Hintergund: Unterirdische Speicherung von Kohlenstoffdioxid (CCS)
CCS kann Klimaschutz dienen
Stand: 06.05.2009
Am 6. Mai wurde im Bundestag der Entwurf eines Gesetzes zur Regelung von Abscheidung, Transport und dauerhafter Speicherung von Kohlendioxid in 1. Lesung behandelt. Das Gesetz soll die rechtlichen Voraussetzungen für Versuchsanlagen zur Speicherung von bei der Erzeugung von Energie abgeschiedenem Kohlendioxid in sicheren unterirdischen Speichern schaffen. Die dauerhafte Speicherung von Kohlendioxid in tiefen geologischen Gesteinsschichten kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, den durch die Nutzung fossiler Energieträger bedingten Ausstoß von Kohlendioxid in die Atmosphäre zu vermindern und somit zum Klimaschutz und zur Energieversorgungssicherheit beizutragen.
Die Technologien für die Abscheidung, den Transport und eine dauerhafte Speicherung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage – CCS) befinden sich derzeit jedoch noch im Entwicklungsstadium. Sie sollen deshalb zunächst durch Demonstrationsanlagen vorangetrieben und bei positiven Ergebnissen dieser Entwicklungsprojekte kommerziell angewendet werden. Ziel des Gesetzentwurfes ist es nun, einen Rechtsrahmen für die Entwicklung und Anwendung der CCS-Technologien zu schaffen, der CCS rechtssicher und umweltverträglich ermöglicht. Mit dem Gesetzentwurf wird auch die europäische Richtlinie über die geologische Speicherung von Kohlendioxid in deutsches Recht umgesetzt.
Der Gesetzentwurf soll den Rechtsrahmen schaffen für die Abscheidung und den Transport von Kohlendioxid sowie für die Untersuchung, die Errichtung, den Betrieb und die Nachsorge von Kohlendioxidspeichern. Darin eingeschlossen sind rechtliche Regelungen für die Regulierung des Anschlusses und des Zugangs zu Kohlendioxidleitungen und zu Kohlendioxidspeichern sowie die Regelungen zur Übertragung der Verantwortung für Kohlendioxidspeicher auf die öffentliche Hand.
Den Anlagenbetreibern gibt das Gesetz die notwendige Planungs- und Investitionssicherheit für Pilot- und Demonstrationsanlagen. Sie müssen dadurch u.a. aber auch nachweisen, dass die vollständige Zurückhaltung von CO2 im Speicher auf unbegrenzte Zeit gewährleistet ist. Zudem müssen sie umfassend Vorsorge gegen Risiken für Mensch und Umwelt nach dem anerkannten Stand von Wissenschaft und Technik leisten. Erst 30 Jahre nach Stilllegung einer Anlage und damit rund 80 Jahre nach ihrer Inbetriebnahme können Betreiber ihre Verantwortung auf den Staat übertragen – und das auch nur bei einem Langzeitsicherheitsnachweis nach dem Stand von Wissenschaft und Technik. Im Jahr 2015 wird der Bund die Erfahrungen mit den Demonstrationsvorhaben aus dem In- und Ausland auswerten. Dann wird geklärt, inwieweit die im Gesetz festgelegten Sicherheits- und Umweltstandards nachgewiesen werden können und ob CCS technisch und wirtschaftlich ein gangbarer Weg ist.
Entwicklung der CO2-Speicherung vorantreiben, aber kein Blankoscheck
Die SPD-Bundestagsfraktion will die CCS-Technologie in Deutschland zum Durchbruch bringen und dabei auch drei der von der EU geförderten Demonstrationsprojekte hier ansiedeln. Der vorliegende Gesetzentwurf ist für die Fraktion aber kein Blankoscheck für die CO2-Abspeicherung. Denn mit der CCS-Technologie sind nicht nur Chancen für den Klimaschutz verbunden, sondern auch Risiken und Unwägbarkeiten vor allem hinsichtlich der tatsächlichen Eignung. Die Sozialdemokratinnen und Sozialdemokraten werden sich dafür einsetzen, dass die Risiken und die damit verbundenen Kosten von den Unternehmen getragen und nicht beim Steuerzahler abgeladen werden. Für die SPD-Bundestagfraktion haben Energieeffizienz und der Ausbau der Erneuerbaren Energien Vorrang, die CCS-Technologie kann als Brückentechnologie aber einen zusätzlichen Beitrag zur CO2-Vermeidung leisten.
Carbon Capture and Storage
Als Carbon Capture and Storage (CCS) wird die Abtrennung von Kohlendioxid aus Rauchgas-, Brenngas- oder Industriegasströmen und dessen anschließende dauerhafte Ablagerung in geeigneten unterirdischen Lagerstätten bezeichnet.
