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The Day
after Tomorrow, wohin mit dem CO2?
Kohlendioxid (CO2)
ist mitverantwortlich für den natürlichen
Treibhauseffekt unsere Atmosphäre und den
Stoffwechsel der Pflanzen. Für das Leben auf unserem
Planeten ist CO2 daher unerlässlich. Wird
CO2 im Übermaß produziert, heizt sich
die Atmosphäre auf. Das Klima verändert sich. Diese
Veränderung spüren wir schon heute. Schuld am CO2-Anstieg
sind die Verbrennungsmotoren unserer Autos, der
Energieverbrauch der privaten Haushalte und die
Verbrennung fossiler Rohstoffe auch in den
Kraftwerken. Der Trend beim Energieverbrauch in der
EU zeigt nach oben. Kohle, nicht gerade ein
klimafreundlicher Brennstoff, ist der einzige
fossile Energieträger, der weltweit noch langfristig
und reichlich zur Verfügung stehen wird.
Noch decken wir mit
Atomstrom einen großen Teil unseres Energiebedarfs.
Auch wenn wir uns in der CDU für eine längere
Laufzeit für Atomenergie aussprechen, sind der
Kernenergie langfristig Grenzen gesetzt. Erneuerbare
Energiequellen vermögen wir mittelfristig noch nicht
in ausreichendem Maß zu nutzen. Die
Steigerungsmöglichkeiten der Energieeffizienz sind
langfristig absehbar. Daher wird mittel- und
langfristig kein Weg an einer klimaverträglichen
Nutzung der Kohle vorbeiführen. Dies ist dann
möglich, wenn es gelingt CO2 bei der
Verbrennung ohne Abgabe an die Atmosphäre zu trennen
und zu speichern.
Eine erste Pilotanlage
einer CO2–freien
Kohletechnologie mit einer thermischen Leistung von
0,5 Megawatt wird im Institut für Verfahrenstechnik
und Dampfkesselwesen in der Universität Stuttgart
entwickelt. Eine 30-Megawatt-Pilotanlage wird leider
nicht bei uns sondern in Brandenburg im nächsten
Jahr ihren Praxistest bestehen, bevor noch größere
Anlagen in Produktion gehen sollen.
Das Verfahren der
Trennung und Verwahrung (Sequestrierung) von CO2
ist
technisch aufwendig und bislang noch nicht
wirtschaftlich. Noch immer treten bei diesen
Verfahren große Wirkungsgradverluste auf. Dennoch
haben die USA und die EU die CO2-Speicherung
als ein wichtiges Forschungsthema erkannt. Diese
Brückentechnologie soll vor allem die Lücken solange
schließen, bis in Zukunft die Nutzung
preisgünstigerer erneuerbarer Energien in
ausreichendem Umfang möglich sein wird.
Bislang gibt es drei
Verfahren, CO2.von anderen Gasen zu
trennen:
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1
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Das Rauchgas wird
nach der Verbrennung mit einer Aminlösung
gewaschen, die nach einer Regeneration erneut
zur Absorption von CO2.eingesetzt
werden kann. Nachteil: hoher Wirkungsgradverlust
und hohe Betriebskosten. |
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2
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Aus der Kohle wird
zuerst ein Synthesegas erzeugt, das CO
(Kohlenmonoxid) enthält. In einem anschließenden
Prozessschritt wird das CO zu CO2.
umgesetzt und vor der Verbrennung entfernt.
Dabei entsteht Wasserstoff für die Gasturbine
des Kraftwerks mit kombiniertem
Gas/Dampf-Prozess und integrierter
Kohlevergasung. Mit dieser IGCC-Technologie (Integrated
Gasification Combined Cycle) plant die RWE das
erste „CO2.-freie Kohlekraftwerk“ der
Welt mit 450 MW Leistung. 2014 könnte diese
Anlage ans Netz gehen. |
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3
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Beim
Oxyfuel-Prozess wird zunächst der Stickstoff in
einer Luftzerlegungsanlage aus der
Verbrennungsluft entfernt. Anschließend wird die
Kohle unter fast reinem Sauerstoff verbrannt.
Dadurch entstehen höhere Temperaturen als es
unter der Beteiligung von Stickstoff der Fall
wäre. Damit sind höhere Wirkungsgrade möglich.
