Hitzewellen, Überschwemmungen, Flächenbrände – die verheerenden Folgen des Klimawandels sind schon heute auf der Welt deutlich zu spüren. Entsprechend hat die Reduzierung des Treibhausgasausstoßes oberste Priorität. Weltweit beschäftigen sich Politik, Wissenschaft und Wirtschaft mit der Frage, wie eine nachhaltige Reduzierung der Umweltbelastungen durch Industrie und Gesellschaft am besten gelingen kann.
In der aktuellen Fassung des Bundesklimaschutzgesetztes ist festgelegt, dass Deutschland bis 2045 Netto-Treibhausgasneutralität und ab 2050 negative Treibhausgasemissionen erreichen soll. Der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen und der massive Ausbau von Energiespeichertechnologien tragen dabei deutlich zu einer langfristigen Dekarbonisierung bei. Auch das Thema Carbon Capture and Storage (CCS), also die Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid unter der Erde bzw. dem Meeresgrund wird in diesem Zusammenhang seit Jahren diskutiert. CCS – eine Technologie mit Risiken? Wir werfen einen Blick auf das Wirkprinzip und diskutieren mögliche Alternativen.
Was ist Carbon Capture and Storage?
Unter Carbon Capture and Storage versteht man die Speicherung von Kohlendioxid im Boden – sei es an Land oder im Meeresuntergrund. Das Ziel: Durch die unterirdische Speicherung des CO2 aus fossilen Energieversorgungsanlagen, Industrieanlagen oder aus dem Einsatz von Biomasse zur Energieerzeugung geraten weniger Treibhausgase in die Atmosphäre. Die globale Erwärmung soll so deutlich verlangsamt werden.
CCS-Technologie: CO2-Abscheidung und CO2-Speicherung
Doch wie funktioniert CCS in der Praxis? „CCS ist eine Prozesskette, die aus drei Verfahrensschritten besteht: der CO2-Abscheidung, dem CO2-Transport und der CO2-Speicherung“, beschreibt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz in seinem Newsletter „Energiewende direkt“.
„Zuerst wird CO2 technisch an großen Punktquellen abgeschieden, um es auf diese Weise aus der Atmosphäre fernzuhalten und damit das Klima zu schützen. Beim Transport wird das CO2 zum Beispiel über eine Pipeline von der Punktquelle zum Speicherort geleitet und schließlich in geeignete Gesteinsschichten über eine Bohrung injiziert.“
Carbon Capture and Utilization: Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Eng mit CCS verwandt ist das sogenannte Carbon Capture and Utilization (CCU). Dabei wird das CO2 ebenfalls abgeschieden, allerdings nicht langfristig gespeichert, sondern für weitere Prozesse in der Industrie wieder eingesetzt. In diesem Fall ist anders als bei CCS nicht der Entzug von CO2 aus der Atmosphäre das primäre Ziel, sondern die Bereitstellung chemischer Rohstoffe. Da das Kohlendioxid in diesem Kontext durch die weiteren Prozessschritte wieder freigesetzt wird, hat der CCU-Prozess an sich keinen Klimaschutzeffekt. Experten betonen jedoch, dass er unter Umständen im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft eine wichtige Rolle spielen könnte. Voraussetzung ist allerdings, dass das genutzte Kohlendioxid dauerhaft vor Freisetzung in die Atmosphäre geschützt wird.
CCS-Technologie: Die Vor- und Nachteile
Aufgrund verschiedener Risiken und insbesondere des nach jetzigem Forschungsstand noch hohen Bedarfs an fossilen Ressourcen ist die CCS-Technologie jedoch nicht unumstritten. Mangelnde politische Unterstützung führte in der Vergangenheit zudem dazu, dass nur wenige CCS-Projekte realisiert wurden. Auch der World Energy Council kommt zu diesem Fazit: „Obwohl die Abscheidung und Speicherung von CO2 in vielen globalen und nationalen Szenarien für unverzichtbar für den Klimaschutz angesehen wird, war sie in vielen europäischen Ländern in den vergangenen Jahren keine nachdrücklich verfolgte oder politisch unterstützte Option.”
Feststeht: Einen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele kann die CCS-Technologie nur dann leisten, wenn das CO2 dauerhaft und vollständig in den Speichern verbleibt. So sieht es auch das Kohlendioxid-Speicherungsgesetz (KSpG) vor. Das Gesetz, das die europäische Richtlinie 2009/31/EG umsetzt, trat 2012 in Kraft und wurde bisher zweimal evaluiert – zuletzt 2022. Bislang erlaubt das Gesetz den Einsatz der Technik allerdings in nur sehr eingeschränktem Maße. Den Bundesländern wird darüber hinaus die Möglichkeit eingeräumt, die Speicherung von CO2 abzulehnen.
Dauerhafte CO2-Speicherung durch Carbon Capture and Storage in der Praxis
In Deutschland führte diese rechtliche Lage dazu, dass nach aktuellen Stand lediglich ein CCS-Projekt in die Praxis umgesetzt wurde. Das bisher einzige CO2-Speicherprojekt in der Bundesrepublik befindet sich im brandenburgischen Ketzin westlich von Berlin. Hier wurden zwischen Juni 2008 und August 2013 insgesamt rund 67.000 Tonnen CO2 in einem salinaren Aquifer in einer Tiefe von 630 bis 650 Metern gespeichert (Quelle: bmwi).