Kohlendioxid (CO2) ist ein nichttoxisches, gesundheitsunschädliches, natürliches, nicht reaktives Gas und ist als solches bereits in den Gesteinsformationen des tieferen Untergrundes vorhanden. Es findet in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung und ist in der ausgeatmeten Luft jedes Menschen zu etwa 5 % enthalten. Es wird als Treibhausgas bezeichnet, da es durch eine Konzentration in der oberen Atmosphäre zur Erwärmung der Erde stark beiträgt.
Fossile Energieträger werden in Deutschland auch mittelfristig zur Stromerzeugung weiter genutzt werden, da erneuerbare Energien selbst bei Verbesserung der Energieeffizienz alleine nicht den Grundbedarf decken werden. Bei der Nutzung fossiler Energieträger wird unweigerlich Kohlendioxid (CO2) erzeugt, das üblicherweise in die Atmosphäre entlassen und dort klimawirksam wird.
Für Deutschland ist die Kohle dabei von besonderer Bedeutung, da heimische Braun- und inzwischen überwiegend importierte Steinkohle durch ihre langfristige und krisensichere Verfügbarkeit einen Beitrag für die Sicherung der deutschen Energieversorgung leisten kann. Die anspruchsvollen Klimaschutzvorgaben der Bundesregierung und die langfristige Bedeutung der fossilen Energieträger für Deutschland erfordern deshalb zukünftig sehr große Anstrengungen zur Emissionsminderung und Wirkungsgradsteigerung der fossilen Stromerzeugung. CCS-Technologien sind dabei eine grundlegende Option, die geprüft werden muss.
Für eine Gesamtbewertung, ob die CCS-Technologie mit dem Leitbild einer »Nachhaltigen Energieversorgung« vereinbar ist, steht allerdings die Frage der Treibhausgasreduktion nicht allein im Mittelpunkt. Vielmehr sind hierfür weitere Kriterien heranzuziehen, vor allem der schonende Umgang mit erschöpflichen Ressourcen, die ökonomische Effizienz, sowie Aspekte wie z. B. der Umgang mit Langzeitrisiken im Sinne der intergenerationellen Gerechtigkeit und die gesellschaftliche Akzeptanz.
Die drei Stufen der CCS-Technologie
Die CCS-Technologiekette besteht aus drei Schritten: der Abtrennung des möglichst konzentrierten CO2 am Kraftwerk, seinem Transport zu einer geeigneten Lagerstelle und der eigentlichen Speicherung unter der Erdoberfläche.
Für die Abtrennung des CO2 gibt es drei Möglichkeiten: Es kann nach der Verbrennung aus den Abgasen herausgefiltert werden, der Kohlenstoff kann schon vor dem eigentlichen Verbrennungsprozess aus dem Energieträger entfernt werden, oder die Verbrennung kann in einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden, damit als Abgas (fast) nur CO2 entsteht. Der Aufwand mindert den Wirkungsgrad der Kraftwerke, da für den Abtrennungsprozess Energie benötigt wird.
Für den Transport muss das CO2 nach der Abscheidung verdichtet werden. Der Energieverbrauch hierfür entspricht einem Verlust an Kraftwerkswirkungsgrad um etwa 2 bis 4 %-Punkte. Für die in Kraftwerken anfallenden großen Mengen (in einem Kohlekraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 1.000 MW entstehen etwa 5 Mio. t CO2/Jahr) kommen als Transportmittel vor allem Schiffe und Pipelines infrage. Der Transport von CO2 in Pipelines unterscheidet sich im Grunde nicht wesentlich vom bereits üblichen Pipelinetransport von Erdöl, Erdgas und flüssigen Gefahrenstoffen.
Für die langfristige geologische Speicherung von CO2 kommen vor allem entleerte Öl- und Gasfelder sowie sog. saline Aquifere in Betracht:
Öl- und Gasreservoire haben den Vorteil, dass ihre dauerhafte Dichtigkeit über einen Zeitraum von Jahrmillionen nachgewiesen ist. Durch die Exploration und Ausbeutung der Lagerstätten sind die Zusammensetzung der Gesteine und der strukturelle Aufbau der Speicher- und Abdichtformationen sehr genau bekannt.
Saline Aquifere sind hochporöse mit stark salzhaltiger Lösung (Sole) gesättigte Sedimentgesteine. Ihr Porenraum soll zur CO2-Aufnahme genutzt werden. Dabei wird ein Teil der Sole verdrängt. Für eine Tauglichkeit als CO2-Lagerstätte muss oberhalb des Aquifers ein möglichst CO2-dichtes Deckgestein liegen.
