, Teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe, Perfluorierte Kohlenwasserstoffe und Schwefelhexafluoride als bedeutende THG aufgeführt.3 CO2, also die Verbindung eines Kohlenstoffmoleküls (C) mit zwei Sauerstoffmolekülen (O2), ist das für den anthropogenen Klimawandel bedeutendste THG. In den internationalen Bemühungen zur Mitigation steht CO2 folgerichtig klar im Mittelpunkt und ist z.B. das einzige THG, welches momentan im EU Emissionshandel (EU ETS) gehandelt wird. CCS ist einzig auf die Reduktion von CO2-Emissionen gerichtet. Damit ist CO2 auch das für diese Arbeit einzig relevante THG. In dieser Arbeit wird der Emissionsbegriff nicht allgemein sondern speziell für CO2-Emissionen verwandt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die verschiedenen THG werden in CO2-äquivalente Konzentration umgerechnet und entsprechend in ppmv (parts per million volume) angegeben

Abb. 2 Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre. Quelle: Stern Report

Der schwedische Nobelpreisträger Svente Arrhenius ging schon vor über einhundert Jahren davon aus, dass CO2 zu einer Erwärmung der Erde führen würde. Er empfand diese jedoch nicht als bedrohlich, sondern freute sich auf die milder werdenden Winter in seiner skandinavischen Heimat.4 Die Auswirkungen des Klimawandels sind zwar enorm vielfältig und gelten nicht als umfassend gesichert, die herrschende Meinung geht heutzutage jedoch von einer insgesamt stark negativen Auswirkung aus. Auch wenn es durchaus positive Effekte der Erderwärmung gibt, wie verbesserte Möglichkeiten der Landwirtschaft in einigen Regionen der Erde. Die möglichen negativen Konsequenzen sind vielfältig: Sie reichen von aus der allgemeinen Diskus- sion bekannten Phänomenen wie dem Ansteigen des Meeresspiegels, der Zunahme von extremen Wetterereignissen (Stürme, Dürre, Starkregen etc), bis hin zu eher unbekannten und/oder unterschätzten Gefahren, wie z.B. der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern wie Zecken oder Malariamücken (Anopheles) in nördliche Gefilde oder dem Rückgang von Fischbeständen in der Nordsee, da viele Arten in den wärmer werdenden Gewässern nicht leben können. Dass all diese Phänomene auch enorme ökonomische Schäden mit sich bringen, hat kürzlich der Ökonom Ho- ward Stern in einer viel beachteten Studie zum Thema, dem sogenannten Stern Re- port,5 ausführlich dargelegt.

Seit den frühen neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts gibt es Anstrengungen den Klimawandel einzudämmen, also den Ausstoß von THG zu senken. Diese Anstren- gungen werden im Folgenden als Mitigation bezeichnet. Das große Problem bei der Mitigation ist die Tatsache, dass es völlig unerheblich ist, in welchen Regionen der Welt die THG-Emissionen stattfinden6. Dem Aufwand den einzelne Akteure betrei- ben um ihre THG-Emissionen zu senken, geht ein kaum messbarerer individueller Nutzen einher. Der Nutzen erfasst vielmehr alle Bewohner der Erde. Wir haben es also mit einem klassischen Trittbrettfahrer- oder Allmendeproblem zu tun.7 Erschwe- rend kommt hinzu, dass eine Vielzahl von Akteuren eine hohe Einschränkung ihrer THG-Emissionen erreichen müsste, um eine spürbare Entlastung für das Klima zu erreichen. Den ersten wichtigen Schritt beim Versuch, dieses Dilemma der Weltge- meinschaft zu lösen, indem eine gemeinsame Vorgehensweise vieler Staaten verhan- delt wurde, bildete, die United Nations Conference on Environment and Develop- ment - der sogenannte Erdgipfel - im Juni des Jahres 1992 in Rio de Janeiro. Hier wurde die Klimarahmenkonvention, UNFCCC (United Nations Framework Conven- tion on Climate Change) verabschiedet. Verbindlichen Vereinbarungen zur Redukti- on von THG brachte das dazugehörige Kyoto-Protokoll, welches im Dezember 1997 verabschiedet wurde und nach der Ratifikation Russlands schließlich am 16. Februar 2005 in Kraft trat.8

Das weithin anerkannte Mitigationsziel, den Temperaturanstieg auf max. 2°C zu begrenzen, um zumindest die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu verhindern, wird sicherlich nicht durch das Kyoto-Protokoll allein erreicht werden. Die Erfahrung bisheriger Klimaschutzbemühungen zeigt, dass dieses Ziel ambitio- niert ist, und es scheint momentan eher unwahrscheinlich, dass weitergehende Ziele verwirklicht werden können.9 Weitreichende Auswirkungen des Klimawandels werden also mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auch im Falle effekti- ver Mitigationsmaßnahmen eintreten. Aus dieser Erkenntnis heraus, hat sich in jüngster Vergangenheit die Einsicht ver- breitet, dass neben Mitigationsbemühungen wohl auch Maßnahmen zur Adaption, d.h. Vorbereitungen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels, in Angriff genommen werden müssen, um die entstehenden Schäden möglichst gering zu hal- ten.10 Dass die weitreichenden Gefahren des Klimawandels für viele, vor allem ärmere Menschen und auch die globalen ökonomischen Konsequenzen zunehmend erkannt und ernst genommen werden, ist durchaus zu begrüßen. Jedoch sollte ob dieser Erkenntnisse nicht vergessen werden, dass der Natur auch intrinsische Werte zugeschrieben werden können. Das bedeutet, dass Bestandteile der Natur auch dann einen Wert haben, wenn sich dieser nicht direkt oder indirekt für den Menschen bemerkbar macht.11. Allerdings ist die Erkenntnis, dass der Klimawandel eine reale ökonomische Bedrohung ist, so deutlich geworden, dass auch ohne die Anerkennung dieser Werte Mitigationsmaßnahmen dringend geboten sind.

Insgesamt lässt sich festhalten, dass eine tragfähige Strategie zur Mitigation unbe- dingt vorangetrieben werden sollte, um die enormen Schäden für Natur und Wirt- schaft zu begrenzen. Gleichzeitig müssen aber auch die Realität eines sich wandeln- den Klimas anerkannt werden und nötige Adaptionsmaßnahmen darüber hinaus vorgenommen werden. Ob CCS technisch in der Lage sein kann einen Beitrag zur Mitigation zu leisten, wird in den folgenden Abschnitten ausführlich analysiert.

