CCS – ein Beitrag für den Klimaschutz? Eine ökologische und sozio-ökonomische Bewertung Dr. Daniel Vallentin Forschungsgruppe Zukunftsfähige Energie- und Mobilitätsstrukturen Informationsveranstaltung CCS – Risiken und Nebenwirkungen B90/Grüne Landtagsfraktion Brandenburg

Das Wuppertal Institut 1991 gegründet unter Leitung von Prof. Dr. Ernst Ulrich von Weizsäcker Leitung heute durch Prof. Dr. Uwe Schneidewind Ca. 171 Mitarbeiter (2/3 Wissenschaftler) aus den Disziplinen Natur- und Umweltwissenschaften, Geographie, Systemwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Planungswissenschaften, Politik-, Rechts- und Wirtschafts- wissenschaften Sozialwissenschaften 2004 Büro Berlin 2005 UNEP Center CSCP

3 17. April 2010: CO 2 -Abscheidung Technologische Optionen Konventionelles Dampfkraftwerk Rauchgasreinig. Kohle Luft CO 2 - Abtrennung CO 2 Post-Combustion CO 2 Capture (Dampfkraftwerke) O2O2 CO 2 Kohle Rauchgas- reinigung KondensationKessel Vergasung Gasreinigung CO 2 - Abtrennung CO 2 Kohle IGCC- Prozess (Kohle) o. NGCC- Prozess (Gas) H2H2 Luft/O 2 Ewers, Renzenbrink, VGB PowerTech 4/2005 Oxyfuel-Prozess (Kombikraftwerke oder konv. Kraftwerke) Pre-Combustion CO 2 Capture (Kombikraftwerke/IGCC) GuD

4 CO 2 -Transport und -Speicherung

CO 2 -Speicherung Speicherkapazität in Deutschland – hohe Unsicherheiten WI-Basis: Jährlich einzuspeicherndes CO 2 : 454 Mt Reichweite von ca. 12 Jahren

6 CO 2 -Speicherung und Infrastruktur Speicherorte und Emissionsquellen in Deutschland Quellen/Senken-Abgleich wichtig Infrastrukturaufwand-Ermittlung Erkundung und Analyse potenzieller Speicherorte essentiell

7 17. April 2010 Zeitliche Verfügbarkeit von CCS

8 Pilot- und Demonstrationsprojekte in Deutschland Quelle: Post Combustion: E.On plant bzw. betreibt sieben Pilotprojekte zur Entwicklung der Post Combustion-Technologie; Pilotanlage Staudinger 2009 in Betrieb genommen RWE: Pilotanlage am KW Niederaußem wurde im August 2009 in Betrieb genommen; 300 kg CO 2 /h Vattenfall: Nachrüstung von Post Combustion-Verfahren an Braunkohlekraftwerk in Jänschwalde (Lausitz), 250 MW el ; Inbetriebnahme 2015 Oxyfuel: V attenfall: Errichtung einer 30 MW th Demoanlage durch Vattenfall in der Lausitz 2008; 250 MW e l-Oxyfuel-Kessel am Braunkohlekraftwerk in Jänschwalde; perspektivische Einlagerung in unterirdischem Gasspeicher; derzeit Erkundung von zwei Lagerstätten in Ost-Brandenburg, Beeskow Pre-Combustion: RWE: IGCC-Projekt in Hürth, 450 MW el (brutto) / 330 MW el (netto), wurde vorerst gestoppt; CO 2 -Einbringung war in Schleswig-Holstein geplant CO 2 -Lagerung: C O 2 SINK: CO 2 -Speicherung in salinem Aquifer in Ketzin (Brandenburg); Einlagerung von ca t CO 2 in m Tiefe; unterstützt durch EU- Kommission und CSLF

9 Quelle: CCS – Gegenstand gesellschaftlicher Kontroverse Verbreitertes Akteursspektrum seit RECCS-Studie 2007 Umweltverbände Parteien (Bundesebene) Bundesministerien (BMWi, BMU/UBA, BMF) Wissenschaftliche Beratungsgremien Industrie/Verbände RECCS Plus-Studie 2010 Kirchen Parteien (Landesebene) Bundesrat + Landesregierungen (v.a. Energie- und Speicherregionen) Kommunalgremien in Speichergebieten Stärkere Ausdifferenzierung der Positionierungen Stärkere Vertretung regionaler/kommunaler Interessen

