CO2-Verpressung: Probleme aus der Tiefe

CO2-Verpressung: Probleme aus der Tiefe

Ausschnitt aus der Grafik "Nicht ganz dicht" (s.u.). Urheber/in: Heinrich-Böll-Stiftung u.a.. Creative Commons License LogoDieses Bild steht unter einer Creative Commons Lizenz.

Die Industrie verspricht "saubere Kohle" und will CO2-Emissionen unterirdisch lagern. Doch die Idee, damit die Klimakrise zu lösen, scheitert technisch und wirtschaftlich. Ein Kapitel aus dem Kohleatlas.

In Politik und Wirtschaft wird seit einigen Jahren ein technisches Verfahren präsentiert, um Kohlekraftwerke klimafreundlicher zu machen: das "Carbon Capture and Storage" (CCS). Es bedeutet, die CO2-Emissionen (carbon) aus Kraftwerken oder Industrieprozessen aufzufangen ­(capture) und in geologischen Formationen tief unter der Erde zu speichern (storage). Auch Teile der Wissenschaft und der Umweltbewegung hoffen, dass sich mit CCS die Zunahme von Kohlendioxid in der Atmosphäre bremsen, vielleicht gar wieder reduzieren lässt. In vielen vom Weltklimarat präsentierten Szenarien ist die Einhaltung des Zwei-Grad-Limits nur noch unter der Annahme wahrscheinlich, dass CCS zum Einsatz kommt. Genau das aber könnte sich als fataler Trugschluss erweisen. Es ist bereits zu erkennen, dass die noch in Entwicklung befindliche Technologie nicht ermöglichen kann, was sie ermöglichen soll.

Das europäishce Speicherpotenzial wird kontinuierlich nach unten korrigiert. Derzeit liegt es bei 5 bis 8 Milliarden Tonnen pro Jahr. Urheber/in: Heinrich-Böll-Stiftung. Creative Commons License LogoDieses Bild steht unter einer Creative Commons Lizenz.

So können bisher nur 85 bis 90 Prozent des CO2 aus Kraftwerken aufgefangen werden. Der Energieaufwand, der dafür in einem Kraftwerk aus der eigenen Leistung heraus aufgebracht werden muss, bedeutet einen Effizienzverlust von elf bis 15 Prozent und senkt den Wirkungsgrad damit von 35 auf 30 Prozent ab – und damit auf den Stand der 1980er-Jahre. Es müsste bis zu einem Drittel mehr Kohle verfeuern, um dieselbe Menge Energie zu erzeugen. Mit dem kom­merziellen Einsatz von CCS würden sich folglich auch die negativen Umweltfolgen des Kohleabbaus verstärken.

Als Speicher für das abgeschiedene CO2 können entleerte Öl- und Gaslagerstätten dienen. Die CO2-Verpressung wird vor allem in den USA und Norwegen seit Jahren eingesetzt, um die Ausbeute von Ölfeldern zu erhöhen. Ein weitaus größeres, aber umstrittenes Speicherpotenzial sind poröse, mit stark salzhaltigem Wasser gefüllte Gesteinsformationen, die mit einem undurchlässigen Deckgestein abgeschlossen sind, sogenannte saline Aquifere.

Ein solches CCS-Projekt startete der norwegische Energiekonzern Statoil 1996 im Sleipner-Gasfeld in der Nordsee. Weil der CO2-Gehalt des dort geförderten Erdgases zu hoch ist, scheidet Statoil vor Ort jährlich knapp eine Million Tonnen des Gases ab und presst es in Gesteinsformationen oberhalb des Gasfeldes, um die Zahlung von hohen CO2-Steuern zu vermeiden.

Vier Milliarden Tonnen CO2 emittiert allein die Kohleindustrie im Jahr. Die CCS-Projekte würden davon einige Promille abfangen. Urheber/in: Heinrich-Böll-Stiftung. Creative Commons License LogoDieses Bild steht unter einer Creative Commons Lizenz.

Doch es ist nicht sicher, ob Lagerstätten langfristig dicht bleiben, ob Gas diffus austreten kann, oder ob die Verschlüsse der Bohrlöcher angegriffen werden. Wenn es zu einer Eruption in größeren Mengen kommt, wären Menschen und andere Lebewesen gefährdet. Ferner kann bei salinen Aquiferen das vom CO2 verdrängte Salzwasser in höhere ­Gesteinsschichten aufsteigen, ins Grundwasser gelangen, es verunreinigen und versalzen.