2.2 CCS Technik

CCS besteht hauptsächlich aus drei Komponenten:

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Abscheidung (Trennung und Kompression des CO2)

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Transport (von der CO2-Quelle zur Ablagerungsstätte und ggf. Zwischenla- gerungen)

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Ablagerung (Erschließung geeigneter Ablagerungsstätten und Einbringung des CO2 in diese, sowie dauerhaftes Monitoring).

„In der einen oder anderen Form sind diese Komponenten kommerziell verfügbar. Es gibt jedoch relativ wenig kommerzielle Erfahrung in der Konfiguration dieser Kom- ponenten zu voll integrierten CCS Systemen“12. In diesem Kapitel werden die ein- zelnen Komponenten in ihren Grundzügen erklärt und mit besonderem Augenmerk auf die Frage hin untersucht ob, wie und wann sie als Teil eines gemeinsamen CCS- Systems zum Klimaschutz eingesetzt werden können.

2.2.1 Begriffsdefinitionen

Bevor mit den technischen Erläuterungen der einzelnen Komponenten begonnen wird, folgen Definitionen zentraler Begriffe von CCS. Weitere Begriffe, bei denen Erklärungsbedarf vonnöten sein könnte, sei es weil es sich um allgemein eher unbe- kannte Begriffe handelt, oder weil sie in dieser Arbeit in einer besonderen oder ein- geschränkten Weise genutzt werden, werden bei ihrer ersten Verwendung definiert und erläutert. Spezielle Abkürzungen werden bei ihrer ersten Verwendung in Klam- mern ausgeschrieben und sind zusätzlich im Abkürzungsverzeichnis in Kapitel 4.1 aufgeführt.

2.2.1.1 CCS

Dass CCS in dieser Arbeit als Abkürzung für Carbon Capture and Sequestration steht,13 ist besonders hervorzuheben, da diese Abkürzung in der entsprechenden Literatur und der öffentlichen Diskussion nicht einheitlich verwandt wird: So wird anstatt von Carbon auch von Carbon Dioxide14 oder CO215 und anstatt von Se- questration oftmals von Storage16 gesprochen. Im deutschen Sprachgebrauch finden analog dazu die Begriffe CO 217 oder Kohlendioxid18 sowie Speicherung,19 Lage- rung,20 Ablagerung,21 Verpressung22 oder Sequestrierung23 Verwendung. Selten ist auch die deutsche Abkürzung CAA (CO2-Abscheidung und Ablagerung) zu finden.24

2.2.1.2 Carbon (CO2)

Carbon - ‚Kohlenstoff’ - wird in der Literatur und öffentlichen Diskussion zu Klima- fragen häufig als Synonym für Kohlenstoffdioxid (CO2) verwandt. Einige Autoren verwenden die genaueren Begriffe, also Carbon Dioxide oder CO2.25 Da die Kurz- form Carbon im Bereich des Klimaschutzes jedoch gebräuchlicp26 und daher un- missverständlich ist, erscheint die ausführliche Schreibweise nicht notwendig. In dieser Arbeit wird der Begriff CO2 verwandt, da er präzise, kurz und im deutschen Sprachgebrauch üblich ist.

2.2.1.3 Capture (Abscheidung)

Capture - ‚Einfangen’ - bezeichnet die Trennung des CO2 aus dem Rauch- oder Erdgas, das gereinigt werden soll. Das in der deutschsprachigen Literatur für diesen Begriff gebräuchliche Wort Abscheidung beschreibt den Vorgang besser als das englische Wort Capture, da das CO2, wie in Abschnitt 2.2.2 beschrieben, nicht ein- fach eingefangen wird, sondern durch Prozesse, die vom gewählten Verfahren ab- hängen, vom Rauch- oder Erdgas getrennt werden muss, bevor es transportiert und letztendlich abgelagert werden kann. Folgerichtig wird in dieser Arbeit der Begriff Abscheidung verwandt.

2.2.1.4 Sequestration (Ablagerung)

Sequestration - ‚Sequestrierung’ - bezeichnet den in Abschnitt 2.2.4 beschriebenen Vorgang der Ablagerung des abgeschiedenen CO2 an verschiedenen geeigneten Orten, wie z.B. leeren Öl- oder Gasfeldern bzw. Aquiferen.27

Sequestration ist gegenüber dem häufig verwandten Begriff Storage - ‚Lagerung’ - zu bevorzugen, da dieser eine spätere Verwendung des CO2 impliziert. Dieses soll jedoch dauerhaft nicht in die Atmosphäre gelangen und wird auch keine weitere Verwendung finden. Die gleiche begriffliche Ungenauigkeit ist bei den deutschen Begriffen Lagerung oder Speicherung festzustellen. Die intendierte dauerhafte Besei- tigung wird im Deutschen durch den Begriff Ablagerung sehr gut zum Ausdruck gebracht. Daher werden in dieser Arbeit die Begriffe Ablagerung und Ablagerungs- stätte verwandt.28

2.2.1.5 Clean Coal (Saubere Kohle)

Auch wenn sich diese Arbeit mit dem weiter gefassten Begriff CCS operiert, soll eine Definition des enger gefassten Begriffes Clean Coal bzw. Saubere Kohle gege- ben werden, da CCS in der öffentlichen Diskussion vor allem durch seine wohl wichtigste Art der Anwendung, der Energiegewinnung aus Kohle, auftritt und die Verwendung des Begriffs auch nicht einheitlich ist.29

Der Terminus Clean Coal bezeichnet zwei verschiedene technische Vorgänge: Der Begriff bezeichnet zum einen in Effizienz und Schadstoffausstoß, z.B. durch IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) Technik oder Filterung des Rauchgases, verbesserte Kohlekraftwerke,30 und zum anderen Kraftwerke, die mit CCS betrieben werden. Die Verwendung schadstoffmindernder Techniken wird daher auch als CCT (Cleaner Coal Technology) bezeichnet, wobei diese begriffliche Trennung nicht strikt durchgehalten wird und CCT und CCS auch synonym oder teilweise mit sich überschneidender Bedeutung genutzt werden.31 Die Verwendung im Sinne von CCS- Kohlekraftwerken ist verbreiteter und dürfte bei weiter fortschreitender F&E (For- schung und Entwicklung) dieser Technik dominieren.32 Doch auch diese Verwen- dung ist, ebenso wie die Verwendung entsprechender Begriffe, wie CO 2-frei oder emissionsfrei, irreführend. Denn wirklich CO2-frei sind auch solche Kraftwerke nicht.33 Darüberhinaus sind die negativen Auswirkungen von Kohle nicht nur auf den Ausstoß von CO2 beschränkt.34 Aus diesen Gründen wird die Verwendung von Beg- riffen wie Clean Coal hier abgelehnt, da Kohle nicht sauber und ihre Verbrennung auch nicht emissionsfrei sein kann. In dieser Arbeit werden entsprechende Kohle- kraftwerke als CCS-Kohlekraftwerke bezeichnet, oder allgemeine Kraftwerke als CCS-Kraftwerke, unabhängig vom Brennstoff mit dem sie betrieben werden.

