Direct Air Capture: CO2 aus der Luft zu saugen, ist an verschiedenen Orten unterschiedlich sinnvoll und teuer

Unter dem Begriff Direct Air Capture, kurz DAC, sammeln sich Technologien, die aus der ganz normalen Umgebungsluft das enthaltene CO2 herausfiltern. DAC entzieht also der Atmosphäre das Treibhausgas. Es gilt damit als sehr wichtige Technik, um dauerhaft den Klimawandel begrenzen zu können.

Kein Wunder, dass ein Unternehmen wie die Schweizer Climeworks AG am 9. Juli berichten konnte, eine weitere Finanzierungsrunde mit 162 Mio. $ abschließen zu können. BigPoint Holding und Partners Group haben damit laut Unternehmen den für 2025 bisher größten Betrag in Kohlenstoffabscheidetechnologie investiert. Mittlerweile hat Climeworks nach eigenen Angaben über 1 Mrd. $ eingesammelt. Und das Unternehmen hat Anlagen gebaut wie jene namens Orca 2021 in Island (s. Bild).

Ein flächendeckender Ausbau mit Direct Air Capture ist nicht zielführend

Wie schnell diese Technik wirklich in der Praxis Fuß fassen kann, hängt entscheidend vom Preis ab: Wie viel kostet es, 1 t CO2 aus der Luft zu holen? Das hängt gravierend vom Ort und vom Wetter ab. Diesen Zusammenhang hat jetzt ein Forschungsteam des Forschungszentrums (FZ) Jülich herausgefunden. Und gleich eine Deutschlandkarte erstellt: Wo wären für DAC-Anlagen die attraktivsten Standorte?

Weil das so ist, so das FZ Jülich in einer Mitteilung, sei „ein flächendeckender, pauschaler Ausbau von DAC wirtschaftlich kaum sinnvoll“. In der Studie haben die Fachleute alle 11.000 deutschen Gemeinden betrachtet. Wie beeinflussen Temperatur, Luftfeuchtigkeit und das Potenzial für Wind- und Solarenergie Leistung und Kosten von DAC-Anlagen?

Das Computermodell, das sie nutzten, kann stundengenau das Zusammenspiel von Wetter, Ökostromversorgung und Betrieb der Anlage abbilden. Der Fokus lag dabei auf sogenannten Inselanlagen. Das heißt: Die DAC-Anlagen arbeiten vollständig unabhängig vom Stromnetz mit Wind- oder Solarstrom, der vor Ort für sie erzeugt wird. Denn ohne Ökostrom wäre es keine grüne Technik.

Direct Air Capture: Alle Methoden laut FZ Jülich sehr energieintensiv

„Zwei Technologien gelten als besonders aussichtsreich“, erklärt Henrik Wenzel von der Jülicher Systemanalyse. „Zum einen das feststoffbasierte Adsorptionsverfahren (LT-DAC), das für die Regeneration der Filtermaterialien vergleichsweise niedrige Temperaturen von etwa 110 °C benötigt.“

Hinzu kommt das Flüssiglösungs-Absorptions-Verfahren (HT-DAC), das höhere Temperaturen von etwa 900 °C erfordere. „Beide Methoden sind jedoch energieintensiv, weshalb ihre Integration in ein erneuerbares Energiesystem sorgfältig geplant werden muss“, gibt der Wirtschaftsingenieur zu bedenken.

Energieaufwand je nach gewählter Technologie für Direct Air Capture verschieden

Die Auswertungen zeigten laut FZ Jülich „deutliche Unterschiede“. Ganz wichtig dabei: Wie viel Strom verbraucht die Anlage denn eigentlich selbst? Denn auch diese Energie kostet ja Geld. Laut Studie schwankt der Energiebedarf von DAC-Anlagen in Deutschland im Jahresverlauf teils um mehr als 100 %  – vor allem durch Temperaturschwankungen und unterschiedliche Luftfeuchtigkeit.

„Selbst im Laufe eines einzelnen Tages kann der Energiebedarf von DAC-Anlagen bis zu 80 % variieren“, so Wenzel. Den Unterschied macht die jeweilige DAC-Technik aus: Bei besonders hoher Luftfeuchtigkeit verbrauchen LT-DAC-Anlagen deutlich mehr Energie, HT-DAC-Anlagen hingegen profitierten von feuchterer Umgebungsluft.

In den USA hat sich jüngst gezeigt, dass auch durch eine gute Kombination von Technologien, DAC-Verfahren günstiger werden können: Forschende der Georgia Tech School of Chemical and Biomolecular Engineering verknüpften geschickt DAC mit der Regasifizierung von Flüssigerdgas (LNG).

Kosten liegen bei zwischen 200 € bis 1000 € pro Tonne

Am wirtschaftlichsten sind laut Studie Standorte im Norden Deutschlands. Hintergrund: Es gibt dort viel Windenergie. Das verspricht ausreichend günstigen Ökostrom. Abhängig vom Standort und der Technologie können laut FZ Jülich die CO₂-Entnahmekosten im Jahr 2045 zwischen knapp 200 €/t und über 1000 €/t variieren. Welches der beiden untersuchten DAC-Verfahren am geeignetsten ist, lässt sich pauschal nicht sagen. „Beide Verfahren sollten dementsprechend weiterentwickelt werden“, so Thomas Schöb, Leiter des Bereichs Energiesystemtransformation am FZ Jülich.

Dass DAC-Anlagen wohl teurer sind als ursprünglich mal gedacht, hatte die schweizerische ETH in Zürich schon vor einem Jahr in einer Studie gezeigt. „Unsere Studie zeigt, dass der Standort entscheidend ist, wenn wir CO₂ effizient aus der Luft entfernen wollen“, erklärt Schöb. Für sinnvollen Einsatz sei es unerlässlich, die regionalen Wetterbedingungen und Energiepotenziale detailliert zu analysieren. Die Studie macht daher auch deutlich: Solche Lösungen müssten genau geplant werden.