4.189
Bearbeitungen
Änderungen
→Links & Online-Quellen
{{imho|[[Benutzer:Sebastian Pochert|Sebastian Pochert]]AG UuE TopNavigation}}{{KPA}}
'''CO<sub>2</sub>-Abscheidung und -Speicherung''' (engl. ''Carbon Capture and Storage'', auch ''Carbon Dioxide Capture and Storage'', kurz '''''CCS''''') bezeichnet die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO<sub>2</sub>) aus industriellen Prozessen sowie dessen anschließende Endlagerung, insbesondere in unterirdischen Speicherstätten. Durch die Einlagerung soll verhindert werden, dass das CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre gelangt, wo es als Treibhausgas wirktwirken könnte.
=Abscheidung=
Die Abtrennung kann unterschiedlichen industriellen Verfahren nachgeschaltet werden, z. B. nach der Branntkalk- oder Zementherstellung, einer Kohlevergasung (CO<sub>2</sub>-reduziertes IGCC-Kraftwerk), der Verbrennung von Kohle in Sauerstoffatmosphäre oder einer Abgaswäsche. Als mögliche CO<sub>2</sub>-Lager gelten zum einen geologische Formationen wie Erdöl- und Erdgaslagerstätten, salzhaltige Grundwasserleiter (Aquifere) oder Kohleflöze.
Zur Abtrennung des CO<sub>2</sub> könnte man nach der Entschwefelung eine Amin-Wäsche oder eine Carbonat-Wäsche installieren. Bei einem herkömmlichen Kohlekraftwerk entsteht aus 0,32 kg Steinkohle cadiesen Verfahren wird CO<sub>2</sub> unter anderem durch fein verteilte Chemikalien-Tröpfchen absorbiert. 0,88 kg Kohlenstoffdioxid und 1 kWh elektrischer Strom bei einem Wirkungsgrad von 38 %Im nächsten Schritt werden die Amine oder Hydrogencarbonate in einen Abscheider gelangen. Zur Erzeugung der gleichen Strommenge muss zusätzliche Kohle zur Erzeugung von Wärmeenergie für die Abtrennung von Kohlenstoffdioxid verwendet werden; dies verschlechtert den WirkungsgradDurch Erhitzen wird das absorbierte CO<sub>2</sub> wieder desorbiert.
==Abscheidung in Gas- und Dampf-Kombikraftwerken==
Ein modernes GuD-Steinkohlekraftwerk (Gas- und Dampf-Kombination, kurz GuD) hat einen Wirkungsgrad von durchschnittlich ca. 45 %, durch die Amin- oder Carbonatwäsche sinkt der Wirkungsgrad auf dann 30–35 %, was jedoch immer noch einen um bis zu 50 % höheren Kohleverbrauch für dieselbe Stromproduktion Energieausbeute bedeutet.
==Abscheidung in Kombikraftwerken mit integrierter Kohlevergasung==
Bei dieser Form der Energiegewinnung entsteht ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid. Wird dieses bei einem Druck von 60 bar komprimiert, lässt sich das CO<sub>2</sub> physikalisch beispielsweise in Wasser absorbierenoder bei entsprechender Temperatur (unter 20°C) verflüssigen.
Dies ist sinnvoll wird angewandt, um störendes CO<sub>2</sub> vor der Verbrennung des Wasserstoffs zu entfernen.
Um dieses Verfahren wirtschaftlich konkurrenzfähig gegenüber anderen Abscheidungsverfahren zu machen, müsste jedoch erst eine hocheffiziente Wasserstoffturbine entwickelt werden.
Berechnungen zu Folge zufolge hat diese Variante der CO2CO<sub>2</sub>-Abscheidung den geringsten Wirkungsgradverlust (< weniger als 10 Prozentpunkte% absolut), ist aber auch technisch noch kaum ausgereift und würde für eine Markteinführung am meisten finanzielle Förderung benötigen.