2.2.2 Die Abscheidungstechniken

Eigentlich müsste CO2 bei der Energiegewinnung nicht zwingend abgeschieden werden, um abgelagert werden zu können. Die Komprimierung und Ablagerung des gesamten Verbrennungsgasgemisches, welches bei der Energiegewinnung entsteht, wäre ebenfalls denkbar. Der Energieaufwand bei der Komprimierung und beim Transport wäre aufgrund des deutlich größeren Volumens dieser Gase höher. Die Kapazität möglicher Ablagerungsstätten wäre folglich sehr viel schneller erschöpft. Es ist also praktisch unumgänglich, das CO2 vor der Ablagerung abzuscheiden.

Es lassen sich drei grundsätzliche Möglichkeiten der Abscheidung unterscheiden: Nämlich die Abscheidung vor, während, oder nach dem Verbrennungsvorgang. Neben der Abscheidung bei der Energiegewinnung, gibt es noch die Abscheidung bei industriellen Prozessen, wie z.B. der Erdgasgewinnung oder Zementproduktion. Die o.g. Möglichkeiten der Abscheidung werden nun näher beschrieben:

2.2.2.1 CO2-Abscheidung nach der Verbrennung (Post-Combustion)

Bei Post-Combustion - ‚Post-Verbrennung’ - verläuft die Verbrennung des Energie- trägers ebenso wie in konventionellen Kraftwerken. Aus dem bei der Verbrennung entstehenden Rauchgas wird schließlich das CO2 abgeschieden. Die hierzu wichtigs- te Technik ist die Aminwäsche, mit dem gebräuchlichsten Lösungsmittel MEA (Monoethanolamin). Bei der Aminwäsche wird das Rauchgas gekühlt und von Parti- keln und ähnlichen Verunreinigungen weitestgehend befreit, bevor es mit dem MEA in Kontakt gebracht wird, das mit dem CO2 eine leichte Verbindung eingeht. Die entstandene CO2-reiche Lösung wird in einen Abscheidebehälter geleitet um dort mit Wasserdampf erhitzt zu werden. Durch die Erhitzung wird das CO2 abgesondert und kann nun für Transport und Ablagerung komprimiert werden. Die verbliebene Lö- sung kann regeneriert und erneut zur Abscheidung genutzt werden. Diese Technik kann in kohle-, öl- und gasbetriebenen Kraftwerken eingesetzt werden. In den ersten beiden Fällen wäre allerdings eine zusätzliche Reinigung der Verbrennungsgase von z.B. Schwefeldioxiden und Stickoxiden notwendig wäre.

Die Aminwäsche und ähnliche industrielle Techniken sind weit verbreitet und wer- den in großem Maßstab eingesetzt. Sie sind somit ausgereift und ohne größere tech- nische Probleme bei Kraftwerken einsetzbar. Ein weiterer Vorteil dieser Abschei- dungstechnik besteht in der relativ leicht möglichen Nachrüstung an bestehenden Kraftwerken.3536 Allerdings ist die Abscheidung nach der Verbrennung aufwändig und teuer; problematisch sind vor allem die enormen Mengen des zu behandelnden Rauchgases sowie die zur Reinigung benötigten großen Mengen an Lösungsmitteln und die zusätzlich benötigte Energie, um diese zu regenerieren.

Es wäre also von Vorteil, „könnten die CO2-Konzentration einerseits und der Druck andererseits erhöht werden, [denn dadurch] würde die Anlage zur CO2-Abscheidung wesentlich kleiner ausfallen und verschiedene physikalische Lösungsmittel mit ge- ringem Energieverbrauch für das Regenerieren könnten angewandt werden“37. Dies wird bei den nun beschriebenen Techniken erreicht:

2.2.2.2 CO2-Abscheidung vor der Verbrennung (Pre-Combustion)

Bei Pre-Combustion - ‚Vor-Verbrennung’ - wird das CO2 schon vor der Energieer- zeugung abgeschieden. Die eigentliche Energieerzeugung erfolgt aus dem dabei gewonnen Wasserstoff.38

In einem ersten Reaktor reagiert der Brennstoff mit Wasserdampf und entweder Luft oder Sauerstoff, wodurch eine Mischung hauptsächlich aus Karbonmonoxid und Wasserstoff, nämlich das sogenannte Synthesegas, entsteht. Dieses Gas wird in einem weiteren Reaktor, dem sogenannten Shift Reactor oder Shift Converter, in Reaktion mit Wasserdampf gebracht. Das dabei entstehende Gemisch aus Wasser- stoff und CO2 kann anschließend in einen Strom aus Wasserstoff zur Energiegewin- nung und einen Strom aus CO2 zur Ablagerung getrennt werden. Mit Wasserstoff bleibt ein CO2-freier Brennstoff übrig, der zur Energiegewinnung und bei fortschrei- tender Technik und Ausbau der notwendigen Infrastruktur auch zum Betrieb von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen genutzt werden könnte. Diese Abscheidungs- technik kann bei der Energiegewinnung aus Kohle, Gas oder Erdöl verwandt werden. Bei Erdöl und Kohle sind jedoch weitere Reinigungsschritte erforderlich, um Verun- reinigungen wie z.B. Schwefelverbindungen oder Aschepartikel zu entfernen. Zum Einsatz käme diese Technik in IGCC-Kraftwerken, die auch ohne CCS bereits sehr effizient und Schadstoffarm arbeiten.39

2.2.2.3 Sauerstoffverbrennung (Oxyfuel)

Die Sauerstoffverbrennung ist ein Verfahren, bei dem die Trennung gewissermaßen während der Verbrennung stattfindet. Der Brennstoff wird mit Sauerstoff anstatt Luft verbrannt, wobei deutlich geringere Rauchgasmengen entstehen. Dieses Rauchgas besteht darüber hinaus hauptsächlich aus CO2 und Wasserstoff, wobei der CO2- Anteil bei ca. 80% liegt. Das CO2 kann relativ problemlos durch Kompression und40 Kühlung des Gases abgeschieden werden; eine eigene Rauchgasreinigungsanlage ist nicht nötig. Die Sauerstoffverbrennung ist wie Pre-Combustion prinzipiell kosten- günstiger als Post-Combustion. Welches der Verfahren sich durchsetzen wird, bleibt abzuwarten. Interessante Antworten auf diese Frage wird sicherlich die Pilotanlage Schwarze Pumpe bringen, die Vattenfall bis 2008 in Brandenburg bauen will. In Deutschland entwickelt sich ein Wettlauf um die bessere Abscheidungstechnik zwi- schen Vattenfall und der RWE AG, die in NRW ein Kraftwerk mit Pre-Combustion Technik bauen wollen.41