Bisher gibt es weder eine Technik zur Überwachung der CO2-Speicherstätten, mit der sich Leckagen systematisch aufdecken ließen, noch erprobte Verfahren, um solche Schäden zu beheben. Ein Vorzeigeprojekt in In Salah in Algerien wurde 2011 eingestellt, weil Bedenken wegen der Speichersicherheit aufkamen. Aufgrund der Kosten, die sich für ein größeres Kraftwerk auf mehrere Milliarden Euro summieren würden, und der technischen Schwierigkeiten gibt es bislang weltweit kein CCS-Kohlekraftwerk, das CO2 im nennenswerten Umfang abscheidet. Das einzige Projekt ist ein kleiner Kraftwerksblock in Kanada, der mit Steuergeldern unterstützt wurde, um die Fördermenge in einem Ölfeld zu erhöhen. Das Großvorhaben FutureGen in den USA für über 1,6 Milliarden Dollar wurde 2015 abgesagt.

Technisch existieren mehrere CCS-Verfahren. Für die Abscheidung des CO2 kann das Gas nach Verbrennung der Kohle mit chemischen Lösungen aus dem Abgasstrom "he­rausgewaschen" werden. Ein zweites Verfahren setzt auf das Prinzip der Kohlevergasung und die Abscheidung des CO2 noch vor der Verbrennung. Bei der dritten Methode wird Kohle unter reinem Sauerstoff verbrannt, um das CO2 leichter aus dem Abgasstrom abzuscheiden. Rein technisch eignet sich CCS eher für die Stahl- und Zementindustrie,
weil sie prozessbedingt CO2 schlechter vermeiden können.

Aus den Augen, aus dem Sinn? Wie sich Kohlendioxid durch geologische Schichtungen bewegt, ist ungewiss. Urheber/in: Heinrich-Böll-Stiftung. Creative Commons License LogoDieses Bild steht unter einer Creative Commons Lizenz.

Trotz aller Misserfolge dient das Versprechen der "sauberen Kohle" noch immer als Rechtfertigung für den Bau neuer Kohlekraftwerke. Das verlängert den Fortbestand des fossilen Geschäftsmodells und bremst den Umstieg auf erneuerbare Energien – auch weil CCS-Kraftwerke noch unflexibler als herkömmliche Kohlekraftwerke auf Nachfrageschwankungen reagieren können.

Manche Kohlekraftwerke, die wie das britische Kraftwerk Drax neben Kohle auch Holz verbrennen, sollen über sogenannte BECCS-Verfahren (Bioenergy with CCS) sogar negative Emissionen erreichen. Die Idee: Bäume nehmen beim Wachsen aus der Atmosphäre CO2 auf. Werden sie verfeuert, wird dieses CO2 mit CCS dem Kreislauf entzogen. Fachleuten zufolge geht diese Rechnung nicht auf. Denn die im großen Maßstab angelegten Monokulturen mit schnell wachsendem Holz würden nicht nur intakte Wälder verdrängen, sondern auch sehr viel weniger CO2 speichern.

Zudem ist fraglich, ob sie so viel CO2 aufnehmen, wie durch Düngemitteleinsatz, Holzverarbeitung, Transport sowie die Zerstörung intakter Böden frei wird. Zusätzlich würde BECCS den Druck auf die weltweiten Bodenflächen weiter erhöhen, wenn sich Investoren im großen Stil Land für den Anbau von Biomasse aneignen. Kritiker weisen im Zusammenhang mit diesem "Land Grabbing" immer wieder auf die Verletzung traditioneller Nutzungsrechte und die Schlechterstellung der lokalen Bevölkerung hin, denen landwirtschaftliche Flächen zur Deckung des eigenes Bedarfs verloren gehen.  

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Kommentare

Habe den Abschnitt über CCS

Habe den Abschnitt über CCS gelesen: Überwiegend OK, danke!
Zwei Punkte möchte ich anmerken:

1.) Etwas zurückgehalten, aber eben doch noch klingt das alte "Grünen-Steckenpferd" (Vorschlag Oliver Krischers für ein "Kleines CCS-Gesetz") durch, dass CCS für prozessbedingte CO2-Emissionen (die angeblich nicht vermeidbar seien, was aber auch nicht unwidersprochen ist) sinnvoll sein könnte: "Rein technisch eignet sich CCS eher für die Stahl- und Zementindustrie, weil sie prozessbedingt CO2 schlechter vermeiden können."

Hierbei - wie auch beim "Biomasse-CCS" - bleibt das Kardinalproblem der ganzen unglückseligen CCS-Idee unbeachtet, nämlich dass das Verschwinden des CO2 aus der Atmosphäre und seine dauerhafte Verdrängung in sog. "Geologische Speicher" eine Fiktion ist, da diese "Speicher" nicht dicht halten können, was unabhängig davon ist, ob das CO2 aus Kohlekraftwerken, industriellen Prozessen oder Biomasse stammt.
Aussagekräftiger als alle Studien unabhängiger Wissenschaftler, die hierauf hinweisen, dürfte die von der CCS-Lobby eingebrachte und am 14. 01. 2014 vom EU-Parlament verabschiedete Pro-CCS-Resolution sein: Denn deren Hauptanliegen besteht (neben lukrativer finanzieller Ausstattung) darin, die Verantwortung für gefüllte geologische „Speicher“ vom Betreiber möglichst auf den Staat zu verlagern, der den „Speicher“ genehmigt hat. Dies Anliegen macht deutlich, dass die potentiellen Betreiber selber nicht an die „Sicherheit“ glauben, die sie andernorts behaupten.

