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Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop 28.10.10 Machbarkeit der CO2- Speicherung in Deutschland (on-shore) - geologisches.

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1 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Machbarkeit der CO2- Speicherung in Deutschland (on-shore) - geologisches Potenzial -juristische Vorgaben Machbarkeit der CO2- Speicherung in Deutschland (on-shore) - geologisches Potenzial -juristische Vorgaben Institut für Geowissenschaften Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Andreas Dahmke

2 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Machbarkeitsaspekt: Geologisches Potenzial IZ Klima, 2009; CO2CRC, mm Schilfsandstein (Stuttgart Formation, Keuper; Ketzin)

3 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Eigenschaften von CO 2 Bielinski, 2007; Span und Wagner 1996; Fenghour et al. 1998, CO2CRC 2007 Druckzunahme mit der Tiefe: 1 bar = 10 m Wassersäule Geothermischer Gradient: 0.3°C pro 10 m Tiefe

4 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Eigenschaften von CO 2 Bielinski, 2007; Span und Wagner 1996; Fenghour et al Geeignete in-situ Bedingungen: > 73.8 bar daher auch > °C gespeichert im überkritischen Zustand, wegen Speichervolumen Dichte CO 2 < Dichte Wasser (Brine), d.h. CO 2 hat Auftrieb Standortkriterien > 800 m Tiefe (wegen Effektivität) gut durchlässige, poröse Speicherschicht ( m 2, 15-25%) undurchlässige Deckschicht notwendig (< m 2) und möglichst hoher kapillarer Eindringdruck (auch f(C org ))

5 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Kapillarität & kapillarer Eindringdruck Kapillare Steighöhe:

6 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop CO 2 -Speicherpotenziale in Deutschland Saline Strukturen Speicherpotenzial: ca Gigatonnen (nach BGR) Kohlenwasserstofflagerstätten Speicherpotenzial: ca. 2,2 Gigatonnen (nach BGR)

7 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Geologische Potenziale für CCS in Deutschland WICEE, 2007; BGR 2006 CO2-Emissionen (Strom) in Deutschland: > 300 Mt/a Bsp. Schwarze Pumpe: 1600 MW 5.2 Mt/a Speicheroptionen Deutschland

8 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop derzeitige Speicherkapazitätangaben Deutschland 2003 (May et al., 2003) 33 +/- 10 Milliarden t CO (May et al. 2005) 20 +/- 8 Milliarden t CO (Knopf et al., 2010) 9,3 Milliarden t CO 2 (50% Wahrscheinlichkeit) nur 6 Standorte mit Speicherkapazität > 400 Millionen t CO 2 Problem: Bestimmung der Speichereffizienz (min: 0,03; mittlere: 0,13, max: 0,35)

9 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Fazit - geologisches CO2-Speicherpotenzial in Deutschland kann für eine Breite CCS- Anwendung limitierend sein - das knappe Gut der geologischen Speicherkapazität wird durch politische Entscheidungen von Bundesländern (ohne jegliche fundierte Standortforschung) weiter entscheidend verkleinert

10 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Machbarkeitsaspekt: Geologische Sicherheit und juristische Vorgaben….. In den USA wird seit den 70er Jahren CO 2 zur verbesserten Ölausförderung in Öllagerstätten verpresst. Dafür werden ca. 35 Mio. t CO 2 jährlich über ein rd km langes Pipeline-Netz transportiert. Durchmesser:76 cm / 30 zoll Länge: 800 km Druck: ca. 130 bar Kapazität:19 Mio. t CO 2 pro Jahr Durchmesser:51 cm / 20 zoll Länge: 350 km Druck: ca. 130 bar Kapazität:7 Mio. t CO 2 pro Jahr Durchmesser:51-61 cm / zoll Länge: 660 km Druck: ca. 130 bar Kapazität:10 Mio. t CO 2 pro Jahr Durchmesser:36 cm / 14 zoll Länge: 330 km Druck: ca. 130 bar Kapazität:5 Mio. t CO 2 pro Jahr Quelle: RWE/DEA

11 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Juristischer Anspruch und geomethodisches Potenzial Richtlinie 2009/31/EG des Europäischen Parlamentes vom In Artikel 4 der Richtlinie wird ausgeführt: Die Eignung einer geologischen Formation für die Nutzung als Speicherstätte wird durch Charakterisierung und Bewertung des potenziellen Speicherkomplexes und der umliegenden Gebiete nach Anhang I der RL bestimmt. Eine geologische Formation wird nur dann als Speicherstätte gewählt, wenn unter den geplanten Nutzungsbedingungen kein erhebliches Risiko einer Leckage und kein erhebliches Risiko für die Umwelt oder die Gesundheit besteht

12 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Zhang et al., 2004

13 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop CCS-Machbarkeit unter dem Aspekt: konkurrierende Nutzung tiefe Geothermie: trotz: - i.d.R. geringe geothermische Gradienten, - Bedeutung der Wärmeversorgung abnehmend, da z.T. heute schon Überangebot - gute Alternativen: Dämmung, Solarthermie mit flacher Geothermie - in Nachbarschaft zu CO2-Verpressungsgebieten ist tiefe Geothermie generell möglich. Druckluftspeicher: trotz: - geologische Eignung ist z.T. genauso zu prüfen wie CO2-Speicherung, ähnliche Risiken - Technik absolut am Entwicklungsbeginn - in Nachbarschaft zu CO2-Verpressungsgebieten ist tiefe Druckluftspeicherung generell möglich. Dringender Bedarf an länderübergreifender (?) unterirdischen Raumplanung

14 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Fazit: Machbarkeit vor dem Hintergrund der juristischen Vorgaben -die derzeitigen gesetzlichen Vorgaben in Bezug auf die Leckage aus dem Speicherkomplex sind methodisch nicht zu erfüllen und bedürfen einer klaren Kommentierung zur Auslegung -die auf das Schutzgut bezogenen Vorgaben sind ambitioniert (d.h. kostenintensiv) aber realisierbar - dringende Basis für eine breite Einführung von CCS ist die Erstellung einer Raumplanung für den unterirdischen Wirtschaftsraum

15 Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop Persönliches Fazit zur Rolle von CCS in Deutschland -vor dem Hintergrund der sich abzeichnenden Klimaverändeerung ist CCS eine der wenigen kurzfristig und quantitativ relevanten globalen Eingriffsoptionen - der Einsatz von CCS in Deutschland ist global hinsichtlich des Klimas nicht relevant, die Entwicklung der CCS-Technologie einschließlich Sicherheitsstandards sollte aber eine ethische Notwendigkeit für eine führende Industrienation sein - aus geologischer Sicht und in Relation zu akzeptierten Technologierisiken ist CCS nach ausreichender Erkundung und sachgerechter Ausführung unbedenklich für die relevanten Schutzgüter Grundwasser, Boden, Flora und Fauna (inkl. Mensch) -CCS darf aber auch in Deutschland kein Argument für den verzögerten Ausbau einer ökologisch nachhaltigen Energiewirtschaft sein


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