2.2.2.4 Zwischenfazit Abscheidungsverfahren

Post-Combustion ist momentan das ausgereifteste Verfahren zur CO2-Abscheidung, aber auch das aufwändigste. Ob es sich dennoch gegen die anderen Verfahren durch- setzen wird, hängt davon ab, wie schnell diese Verfahren zur Marktreife gebracht werden können und welche Zusatzkosten und Wirkungsgradverluste die jeweilige Technik bei den verschiedenen Kraftwerkstypen tatsächlich mit sich bringen wird und wie stark sich Lernkurveneffekte bei den einzelnen Techniken entwickeln wer- den. Ein Nebeneinander von zwei oder sogar allen drei Verfahren ist ebenfalls denk- bar. Wichtige Erkenntnisse werden die in Bau und Planung befindlichen (Pi- lot)Anlagen liefern; für eine sichere Prognose ist es jedoch noch zu früh.

Klar ist aber auch, dass eine breite Anwendung von CCS-Kraftwerken wohl nicht vor 2020 zu erwarten ist,42 einem Zeitraum in dem viele neue Kraftwerke konventionel- ler Art gebaut werden.43 Bei diesen Kraftwerken spielt Post-Combustion eine wichti- ge Rolle, da es als einziges Verfahren mit vertretbarem Aufwand nachgerüstet wer- den könnte. Soll CCS also tatsächlich eine Alternative zu anderen Klimaschutzmaß- nahmen bilden, ist es wichtig diese Nachrüstungsmöglichkeit bei Kraftwerksneubau- ten offen zu halten. Neue Anlagen sollten Capture Ready sein, also die Möglichkeit der Abscheidung berücksichtigen, indem die technischen Vorrausetzungen zur Nach- rüstung, z.B. ausreichend Platz für CCS-Anlagen, schon beim Bau berücksichtigt werden.

Wie aus den vorhergegangenen Beschreibungen der Abscheidungstechniken ersicht- lich wird, kommt CCS eigentlich nur für große Punktquellen von CO2 in Frage, da der Aufwand der Abscheidung bei kleinen Quellen in Relation zum abgeschiedenen

CO2 unverhältnismäßig groß wäre. Fahrzeuge oder Kamine mit CCS sind nicht auf sinnvolle Weise zu verwirklichen. Von einer großen Punkt - also nicht beweglichen Quelle, wird ab einem Ausstoß von 0,11 MtCO2 y-1 gesprochen.44 Es handelt sich bei diesen Quellen hauptsächlich um Kraftwerke sowie um industrielle Großanlagen,

z.B. zur Stahl-, oder Zementherstellung. Diese Quellen haben einen sehr hohen Anteil an den Gesamtemissionen. Eine substanzielle Verringerung der Emissionen an großen Punktquellen durch CCS, würde also auch zu einem deutlichen Rückgang der gesamten Emissionen führen.

Sollte es zur flächendeckenden Anwendung von wasserstoff- oder elektrizitätsbetrie- benen Fahrzeugen kommen, könnte deren Energiebedarf auch durch CCS- Kraftwerke gedeckt werden. Aus kleinen, beweglichen Quellen würden indirekt große Punktquellen.

Insgesamt betrachtet stehen der Abscheidung keine grundsätzlichen technischen Argumente entgegen: Bis jedoch tatsächliche marktreife Anlagen zur Verfügung stehen, werden mit Sicherheit noch einige Jahre vergehen. Die mit derartigen techni- schen Vorhaben oftmals verbunden Schwierigkeiten und Rückschläge sollten nicht unterschätzt werden.

2.2.3 Transport

Wenn die Quellen nicht direkt über einer geeigneten Ablagerungsstätte angesiedelt sind,4546 muss das abgeschiedene CO2, damit es abgelagert werden kann, zu einer geeigneten Stätte transportiert werden. In der überwiegenden Zahl der möglichen CO2-Abscheidungsprojekte dürfte ein Transport über zum Teil erhebliche Strecken notwendig sein.47 Um den Transport durchzuführen, gibt es verschiedene Möglich- keiten, die im Folgenden beschrieben werden.

2.2.3.1 Pipelines

Der Einsatz von Pipelines zum Transport von Öl, Erdgas und anderen Flüssigkeiten und Gasen, teilweise über sehr lange Strecken, ist weit verbreitet. Pipelines werden

über verschiedenstes Terrain, wie z.B. bergige, arktische oder dicht besiedelte Gebie- te geführt und sowohl unter als auch über Wasser verlegt. Diese vielseitig verwend- bare Transporttechnik wird die wohl bedeutendste Art des Transports bei CCS wer- den.48

In Pipelines wird das CO2 in einem überkritischen Zustand, d.h. bei einem Druck über 74 bar und einer Temperatur unter 31°C, transportiert. Erfolgte der Transport nicht unter derart hohem Druck, wäre er sehr unwirtschaftlich, da das CO2 gasförmig

wäre und daher ein sehr hohes Volumen hätte.49 CO2-Pipelines sind eine ausgereifte

Transporttechnik und werden schon seit den frühen 1970er Jahren genutzt.50 In den USA gibt es heute mehr als 2500 km CO2-Pipelines, die ca.50 MtCO2y-1 transportie- ren, hauptsächlich zur EOR (Enhanced Oil Recovery) bei Ölfeldern in Texas.51 Diese auf den ersten Blick beeindruckende Zahl verblasst jedoch verglichen mit den mehr als 536.000 km bedeutenden Gasleitungen die es 2004 in den USA gab.52

Der Transport von CO2 per Pipeline gilt als relativ ungefährlich und verlief bisher nahezu ohne Zwischenfälle und ohne Verletzte oder gar Tote; die existierenden Pipelines laufen allerdings hauptsächlich durch dünn besiedeltes Gebiet. Der in Abschnitt 2.2.4.2 beschriebene Austritt von CO2 mit einer Ansammlung in Boden- senken ist die größte Gefahr, die von einer Pipeline ausgeht. Wahrscheinlich ist mittelfristig die Leckagegefahr deutlich höher als bei den Ablagerungsstätten. Be- denkt man jedoch den massenhaften Einsatz von Gaspipelines und -leitungen, die wegen der Explosivität von Gas ein deutlich höheres Gefahrenpotential bergen, so dürfte der Transport von CO2 per Pipeline wohl kaum wegen schwerwiegender Si- cherheitsbedenken prinzipiell abgelehnt werden. Möglicher Widerstand aus der Bevölkerung, vor allem von Anwohnern an Pipelinestrecken, könnte jedoch durchaus die Entwicklung eines breiten CO2-Pipelinenetzes in dicht besiedelten Regionen behindern. Besonders dann, wenn diese Sorgen von CCS-Gegnern zusätzlich ge- schürt würden. Die politischen und regulatorischen Rahmenbedingungen für einen Auf- bzw. Ausbau eines großen Pipelinenetzes, wie es bei einer signifikanten Nut- zung von CCS vorhanden sein müsste53, könnten dadurch durchaus erschwert wer- den.