Aus der Resolution:

"Das Europäische Parlament
24. nimmt die Bedenken einiger potenzieller CCS-Entwickler zur Kenntnis, die die Ansicht vertreten, dass die Anforderungen und Haftungsbedingungen, die ihnen für die geologische CO2 -Speicherung in von Mitgliedstaaten genehmigten Speicherstätten auferlegt werden, nicht quantifizierbar und übermäßig seien;

28. weist darauf hin, dass bei der Anforderung in der CCS-Richtlinie, nach der die Betreiber im Falle eines CO2 -Austritts Zertifikate abgeben müssen, die erforderlichen kostenintensiven Abhilfebemühungen nicht berücksichtigt werden; befürchtet, dass diese Verpflichtung ein weiteres Hindernis für die Weiterentwicklung von CCS darstellt; fordert die Kommission auf, in ihrer Bewertung der CCS-Richtlinie eine Überarbeitung vorzuschlagen;"

2.) "Das einzige Projekt ist ein kleiner Kraftwerksblock in Kanada, der mit Steuergeldern unterstützt wurde, um die Fördermenge in einem Ölfeld zu erhöhen." - Für Leser, die sich mit dem Thema noch nicht eingehend beschäftigt haben, sollte hier doch klargestellt werden, dass bei diesem Verfahren (auch "Enhanced Oil Recovery" EOR bzw. bei Gas EGR genannt) die Speicherung des CO2 nicht einmal beabsichtigt wird, sondern das CO2 lediglich zur Verstärkung der Ölförderung dient, wodurch im Endeffekt mehr CO2 in die Atmosphäre gelangt, als wenn das Kohlekraftwerk seine Abgase ohne jede Weiterbehandlung in die Luft lassen würde.

Gestatten Sie mir einige

Gestatten Sie mir einige Anmerkungen zu Ihrem Artikel:

".....scheidet Statoil vor Ort jährlich knapp eine Million Tonnen des Gases ab und presst es in Gesteinsformationen oberhalb des Gasfeldes, um die Zahlung von hohen CO2-Steuern zu vermeiden."
Tatsächlich kann man das auch positiv sehen. Das abgetrennte CO2 wird nicht in die Atmosphäre entlassen sondern im tieferen Untergrund gespeichert. Darüber hinaus wird Sleipner seit Jahren von verschiedenen wissenschaftlichen Instituten überwacht und erforscht. Dadurch wurde viel Know-how gewonnen, was auch anderen offshore-CO2-Speichern zugute kommt. Außerdem wurden bislang - und daran wird sich wohl auch nichts ändern - keine Leckagen entdeckt, trotz umfangreichen Monitorings.

"Doch es ist nicht sicher, ob Lagerstätten langfristig dicht bleiben, ob Gas diffus austreten kann, oder ob die Verschlüsse der Bohrlöcher angegriffen werden."
Die Forschungsergebnisse vieler CO2-Speicher sprechen dagegen. Auch die "natürlichen" Gasspeicher sind ja nicht leck sondern haben wenigstens Jahrtausende problemlos gehalten, ansonsten würden wir ja keine Gasspeicher mehr finden.
In der Tat sind die Bohrungen selbst mit ihren Bohrlochköpfen (well heads) die kritischsten Bereich, aber das hat man sehr gut im Griff.

"Bisher gibt es weder eine Technik zur Überwachung der CO2-Speicherstätten, mit der sich Leckagen systematisch aufdecken ließen, noch erprobte Verfahren, um solche Schäden zu beheben. "
Beides falsch! Selbstverständlich gibt es seit langem bewährte Techniken der Überwachung: Seismik, Geoelektrik und Gas-Geochemie. Die beste Technik ist allerdings die sorgfältige geologische Erkundung. Was man benötigt ist ein so genannter Cap-Rock über dem Gasspeicher, also eine Gesteinsschicht, die kein Gas nach oben hin durchlässt. Ohne diesen Cap-Rock würde keine Behörde einen solchen Speicher genehmigen.
Verfahren, um Leckagen an einem Bohrloch zu beheben gibt es, z.B. durch Druckerniedrigung im Reservoir oder durch Verpressen von Silikagelen um nur zwei zu nennen. Die Sanierung möglicher (!) Leckagen ist beispielsweise Thema des aktuellen MiReCOL Projektes (Mitigation and Remdiation of CO2 Leakage).
Ansonsten empfehle ich die Broschüre: Geologische CO2-Speicherung - was ist das eigentlich? (PDF, 4 MB)
https://www.boell.de/de/2015/06/02/co2-verpressung-probleme-aus-der-tiefe

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