Die großen Speicherkapazitäten in Deutschland und Europa liegen allerdings nach Angaben des Bundesministeriums unterhalb der Nordsee und in der Norwegischen See. In letzterer wird seit 1996 im Rahmen des sogenannten im Sleipner-Projekt CO2 im großen Maßstab injiziert und gespeichert. Derzeit entsteht hier das norwegische Großprojekt „Northern Lights“. Als erstes Projekt im industriellen Maßstab soll „Northern Lights“ die gesamte CCS-Prozesskette abbilden.
Herausforderungen und Grenzen der CCS-Technologie
Zwar kommt die Bundesregierung zu dem Ergebnis, dass die Technik zur Abscheidung, zum Transport und zur Speicherung von CO2 bereits ausgereift und erprobt sei, jedoch stehe der rechtliche Rahmen in Deutschland einem Einsatz der Technologien noch im Weg, insbesondere mit Blick auf den leitungsgebundenen CO2-Transport (Quelle: bmwk). Fakt ist: Die im Rahmen von CCS benötigte Infrastruktur für den Transport und die Einlagerung des CO2 existiert noch nicht. Zudem ist der ganze Prozess rund um CSS höchst energieintensiv – um klimaneutral zu sein, müsste die benötigte Energie vollständig regenerativ erzeugt werden.
Das Umweltbundesamt merkt zudem potenzielle Umweltrisiken an: Im Falle von Leckagen könne es etwa zu schädlichen Wirkungen auf das Grundwasser und den Boden kommen. „Im Normalbetrieb sind für die menschliche Gesundheit in aller Regel keine negativen Auswirkungen zu erwarten. Gesundheitsrisiken können sich aber infolge von Unfällen (etwa Entweichen des CO2) oder durch eine allmähliche Freisetzung aus dem Speicherkomplex ergeben“, so das Umweltbundesamt.
CO2-Emissionen reduzieren: Alternativen zu CCS
Noch in diesem Jahr will die Bundesrepublik die sogenannte Carbon-Management-Strategie erarbeiten, die im Dialog mit Stakeholdern aus Wirtschaft, Politik und Gesellschaft auch mögliche Anwendungsgebiete für CCS – etwa als Lösung für unvermeidbare Emissionen – in Deutschland aufzeigen soll. Ein großangelegter Dialog zwischen Interessenvertretern fand erstmalig im März dieses Jahres statt und soll von nun an monatlich wiederholt werden.
Höchste Priorität für die Reduktion von Treibhausgasen hat jedoch weiterhin die Senkung des CO2-Ausstoßs. Dies geschieht insbesondere durch den Ausbau der erneuerbaren Energien und ihrer Speichermöglichkeiten, die Steigerung der Energieeffizienz und eine effiziente Ressourcennutzung.
Dekarbonisierung mit der ThermalBattery™: CO2 vermeiden
Insbesondere für energieintensive Industrien haben sich thermische Speichermöglichkeiten wie zum Beispiel die ThermalBatteryTM von ENERGYNEST als äußerst erfolgreich erwiesen, um CO2-Emissionen zu vermeiden. Das Prinzip ist simpel: Regenerativ erzeugter Strom kann zu sonnen- und windstarken Zeiten wirtschaftlich günstig zum Beladen der Batterie eingekauft werden. Im Inneren der ThermalBattery™ wird die Energie anschließend als Wärme gespeichert und kann zeitversetzt in Form von hochtemperierter Wärme und Dampf wieder abgegeben werden. Neben der so wirtschaftlich ermöglichten Elektrifizierung industrieller Prozesse nutzt die ThermalBatteryTM zudem die entstandene Abwärme – ein großer Gewinn im Sinne einer erfolgreichen Dekarbonisierungsstrategie.
Unternehmen können ihre Abhängigkeit von der Wärme- und Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas deutlich reduzieren und erhalten gleichzeitig Versorgungssicherheit für ihre energieintensiven Produktionsprozesse vor Ort.
CO2 vermeiden vs. CO2 speichern: Ein Fazit
In einem Punkt sind sich die Wissenschaftler einig: Der zentrale Fokus muss mit Blick auf die Klimaziele auf Technologien und Maßnahmen liegen, die CO2-Emissionen erheblich reduzieren oder sogar gänzlich vermeiden. Und dabei kommt es auf Schnelligkeit an: Innovative Technologien wie thermische Energiespeicher, die marktfähig und sofort einsatzbereit sind, können die Industrie bereits jetzt auf ihrem Weg in Richtung Klimaneutralität unterstützen.
Das bmwk fasst zusammen: „Für das Erreichen der Treibhausgasneutralität haben Emissionsminderung und -vermeidung sowie die Effizienzsteigerung oberste Priorität. Zentral ist und bleibt die Dekarbonisierung des Wirtschaftssystems und die schrittweise Reduzierung der Nutzung fossiler Energieträger. Trotz erheblicher Anstrengungen wird es aber einen Teil schwer bzw. nicht vermeidbare CO2-Emissionen insbesondere in der Industrie und in der Abfallwirtschaft geben, für die sich der Einsatz von CCS und CCU eignet.”
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