Für einen Transport des CO2 über weite Strecken spricht, dass dieser Transport durch Pipelines kostengünstiger ist als der Transport von Strom, was den Kraftwerksbau mit CCS eher in der Nähe des Verbrauchers als in der Nähe der Ablagerungsstätten wahrscheinlich macht.54

2.2.3.2 Schiff

Beim Transport von CO2 über Wasser könnten Schiffe eine Alternative zu Offshore- Pipelines sein. CO2 wird bisher nur in kleinen Mengen per Schiff transportiert.55 Große Tanker zum Transport von flüssigem CO2 wären denen zum Transport von LPG (Liquified Petroleum Gas; ‚Flüssiggas’) sehr ähnlich und könnten mit kleinen

Modifikationen auf Grundlage der LPG-Tanker gebaut werden. Daher kann diese Technik, auch wenn bisher keine CO2-Tanker gebaut wurden, als quasi marktreif gelten, da LPG-Tanker weltweit routinemäßig eingesetzt werden.56

Für die Frage Pipeline oder Schiff gilt generell: „Je länger die Transportdistanz, desto wirtschaftlicher wird der Schifftransport [sic].“57 Das liegt begründet in den hohen Fixkosten, die der Schiffstransport durch den Bau der Schiffe und anderer notwendiger Infrastruktur (wie Be- und Entladevorrichtungen, Zwischenspeicher etc.) mit sich bringt. Es wird davon ausgegangen, dass ab etwa 1000 km Transport- distanz Schiffstransporte günstiger als Offshore-Pipelines werden.58

2.2.3.3 Weitere Transportmöglichkeiten

Der Transport von CO2 auf Schienenwegen oder Straßen ist technisch ebenfalls machbar, erscheint bei großen zu transportierenden Mengen jedoch wenig attraktiv und wird folgerichtig bei CCS wohl keine Rolle spielen.59

2.2.3.4 Zwischenfazit Transport

Der Transport von abgeschiedenem CO2 zu den jeweiligen Lagerstätten dürfte tech- nisch keine Probleme bereiten. Pipelines sind wohl erprobte Transportwege für CO2 und können in nahezu jedem Terrain verlegt werden. Offshore bieten Schiffe mögli-

cherweise eine Alternative, werden jedoch erst bei entsprechenden Distanzen und Mengen zum Einsatz kommen. Die Kosten für den Transport hängen von der Distanz und dem zu durchquerenden Terrain ab, sollten jedoch gegenüber den Abschei- dungskosten in den Hintergrund treten. Kurz- und mittelfristig ist davon auszugehen, dass möglichst kurze bzw. einfache Transportwege gewählt werden, um die entste- henden Kosten gering zu halten. Sollten zu einem späteren Zeitpunkt Ablagerungs- stätten knapp werden und die finanziellen Anreize zur Emissionsminderung entspre- chend hoch sein, könnten längere Transportwege und sogar der Transport per Schiff genutzt werden. Aus regulatorischer Sicht, gibt es für den Transport keine CCS- spezifischen Besonderheiten zu beachten, da die bestehenden Regularien, vor allem Sicherheitsbestimmungen, für den Transport von Gütern Anwendung finden wür- den.60

2.2.4 Ablagerungsstätten

CO2-Abscheidung und Transport ist technisch wie in den vorhergegangenen Ab- schnitten beschrieben prinzipiell machbar, wenn auch mit erhöhtem Energie- und Kostenaufwand, sowie weiterem Forschungsbedarf verbunden. Die Achillesferse von CCS ist jedoch die Ablagerung. Diese Komponente wirft prinzipielle Fragen zur Sicherheit, Effektivität und Regulierung von CCS auf. Deren Beantwortung ist von zentraler Bedeutung, da die Ablagerung letztendlich der entscheidende Teil - der Kern - von CCS ist. Abscheidung und Transport sind, mögen sie irgendwann noch so gut und kostengünstig funktionieren, schlussendlich zwecklos, wenn das abgeschie-

dene und transportierte CO2 am Ende doch in die Atmosphäre gelangt.61

In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Möglichkeiten der Ablagerung be- schrieben und bewertet, um dann in einem Fazit die Ablagerung von CO2 zu beurtei- len.

Alle geologischen Formationen in denen CO2 unterirdisch abgelagert werden könnte, haben zwei Gemeinsamkeiten: Es gibt ein Reservoir in dem Flüssigkeiten gelagert werden können und Deckgestein, welches dieses Reservoir abschließt.62 Die Spei- cherung kann prinzipiell in Sedimentgestein jeder Form stattfinden, das porös genug ist, um eine ausreichende Speicherkapazität zu bieten. Im Allgemeinen wird eine

Ablagerungstiefe von mindestens 800 m angestrebt, da CO2 bei dem in diesen Tiefen vorhandenen Druck in flüssigem oder hyperkritischem Zustand ist, also eine relativ hohe Dichte aufweist und somit weniger Platz einnimmt. Viele zur Verpressung nötige Techniken, wie das Bohren von Bohrlöchern, die Erkundung unterirdischer Formationen und auch Injektionstechnologien, werden im Bereich der Öl- und Gas- förderung bereist genutzt. Daher kann in vielen Bereichen auf bestehendes Know How und jahrzehntelange Erfahrung zurückgegriffen werden.63 Daneben gibt es der

CO2-Ablagerung vergleichbare Prozesse, wie die Lagerung von Erdgas in natürli- chen unterirdischen Speichern64 oder die Injektion von flüssigen Industrieabfällen in porösen Gesteinsschichten, aus denen man im Bezug auf CCS gültige Rückschlüsse ziehen kann.65 Die Technik um das CO2 unter die Erde zu bringen, ist also weitest- gehend vorhanden und sollte keine großen Probleme bereiten. Das entscheidende Kriterium für eine Ablagerungsstätte ist ihre Fähigkeit zur Aufnahme und dauerhaf- ten Ablagerung des eingebrachten CO2. Im Folgenden werden daher die möglichen Arten von Ablagerungsstätten auf ihr Ablagerungspotential und die Sicherheit und Dauerhaftigkeit der Ablagerung hin untersucht:

2.2.4.1 Leere Öl- oder Gasfelder

Leere Öl- oder Gasfelder sind die am besten untersuchten möglichen Lagerstätten, da sie zur Öl- und Gasexploration eingehend untersucht wurden und „bewiesen [haben], dass sie Öl und Gas über geologische Zeiträume effektiv speichern“66 können. Somit sind diese Felder geradezu der ideale Ort um CO2 abzulagern. Zur EOR wird CO2 bereits seit Jahrzehnten in solche Felder gepresst.67 „Hauptproblem bei der Nutzung leerer Öl- und Gasfelder als CO2-Speicher sind die vielen Bohrungen, die während der Explorations- und Produktionsphase nieder gebracht wurden“68. Diese Löcher werden in der Regel mit speziellen Zementen verschlossen, dessen Haltbarkeit ge- genüber CO2 umstritten ist, denn CO2 reagiert in Verbindung mit Wasser aggressiv und beschädigt den Zement, was Leckagen verursachen könnte. Bei der Schließung dieser Löcher hat man schlicht nicht damit gerechnet, dass die Verschlüsse Stoffe mit eigener Auftriebskraft aus dem inneren des Feldes zurückhalten sollten.69 Insbeson- dere bei neuen CCS/EOR-Projekten, bei denen die Bohrlöcher noch geschlossen werden müssten, könnten geeignete Schließungstechniken verwendet werden, um die Gefahr einer Leckage durch alte Bohrlöcher zu minimieren.70

Leere Öl- und Gasfelder werden, hauptsächlich wegen der Möglichkeit der EOR und der dadurch entstehenden Kostenvorteile in der Anfangszeit der CCS-Anwendung eine große Rolle spielen. Zu beachten ist jedoch, dass diese Felder eine geringere Kapazität als Aquifere haben, also bei einer weiteren Verbreitung von CCS an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen würden.

2.2.4.2 Aquifere

Aquifere sind aufgrund ihres enormen Ablagerungspotentials und ihrer weiten geo- graphischen Verbreitung „die wohl wichtigste Formation, in die CO2 verpresst wer- den könnte“71. Beim Einbringen des CO2 werden die vorhandenen Flüssigkeiten, meist Salzwasser, verdrängt. Entscheidend für ihre Eignung als Ablagerungsstätte für CO2 ist, neben ihrer Aufnahmefähigkeit, die Fähigkeit zur sicheren Zurückhaltung des CO2 über sehr lange Zeiträume. Dies soll durch einen lückenlosen Abschluss mit möglichst dickem Deckgestein72, wie Ton, Schiefer oder Lehm, gewährleistet wer- den.

In ähnlicher Weise werden derartige Formationen seit nahezu einem Jahrhundert als Erdgasspeicher73 genutzt. In diese Speicher kann Erdgas eingepresst und über Son- den je nach Bedarf wieder entnommen und in das Gasnetz eingespeist werden um Verbrauchsschwankungen auszugleichen oder bei Lieferengpässen oder -ausfällen als Notvorrat zu fungieren. Zur Gasspeicherung werden hauptsächlich leere Öl- und Gasfelder und saline Aquifere genutzt. Es sind jedoch auch schon Hohlräume in Salzstöcken zum Einsatz gekommen. Weltweit wird eine große Zahl derartiger Spei- cher betrieben. Abb.3 zeigt die Verteilung einiger dieser Speicher in Euro- pa/Zentralasien und Nordamerika.74

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.3: Lage einiger geologischer Gaslagerstätten. Quelle: IPCC

In Deutschland gibt es beispielsweise in Berlin, unter den Stadtbezirken Spandau und Charlottenburg, einen großen unterirdischen Erdgasspeicher dieser Art. Die dort in etwa 800 m tiefen Sandsteinschichten ständig gelagerte Gasmenge von etwa 700.000.000 m3 würde ausreichen um alle Gaskunden Berlins für etwa ein Jahr zu versorgen.75 Diese Art der Speicherung von Erdgas funktioniert gut und gilt gemein- hin als sicher. Besondere Sorgfalt und Überwachung gilt den Sonden und Bohrlö- chern zur Gasentnahme und -einführung, um mögliche Leckagen zu vermeiden bzw. zu entdecken und zu beheben. Hauptsächlich wegen schlecht verschlossener, verlas- sener Bohrlöcher und wegen geologischer Verwerfungen, ist es dennoch schon zu Leckagen gekommen76.

Bei o.g. Erdgasspeicher in Berlin gab es im April 2004 einen schweren Unfall mit drei Schwerverletzten und mehreren Millionen Euro Sachschaden durch eine Explo- sion, die bei der Reinigung einer der Sonden verursacht wurde.77 Eine derartige Gefahr ist jedoch nicht auf CO2-Speicher zu übertragen, da CO2 anders als Erdgas nicht explosiv ist und außerdem nicht wie bei der Gasspeicherung ständig entnom- men und neu zugeführt wird. Der Bedarf viele Sonden einzulassen um eine Verbin- dung zur Erdoberfläche herzustellen besteht hier nicht.

Die Austrittswahrscheinlichkeit bei Ablagerung in Aquiferen ist gering und nicht mit so großen direkten Gefahren für die Umwelt verbunden. Austretendes CO2 ist nur dann für Menschen oder Tiere gefährlich, wenn es einen Anteil von 7-8 Volumen- prozent an der Luft hat. Ab dieser Konzentration führt es zum Ersticken. Eine derart hohe Konzentration im Freien ist dann möglich, wenn es sich in einer Bodensenke oder ähnlichem sammeln könnte. Zu einem Unglück dieser Art kam es bei einem natürlichen CO2-Vorkommen unterhalb des Nyos-Sees in Kamerun. Unter diesem See sammelt sich natürlich vorkommendes CO2, das sich langsam mit dem Wasser vermischt und austritt. Bei einem plötzlichem Überschlagen des Sees im Jahre 1986 kam es zu einem großen Austritt von CO2, das sich in einer großen Bodensenke sammelte und zum Erstickungstod von mindestens 1700 Menschen führte. Der Grund für dieses plötzliche Ausgasen ist ungeklärt; es wird von einem Erdrutsch oder ähnlichem am oder im See ausgegangen.78

Ein derartiger Ausbruch erscheint bei der geologischen Ablagerung unwahrschein- lich, da eine vergleichbare Beweglichkeit des Bodens nicht gegeben ist. Bei Aquife- ren und bei leeren Öl- und Gasfeldern erscheint die wahrscheinlichste Art der Lecka- ge durch ein langsames Verschieben der CO2-Blase in eine Position, in der ein Luft- austausch möglich wäre. Ein Austreten wäre also eher langsamer Natur und würde bei entsprechender Überwachung keine unmittelbare Gefahr darstellen. Die indirekte Gefahr durch ein Austreten des CO2, welches dann wiederum den Treibhauseffekt vorantreibt, besteht demgegenüber schon.