In Stuttgart wird daran geforscht. |
CO2. muss
nach der Trennung gelagert werden. Als Gas oder
superkritisches Fluid (der Unterschied zwischen Gas
und Flüssigkeit ist in diesem Zustand aufgehoben)
kann CO2. unter abdichtenden
Gesteinsschichten über kurze und mittlere Zeiträume
festgehalten werden. Das CO2 kann sich in
porösem Sandstein ablagern und chemisch mit Kalzium,
Magnesium und Eisen reagieren und Kalksteine und
Dolomite bilden. Für eine sichere Nutzung der CO2.-Speicher
ist jedoch eine geologische Abdichtung notwendig,
wie sie wasserstauende Schichten aus Ton, Lehm und
Gips bieten. Auch salzwasserhaltige
Sandsteinschichten („saline Aquifere“) eignen sich
für eine dauerhafte Speicherung. Erdöl- und
Erdgas-Produzenten nutzen schon seit einiger Zeit
das Injizieren von CO2., um die Ausbeute
von Kohlenwasserstofflagerstätten zu erhöhen. Übrig
gebliebenes CO2. wird in den Untergrund
zurückgepresst..
Am Standort Ketzin in
Brandenburg läuft ein wissenschaftliches Projekt zur
CO2 –Speicherung. Geochemische und
geophysikalische Messungen und Experimente in
Bohrlöchern müssen nachweisen, dass das unterirdisch
gelagerte CO2 dauerhaft im Boden bleibt.
Nur dann lässt sich von einem CO2 -freien
Kraftwerk sprechen.
Wenn mit dieser
Technologie CO2 -Emissionen bei
Kraftwerken erfolgreich verhindert werden können,
wird damit der Prozess der Klimaerwärmung
verlangsamt. Allein diese Aussicht veranlasst die
USA und die EU, in den nächsten Jahren erhebliche
Forschungsgelder zur Verfügung zu stellen. Die
Universität Stuttgart ist der Vorreiter. Insgesamt
sind Lehre und Forschung in Baden Württemberg
hervorragend aufgestellt:
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Prof. Dr. Reto
Gieré vom Mineralogisch-Geochemischen Institut
der Universität Freiburg erforscht Feinstäube,
die chemische Bindung von CO2,
mögliche Lagerstätten und Kontaminationsrisiken
durch Leckagen. |
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Prof. Dr. Günter
Scheffknecht vom Institut für Verfahrenstechnik
und Dampfkesselwesen Universität Stuttgart
erforscht das Oxyfuel-Verfahren an einem 12
Meter hoher Versuchsreaktor. Die einzelnen
Prozessschritte der CO2.-Abscheidung,
die Möglichkeiten der CO2-Abscheidung
und die Folgen für mögliche CO2.-Speicherungstechnologien
sowie die Entwicklung bei den Wirkungsgraden der
Kraftwerke in der Zukunft, sind Schwerpunkte der
Forschung. |
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Prof. Dr. Vincent
Heuveline, Lehrstuhl für Numerische Verfahren
auf Hochleistungsrechnern an der Universität
Karlsruhe beschäftigt sich mit der Simulation
hochkomplexer Prozesses wie der CO2–Speicherung.
Die Universität Karlsruhe besitzt den
drittleistungsfähigsten |
Höchstleistungsrechner
in Deutschland. Der schnellste Supercomputer des
Landes Baden-Württemberg verfügt über 3000
Prozessoren und kann in einer Sekunde 15,6
Billionen Rechenoperationen durchführen.
Leider nützen wir
unsere Möglichkeiten im Land nicht. Das
Umweltministerium ist zurückhaltend. Die Antwort auf
meine parlamentarische Anfrage (Drucksache 14/940)
war enttäuschend. Der Wirkungsgrad der CO2-Kraftwerke
sei noch zu gering. Die Konzepte zur CO2
–Abscheidung und –Speicherung seien noch nicht
ausgereift. Daher plane das Land nicht, Standorte
zur CO2 Lagerung zu suchen. Es fehle
zudem an einer Transportinfrastruktur und es
bestünde die Gefahr von Lecks in Lagerstätten. Diese
Haltung ist bedauerlich. Das theoretische Konzept
wird mit Steuergeldern des Landes finanziert. Die
daraus entstehenden Projekte werden bis zur
Marktreife jedoch in anderen Bundesländern und im
Ausland verwirklicht. Ich werde nicht locker lassen
und in Ausschusssitzung dafür eintreten, dass wir in
Baden-Württemberg diese Technologie auch in neuen
Kraftwerken einsetzen, denn nur so können wir den CO2-
Ausstoßes in die Atmosphäre um 45 %
verringern. Umwelttechnologie ist auch eine
Standortfrage.
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