10 Quelle: Aktuelle Akteurskonstellation für CCS in Deutschland 3.4 Treibende Kräfte und Haltung relevanter Gruppen zu CCS Positiv Negativ Neutral SPD Bund+ Brdb. SPD Bund+ Brdb. CDU Bund + NRW CDU Bund + NRW FDP Bund + NRW FDP Bund + NRW Linke Bund Linke Bund B90/G rüne Bund B90/G rüne Bund CDU SH CDU SH FDP SH FDP SH Linke Brdb. Linke Brdb. Öko- Institut PIK FZ Jülich IZT SRU TAB WB GU Rat f. nach- haltige Ent- wicklung UBA DGB BDI + BDEW + DEBRIV BDI + BDEW + DEBRIV IG BCE + Wirt- schafts- vereini- gung Stahl IG BCE + Wirt- schafts- vereini- gung Stahl Kirchen -kreise/ BIs Kirchen -kreise/ BIs WWF Ger- man- watch NABU DUH BUND + Green- peace + Robin Wood Politik Beratungsgremien IndustrieWissenschaft NROs/Intessen- verbände/Kirchen Komm -unal- vertr.

11 Ökologische Bewertung Verminderung der THG-Emissionen mit CCS (2020,2025,2050) Erzielbare THG-Minderung: %CO 2 äquiv. (in Ausnahmefällen 95%)

12 Ökologische Bewertung Vergleich THG-Minderungen CCS - Erneuerbare

13 Ökonomische Bewertung Vergleich Braunkohlekraftwerk-Erneuerbare Erneuerbare sind zwischen konkurrenzfähig mit CCS AC: hoher Energieträgerpreis; geringer Zertifikatepreis CA: geringer Energieträgerpreis; starker Anstieg Zertifikatepreis

14 Langfristszenarien von CCS und EE in Deutschland Vergleich CCS-EE/KWK

15 Alternative Nutzungsfelder für CCS Große industrielle Punktquellen CO 2 -Abtrennung auch bei anderen großen Punktquellen möglich Stahlwerke Zementindustrie Chemische Industrie Mineralöl- und Gasraffinerien Vorteil: CO 2 liegt sehr konzentriert vor und kann effizienter abgetrennt werden Quelle: WI 2009 (Nachrüstung von CCS in NRW) Beispiel: NRW

16 Alternative Nutzungsfelder von CCS CCS bei Biomasseanlagen Grundidee Pflanzen entnehmen während des Wachstums CO 2 aus der Atmosphäre Nutzen der Pflanzen zur Energieerzeugung Abtrennung und Speicherung des CO 2 als Resultat des gesamten Prozesses: negative Emissionen Einsatzfelder Stromerzeugung in Dampfkraftwerken Zufeuerung (Co-Firing) bereits jetzt schon (Niederlande: 10%) Upscaling nötig (derzeit maximal 30 MW el ) Wirkungsgrad derzeit bei etwa 20% Wärmeversorgung von Objekten (Heiz[kraft]werke) Treibstofferzeugung Industrie und Brennstoffumwandlung

CCS auf internationaler Ebene Schlüsselmärkte in Asien und den USA IEA 2009

18 Fazit (1) Für den Einsatz von CCS ist noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsaufwand notwendig Der mögliche kommerzielle Einsatzpunkt der gesamten CCS-Kette wird zunehmend in Richtung 2030 verlagert Das Akteursspektrum hat sich insbesondere um politische und gesellschaftliche Akteure aus den Speicherregionen erweitert Akzeptanzfragen spielen daher eine entscheidende Rolle für eine mögliche Nutzung der Technologie