2.2.4.3 Weitere Ablagerungsstätten

Neben den genannten Ablagerungsstätten gibt es eine Reihe weiterer geologischer Ablagerungsmöglichkeiten, wie die Lagerung in nicht förderbaren Kohleflözen, bei der je nach Beschaffenheit der Flöze ECBM (Enhanced Coal Bed Methane Recove- ry) genutzt werden kann. ECBM bezeichnet den Vorgang der Auspressung von Methan aus Kohleflözen durch Injektion von CO2. Andere geologische Formationen oder Hohlräume wären ebenfalls zur Ablagerung nutzbar. Diese Ablagerungsstätten spielen jedoch aufgrund ihrer geringen Kapazität eine Nebenrolle und werden daher hier auch nicht näher betrachtet. Eine schematische Darstellung über die geologi- schen Ablagerungsmöglichkeiten bietet die folgende Abbildung:79

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.4: Übersicht über geologische Ablagerungsmöglichkeiten für CO2. Quelle: IPCC.

Darüberhinaus gibt es noch die Möglichkeit der sogenannten mineralen Karbonisati- on, d.h. der Verfestigung des CO2 in Verbindung mit Mineralien, die jedoch wegen des enormen Energiebedarfs und der noch im frühen Entwicklungsstadium befindli- chen Technik, auf absehbare Zeit nicht als ernsthafte Möglichkeit des CCS diskutiert wird. Industrielle Verwendungsmöglichkeiten, z.B. in der chemischen Industrie, spielen auf Grund der ebenfalls geringen Kapazitäten und der außerdem unklaren Verweildauer in den Endprodukten allenfalls eine Nebenrolle.80

2.2.4.4 Potential

Wie in den vorhergegangenen Abschnitten gezeigt wurde, sind Abscheidung, Trans- port und Ablagerung technisch möglich, wenn es auch noch der Klärung vieler offe- ner Detailfragen bedarf, um zur Marktreife und somit zur möglichen Anwendung dieser Komponenten in großen Maßstäben zu gelangen. Ob CCS dann tatsächlich81

[...]


1 Ausführliche Quellenangaben zu allen Abbildungen und Tabellen finden sich im Abbildungsver- zeichnis im Teil 6.

2 Vgl.: Oreskes, N., Consensus, 2004.

3 Vgl.: Kyoto-Protokoll, Anhang A.

4 Vgl.: Bethge et al., Treibhausfalle, 2006, S. 82.

5 Stern, N., Report, 2006.

6 Abgesehen von einer verstärkten Schädlichkeit von in großen Höhen, z.B. durch Flugzeuge, emit- tierten THG.

7 Vgl.: Hardin, G,., Tragedy, 1968.

8 Vgl.: UNFCCC, Caring, 2005.

9 Vgl.: Roth, W., Versagen, 2005.

10 Vgl.: Bethge et al., Treibhausfalle, 2006, S. 94.

11 So kann z.B. dem arktische Lebensraum des Eisbären und Eisbären selbst ein eigener Wert zuge- schrieben werden auch wenn die Zerstörung ihres Lebensraums und ihrer selbst keine negativen, monetär fassbaren Konsequenzen für den Menschen hätte.

12 IPCC, Report, 2005, S. 341. Eigene Übersetzung. Original: „In one form or another, these compo- nents are commercially available. However, there is relatively little commercial experience with configuring all of these components into fully integrated CCS systems”.

13 Zur Verwendung englischsprachiger Begriffe und Abkürzungen sei Folgendes angemerkt: Generell werden in dieser Arbeit deutschsprachige Begriffe und Abkürzungen verwandt. Wo diese jedoch fehlen oder ihre Verwendung unüblich ist, findet die englischsprachige Variante Verwendung.

14 Z.B.: IPCC, Report, 2005.

15 Z.B.: IEA, Prospects, 2004.

16 Z.B.: Johnston/Santillo, Impacts, 2002.

17 Z.B.: Goerne, Untergrund, 2004.

18 Z.B.: Goerne, Untergrund, 2004.

19 z.B.: Netzeitung, CO2-Speicherung, 2005.

20 z.B.: Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004.

21 z.B.: Dietrichs/Bode, CAA, 2005.

22 z.B.: Goerne, Untergrund, 2004.

23 z.B.: Dietrichs/Bode, CAA, 2005, S. 3.

24 z.B.: Dietrichs/Bode, CAA, 2005, S. 3.

25 Siehe 2.2.1.1.

26 z.B. beim Carbon Disclosure Project, einem Zusammenschluss von Investoren, der die Klima- schutzbemühungen großer Unternehmen analysiert (http://www.cdproject.net) oder bei der Carbon Expo, einer jährlich in Köln stattfindende großen Fachmesse zum Thema Emissionshandel (http://www.carbonexpo.de).

27 Aquifere sind tiefliegende und wasserführende Gesteinsschichten, siehe Absatz 2.2.4.2.

28 Vgl.: Dietrichs/Bode, CAA, 2005, S. 1.

29 Vgl.: z.B. Süddeutsche Zeitung, Wettlauf, 2006 oder Schuh, Klimafrühling, 2006. Siehe auch Abschnitt 2.3.2

30 So widmet sich beispielsweise das IEA Clean Coal Centre dem nachhaltigen Abbau, Transport und Nutzung von Kohle, was deutlich mehr als Carbon Capture and Sequestration umfasst. Vgl.: http://www.iea-coal.org.uk/site/ieaccc/iea-clean-coal-centre/about--history.

31 Vgl.: Parliamentary Office of Science and Technology, Cleaner, 2005, S. 1.

32 Obwohl sich in diesem Fall und bei einer positiven Besetzung des Begriffes der Anreiz für die Betreiber und Befürworter anderer Kohletechniken natürlich erhöhte, ihre Vorgehensweise unter dem Begriff Clean Coal zu führen und somit in einem umweltfreundlicheren Licht zu erscheinen, als allein durch die von ihnen angewandten technischen Verbesserungen angemessen wäre.