Potenziale
CO2-Abscheidung und -Lagerung kann nur dann einen nennenswerten Beitrag zum Klimaschutz leisten, wenn ausreichend geeignete Lagerungskapazitäten zur Verfügung stehen, um das abgeschiedene CO2 auch aufzunehmen.
In Deutschland befinden sich einige Erdgasfelder in der Endphase der Produktion und wären somit in den nächsten Jahren prinzipiell zur Speicherung von CO2 verfügbar. Nach Abschätzungen zu der gesamten Lagerungskapazität in Aquiferen und entleerten Erdgaslagerstätten könnte etwa das 40- bis 130-fache der jährlichen CO2-Emissionen des deutschen Kraftwerkparks (ca. 350 Mio. t/Jahr) verfügbar sein.
Ob dieses Potenzial für die CO2-Lagerung wirtschaftlich erschließbar ist und tatsächlich genutzt werden kann, hängt von einer Reihe geologischer Details, ökonomischer, rechtlicher und politischer Rahmenbedingungen sowie der gesell-schaftlichen Akzeptanz ab. Darüber hinaus können für CCS geeignete geologische Formationen auch für alternative Nutzungsformen interessant sein (z. B. Geothermie, saisonale Erdgasspeicher). Daher ist zu erwarten, dass die für CCS faktisch nutzbare Kapazität wesentlich geringer als das theoretische Potenzial ist.
In Europa wird die Einführung von CCS-Technologien vor allem von Großbritannien, Norwegen, den Niederlanden und teilweise auch von Frankreich unterstützt. Diesen Ländern ist gemeinsam, dass sie über starke Öl- und Gasunternehmen verfügen, die Know-how in der CO2-Speicherung besitzen und ein Interesse an der Nachnutzung ihrer Lagerstätten in der Nordsee als CO2-Speicher bzw. der Nutzung von CO2 zur Ausbeuteerhöhung der Lagerstätten haben. Die bestehende Infrastruktur (Pipelinenetze u. a.) könnte zumindest teilweise dafür genutzt werden. Weiterhin besteht bei diesen Unternehmen das Interesse die Abscheidung von CO2 aus natürlichem Erdgas (z. B. bei Flüssiggas- oder Wasserstoff-Projekten) weiter auszubauen. Die genannten Länder versprechen sich insofern von der Einführung der CCS-Technologien neben den Klimaschutzeffekten ökonomische Vorteile im Vergleich zu anderen europäischen Staaten. Großbritannien und Norwegen verfügen über ein beträchtliches Speicherpotenzial in ausgenutzten Öl-und Gasfeldern und in salinaren Aquiferen im tiefen Untergrund der Nordsee. In Norwegen und Frankreich sind bereits Firmen gegründet worden, welche die Geschäftsbereiche zwischen CCS-Technologien und Kohlenwasserstoff-Industrie besetzen sollen.
Außerhalb Europas werden intensive Anstrengungen zur Entwicklung von CCS-Technologien vor allem in Australien, Kanada und den USA unternommen. Auch diese Länder verfügen durch ihre finanzstarken Erdöl- und Erdgasfirmen bereits über Erfahrungen mit der CO2-Speicherung und gleichzeitig über große technisch nutzbare Speicherpotenziale.
Risiken und Umweltauswirkungen
Entlang der gesamten CCS-Prozesskette besteht die Möglichkeit, dass CO2 entweicht – mit negativen Auswirkungen sowohl für die lokale Umwelt als auch für das Klima. Generell wird das Risiko der technischen Anlagen (z. B. Abscheidungsanlagen, Kompressoren, Pipelines) als klein bzw. mit den üblichen technischen Maßnahmen und Kontrollen handhabbar eingeschätzt. Daher konzentriert sich die Risikodiskussion auf die geologischen Reservoire.
Derzeit ist noch umstritten, wie lange das CO2 mindestens im Untergrund verbleiben muss, damit CCS einen positiven Beitrag zur Minderung von Treibhausgasen in der Atmosphäre erbringen kann. Diskutiert werden meist Zeiträume von 1.000 bis 10.000 Jahren. Aktuell ist von einer Langzeitsicherheit frühestens nach 100 Jahren dauerhaftem Einschluss in der Lagestätte auszugehen. Damit liegen Risiken und Unwägbarkeiten vor allem in der tatsächlichen Eignung und in der ausreichenden Verfügbarkeit von Lagestätten.
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Rede des Bundesumweltministers / Video (6. Mai 2009) |
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