==Abscheidung im Oxyfuel-Verfahren==
Im Oxyfuel-Verfahren wird die stark zerkleinerte Kohle in einer Umgebung Atmosphäre aus reinem Sauerstoff (und CO<sub>2</sub> zur Temperaturregelung) verbrannt. Das dabei entstehende Rauchgas ist nicht kaum mit Luft-Stickstoff verdünnt und besteht im Wesentlichen aus CO<sub>2</sub> und Wasserdampf. Der Wasserdampf kann leicht kondensiert werden, sodass nach der Aufbereitung ein hochkonzentrierter CO<sub>2</sub>-Strom (Konzentration im Idealfall nahe 100 über 99%) übrigbleibtübrig bleibt. Das CO<sub>2</sub> kann dann verdichtet und zum Lager Endlager transportiert werden.
Auch beim Oxyfuelverfahren sinkt der elektrische Wirkungsgrad gegenüber einer Anlage ohne CO<sub>2</sub>-Abscheidung um ca. 10 Prozent% absolut, was je nach Wirkungsgrad des zugrundeliegenden Prozesses einem 30 bis 50 % höheren Kohlebedarf entspricht. Hauptenergieverbraucher ist in diesem Fall die Luftzerlegungsanlage für die SauerstoffproduktionSauerstoffgewinnung.
=Speicherung=
Als mögliche CO<sub>2</sub>-Lager gelten zum einen geologische Formationen wie Erdöl- und Erdgaslagerstätten, salzhaltige Grundwasserleiter (saline Aquifere) oder Kohleflöze. Auch eine Lagerung in der Tiefsee wurde untersucht.
==Unterirdische Lagerung==
Zur Speicherung wird eine unterirdische Lagerung in tiefen Sedimentgesteinen, deren Poren mit Salzwasser gefüllt sind, favorisiert. Für eine effiziente Lagerung sind Drücke und Temperaturen notwendig, wie sie in 800 Meter Tiefe und darunter herrschen. Bei diesen Drücken besitzt das CO<sub>2</sub> etwa die gleiche eine etwas geringere Dichte wie als das Wasser aber eine erheblich niedrigere Viskosität (fluidaler Zustand) und kann so Salzwasser verdrängen und zusätzlichen Raum schaffen. Ein gewisser Teil des CO<sub>2</sub> (in 1000 Meter Tiefe und 40° C etwa 20 kg CO<sub>2</sub> pro m<sup>3</sup> Wasser) würde sich in salzhaltigem Wasser lösen. (Enick & Klara 1990, Carroll & Mather 1992, Portier & Rochelle 2005). Das so fixierte CO<sub>2</sub> könnte als Gas aber wieder freigesetzt werden, falls die Tiefenwässer irgendwo aufsteigen und der Druck damit fällt.
==Lagerung im Meer==
Kohlenstoffdioxid kann durch Pipelines oder Rohre, die von Schiffen ins mehr Meer ragen, in viele hundert Meter unter der Meeresoberfläche gepumpt werden.
Je nach Druck und Konzentration kann das CO<sub>2</sub> mit dem Meerwasser Kohlensäure bilden oder legt sich als CO<sub>2</sub>-See, bestehend aus flüssigem CO<sub>2</sub>, auf dem Meeresboden Meeresgrund ab. Diese Möglichkeit der Endlagerung wird kaum noch weiter erforscht.
=Chancen=
* CO<sub>2</sub>, das der Atmosphäre entzogen wirdbzw. gar nicht erst in diese gelangt, kann nicht (mehr ) als Treibhausgas wirken.* Der globale Ein globaler Klimawandel kann könnte so gegebenenfalls gebremst und verzögert werden.* In fast erschöpften Erdöllagerstätten Erdöl- und/oder Erdgaslagerstätten könnte man durch druckgelagertes CO<sub>2</sub> den Förderdruck erhöhenund so zu einer höheren Ausbeute führen.::In Erdölfeldern wird dies bereits angewandt (Enhanced Oil Recovery). In Erdgasfeldern würde sich das Verfahren nur durch das Abstoßen teurer CO<sub>2</sub>-Zertifikate rentieren.
=Kritik=
* Maßnahmen zur Energieeinsparung UBA (Umweltbundesamt) (2006): Technische Abscheidung und Verbesserung der Energieeffizienz* Ausbau Speicherung von CO<SUB>2</SUB> – nur eine Übergangslösung. Positionspapier des Umweltbundesamtes zu möglichen Auswirkungen, Potenzialen und weitere Erforschung der erneuerbaren Energien* biologische SequestrierungAnforderungen. Berlin: Umweltbundesamt.UBA-Texte 04/06