33 Zum einen entstehen die Emissionen bei der Verbrennung natürlich weiterhin, sie werden nur nicht in die Atmosphäre sondern in den Boden emittiert, und zum anderen wird ein Teil der verursachten Emissionen weiterhin in die Atmosphäre gelangen.

34 Zu anderen negativen Eigenschaften von Kohle siehe Abschnitt 2.3.2.

35 Vgl. Duckat, R. et al., Abscheidung, 2004, S.10 und IPCC, Report, 2005, S. 113-122, soweit keine gesonderten Angaben gemacht werden.

36 Eine Nachrüstung mit den anderen Verfahren ist zwar theoretisch denkbar, bedürfte jedoch eines sehr großen Aufwandes und wäre teurer als ein kompletter Kraftwerksneubau.

37 Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 10.

38 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 130-141, sofern keine gesonderten Angaben gemacht werden.

39 Vgl.: Müller, Kohle, 2004.

40 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.122-130. Soweit keine gesonderten Angaben gemacht werden. Die Bezeichnung Oxyfuel ist eine Kunstwort das aus den englischen Wörtern Oxygen - ‚Sauerstoff’ - und Fuel - ‚ Treibstoff’ - zusammengesetzt ist.

41 Vgl.: Süddeutsche Zeitung, Wettlauf, 2006.

42 Die ersten marktreifen Kraftwerke dürften frühestens Mitte der 2010er Jahre fertig sein und bis eine für die Mitigation bedeutende Anzahl betrieben würde, müssten noch mal einige Jahre ein- kalkuliert werden.

43 Siehe Kapitel 2.3

44 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.78.

45 Zu den verschiedenen Transportmöglichkeiten vgl.: IPCC, 2005, S. 180-192, soweit keine geson- derten Angaben gemacht werden.

46 Die norwegische Bohrinsel Sleipner bei der CO2.abgeschieden und gespeichert wird liegt z.B. direkt über der Gesteinsformation, die als Lagerstätte für das abgeschiedene CO2 dient. Siehe Abschnitt 2.2.6.1

47 Wie in Abschnitt 2.2.4.4 deutlich wird liegen die meisten Punktquellen von CO2 zwar in einem Radius von 300km zu einer geeigneten Lagerstätte, jedoch müssen auch diese Distanzen mit geeig- neten Transportmöglichkeiten überwunden werden und es wird wohl nicht jede mögliche Lagerstätte auch tatsächlich erschlossen, was den Transport über weitere Strecken in einigen Fällen wahrschein- lich macht.

48 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 181.

49 Vgl.: Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 16.

50 Die erste große CO2-Pipeline war die 1970 gebaute Canyon Reef Carriers im Texas Val Verde Becken. Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 1812

51 Siehe Abschnitt 2.2.6.6

52 Vgl.: Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 16.

53 Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 17 gehen bei einem CCS Anteil von 10% der notwendigen Emissionsreduktionen zum erreichend es Zwei-Grad-Zieles von einer jährlichen Transportmenge von 1000 MtCO2 aus.

54 Vgl.: Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 39.

55 Es gibt vier kleine Transportschiffe weltweit, die CO2 zur Lebensmittelproduktion transportieren, Vgl. IPCC, 2005, S. 186.

56 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 181 u. 186-187.

57 Duckat, R. et al., Abscheidung , 2004, S. 16.

58 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 190-192.

59 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 181.

60 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 181.

61 Wobei eine sehr lange Ablagerung durchaus vorteilhaft gegenüber einer sofortigen Emission sein kann.

62 Vgl. Duckat, R. et al., Abscheidung, 2004, S.22.

63 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 31

64 Siehe Abschnitt 2.2.4.2

65 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.211-212.

66 Goerne, Fünf Argumente, 2004, S.2.

67 Es gibt, vor allem im Süden der USA eine Reihe von Ölfeldern, bei denen diese Technik angewandt wird, um diese zu einem höheren Grad ausbeuten zu können. Durch das eingepresste CO2 erhöht sich der durch die Förderung abgefallenen Druck in den Feldern und presst das noch vorhandenen Öl oder Gas heraus. Das hierzu verwandte CO2 kommt bisher nahezu ausschließlich aus natürlichen Vorkommen, trägt also nicht zum Klimaschutz bei.

68 Goerne, Fünf Argumente, 2004, S.2.

69 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.215 und Goerne, Fünf Argumente, 2004, S.3.

70 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.232-233.

71 Goerne, Fünf Argumente, 2004, S.2.

72 Dick bedeutet in der Regel mehrere hundert Meter aus einem oder verschiedenen Deckgesteinen.

73 Hier ist der Gebrauch des Begriffes Speicher anders als bei der Ablagerung von CO2 korrekt in seiner eigentlichen Bedeutung verwandt, da das Gas wieder entnommen wird. Vgl. Abschnitt 2.2.1.4

74 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 211-212.

75 Zum Erdgasspeicher in Berlin vgl.: Zinser, Gas, 2006 u. IPCC, Report, S. 212.

76 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S. 211-212 und Lippmann, M./Benson, S . Relevance, 2003.

77 Vgl.: Rogalla, Experimente, 2004, S. 15.

78 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.308 und Kling, G. .et al., Nyos, 1994.

79 Vgl. zu diesem Abschnitt IPCC, Report, 2005, S.319-337.

80 Die Nutzung des CO2 in Gewächshäusern um das Wachstum der dort angebauten Pflanzen zu beschleunigen ist ebenfalls nicht geeignet, da weder die Menge noch die Verweildauer in den Pflan- zen, die ja in der Regel alsbald Verwendung finden, den Ansprüchen an CCS genügt. Allenfalls lokale Kleinprojekte, wie die Kooperation von Shell mit einem benachbarten Gemüsebauer in den Niederlanden nutzen diese Technik. Vgl.: Haas, L., Dünger, 2006.

81 Vgl.: IPCC, Report, 2005, S.94-96 und Duckat, R. et al., Abscheidung, 2004 S.18-22, soweit keine gesonderten Angaben gemacht werden.

Details

Seiten
96
Jahr
2007
Dateigröße
1.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v111553
Institution / Hochschule
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Note
1,15
Schlagworte
Akteure Entwicklung Anwendung Regulierung Carbon Capture Sequestration Eine Beschreibung Analyse Interessen Handlungen Gruppen Organisationen Staaten Diskussion Nutzung Klimaschutz

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Titel: Die Nutzung von Carbon Capture and Sequestration  (CCS) zum Klimaschutz. Akteure der Entwicklung, Anwendung und Regulierung