CO2-Abscheidung und Nachhaltigkeit

Beurteilung von Maßnahmen der CO2-Abscheidung und Einspeicherung vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeitsdiskussion

Das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2) entsteht in großen Mengen bei Verbrennungsprozessen fossiler Energieträger, wie z.B. Kohle oder Erdöl. Der steigenden CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre wird ein maßgeblicher Beitrag zum derzeit beobachteten Klimawandel zugeschrieben. Die deutsche Stromversorgung wird zu annähernd 50 % von Stein- und Braunkohlekraftwerken gedeckt. Jährlich werden dabei ca. 300 Mio. t CO2 -mehr als die Hälfte der gesamten deutschen industriellen CO2-Emissionen – in die Erdatmosphäre emittiert.

Maßnahmen zur Abscheidung von CO2 und der anschließenden, dauerhaften Einspeicherung (engl. Carbon Capture and Storage, CCS) werden als vielversprechende Möglichkeit betrachtet, dem anthropogen verursachten Klimawandel entgegenzuwirken. Dabei wird das bei Verbrennungsprozessen entstehende CO2 im Pre-Combustion-, Post-Combustion- oder Oxyfuel-Verfahren abgetrennt, komprimiert und zum Einspeicherungsstandort transportiert. Die anschließende Injektion in tiefe geologische Formationen zum dauerhaften Verbleib wird derzeit als aussichtsreichste Einspeicherungsoption betrachtet.

Abbildung 1: mögliche geologische Speicheroptionen (EIA)
Abbildung 1: mögliche geologische Speicheroptionen (EIA)

Die Prinzipien nachhaltiger Entwicklung werden immer mehr zum Leitbild unternehmerischen Handelns, aufgrund der evident großen Auswirkungen auf die Umwelt insbesondere in Betrieben der Rohstoffindustrie. Mit der aktuellen Diskussion über die Auswirkungen energiebedingter Treibhausgasemissionen (insbesondere CO2) auf das Weltklima sowie dem Ansteigen des weltweiten Primärenergieverbrauchs, der Verknappung fossiler Energieträger und den sich daraus ergebenden Fragen der Versorgungssicherung muss sich die europäische Energiewirtschaft neuen Herausforderungen stellen.

Was ist eigentlich „nachhaltig“?

Entsprechend der verbreiteten Interpretation des modernen Leitbildes „Nachhaltige Entwicklung“ (engl. sustainable development) sind menschliche Tätigkeiten darauf auszurichten, dass sie generationenübergreifend ökologisch vertretbar, wirtschaftlich und sozialverträglich betrieben werden können. Als „nachhaltig“ werden dem entsprechend Maßnahmen bezeichnet, die im Sinne dieses Konzepts nachhaltiger Entwicklung wirksam sind.

Abbildung 2: "Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit"
Abbildung 2: „Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit“

Übertragen auf die CCS-Technologie bedeutet dies, dass CCS einen insgesamt als positiv zu beurteilenden Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung liefern muss. Dem positiven Aspekt der Vermeidung von CO2-Emissionen in die Erdatmosphäre stehen jedoch eine Reihe von als negativ zu beurteilenden Aspekten von CCS entgegen, wie z.B. die massive Wirkungsgradreduktion im Kraftwerksprozess durch die Einführung der Capture-Technologie und dem sich daraus ergebenden höheren Brennstoffbedarf. Um Nachhaltigkeitsaspekte von CCS-Maßnahmen umfassend charakterisieren und anschließend qualitativ bewerten zu können, müssen daher Methoden entwickelt werden, sowohl ökonomische, als auch ökologische und soziale Auswirkungen von CCS-Maßnahmen umfassend abzubilden und anschließend in einem geeigneten Verfahren zu beurteilen.

Beurteilungsmethodik

Im Rahmen der interdisziplinären und multilateralen Forschungsinitiative COURAGE (CO2 Underground Storage in Western Germany) im Auftrag der RWE Power AG wurden Grundlagen für ein Beurteilungssystem der Nachhaltigkeitsaspekte von CCS erarbeitet.

Multikriterielle Beurteilungs- und Entscheidungsmethoden basieren auf der mathematisch unterstützten Bearbeitung von Entscheidungssystemen durch Identifikation und/oder Auswertung möglicher Handlungsalternativen. So genannten MADM-Verfahren (engl. Multiple Attribute Decision Making) bieten sich insbesondere für die Anwendung bei Entscheidungsproblemen mit einer begrenzten Anzahl von Handlungsalternativen und mehreren, untereinander im Konfliktverhältnis stehenden Beurteilungskriterien an.

Für die Beurteilung von CCS unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit wurde durch das BBK I eine Methodik erarbeitet und im Rahmen verschiedener Szenarienanalysen überprüft. Das entwickelte System ermöglicht eine Beurteilung der Technologieoption CCS in einem ganzheitlichen und praktisch anwendbaren Verfahren vor dem Hintergrund der Forderung nach einer nachhaltigen Entwicklung.

Beurteilungssystem
Beurteilungssystem

Eckdaten

  • Level: Industrie


Forschungsgruppe(n)

Partner

Gefördert von:
bbk_RWE

Kooperationspartner
bbk_COURAGE