19 Fazit (2) Speicherpotenzial ist ausreichend, unter konservativen Annahmen jedoch begrenzt; Sicherheitsrisiken müssen vor einer Nutzung ausgeräumt werden Langfristszenarien zeigen: Energiepolitische Ziele von EU und Dtl. lassen wenig Spielraum für CCS Werden die Laufzeiten von AKWs verlängert, verringert sich das Umsetzungsfenster von CCS deutlich Daher: CCS ist in Deutschland vorrangig für industrielle CO 2 -Quellen und langfristig in Kombination mit Biomasse relevant Auf internationaler Ebene ist die Relevanz von CCS möglicherweise höher; detaillierte Analysen zu möglichen Schlüsselmärkten liegen noch nicht vor

Daniel Vallentin Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Update RECCS Plus erscheint in Kürze

21 5. Technikbewertung: Speicher und Infrastruktur CO 2 -Speicherstruktur und Vorgänge im Untergrund Quelle: Umweltbundesamt

22 Ökologische Bewertung Weitere Umweltwirkungen (Bsp. Steinkohle-KW) Quelle: Wuppertal Institut / DLR / ZSW / PIK 2007 (RECCS-Studie) Nicht mittels LCA beurteilt: MEA-Salze sind als Sonderabfälle einzustufen. Der Kühlwasserverbrauch erhöht sich um 30%. Erheblich erhöhte Nutzung endlicher fossiler Ressourcen.

23 Langfristszenarien von CCS und EE in Deutschland Angenommene Anzahl CCS-Kraftwerke/CO 2 -Emissionen Stromsektor

24 Stromgestehungskosten Erneuerbare im Vergleich

25 Langfristszenarien von CCS und EE in Deutschland Abzuscheidende Mengen CO 2

26 4. CCS für andere Prozesse und Biomassenutzung Biomasse-CCS in Szenarien Quelle: Bellona 2008

Quelle: Climate Research Unit 2008 Jährliche globale Durchschnittstemperaturen von 1850 bis 2007 im Verhältnis zum Mittelwert von (Mittellinie), basierend auf Messdaten Temperaturänderungen in der Vergangenheit Die vergangenen 160 Jahre

Weltweite Kohleförderung und -reserven Quelle: LBST 2008 (Vortrag Öl, Gas und Kohle, Wuppertal)

Quelle: BMWi % Fossile Energieimporte nach Deutschland Hohe Abhängigkeit

Quelle: BMWi 2009 CO 2 -Emissionen Ausgewählte Regionen im Vergleich Asien/Ozean. Nordamerika Europa/OECD Mittlerer Osten

31 Langfristszenarien von CCS und EE in Deutschland Angenommene Anzahl CCS-Kraftwerke/CO 2 -Emissionen Stromsektor

32 Speicher und Infrastruktur Hohe Infrastrukturanforderungen ab 2020 Beispiel NRW-CCS Abscheidung von CO 2 bei allen in den kommenden Jahren in Betrieb gehenden Kohlekraftwerken in NRW ab 2020 CO 2 -Minderungsanforderung: -80% bis 2050 (Basis 1990) Abzuscheidendes CO 2 : Ca. 130 Mt/a Bau von 11 Pipelines entlang bereits vorhandener Erdgastrassen; Gesamtlänge: km

33 Speicher und Infrastruktur Hohe Infrastrukturanforderungen ab 2020 Beispiel NRW-CCS Abscheidung von CO 2 bei allen in den kommenden Jahren in Betrieb gehenden Kohlekraftwerken in NRW ab 2020 CO 2 -Minderungsanforderung: -80% bis 2050 (Basis 1990) Abzuscheidendes CO 2 : Ca. 130 Mt/a Bau von 11 Pipelines entlang bereits vorhandener Erdgastrassen; Gesamtlänge: km

34 CO 2 -Speicherung Voraussetzungen für CO 2 -Speicherung Quelle: Höller 2009 Speichergesteine: Karbonate und Sandsteine Wichtige Eigenschaften: Undurchlässige Deckschicht Porosität Permeabilität Lagerung zwischen 800 m und m Tiefe im superkritischen Zustand möglich

35 Ökonomische Bewertung Vergleich Erdgas (GuD)-Kraftwerk-Erneuerbare Erneuerbare sind bereits um 2020 konkurrenzfähig AC: hoher Energieträgerpreis; geringer Zertifikatepreis CA: geringer Energieträgerpreis; starker Anstieg Zertifikatepreis