Kohle 03.10.2008, 19:37 Uhr

Auf dem Weg zum Clean-Coal-Kraftwerk  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 2. 10. 08, mg – Wegen der Emission von Kohlendioxid stehen Kohlekraftwerke in der Kritik. Betreiber und Anlagenhersteller arbeiten daher an Verfahren, das CO2 aus den Prozessen abzutrennen und unterirdisch zu lagen. In Deutschland werden Prototypen und Pilotanlagen geplant und gebaut.

Die Einhaltung stringenter Klimaschutzziele verlangt nach neuen Lösungsansätzen. Denn nach Schätzungen der Internationalen Energieagentur (IEA), Paris, wird der weltweite Energieverbrauch in den nächsten zwei Jahrzehnten um fast 60 % wachsen. Trotz eines steigenden Anteils erneuerbarer Energien werde der Verbrauch fossiler Energieträger im Energiemix die zentrale Rolle einnehmen, so die IEA. Vor dem Hintergrund der Notwendigkeit einer Klimagasreduktion nimmt die fossile Stromerzeugung daher eine herausragende Stellung ein.

Hersteller von Kraftwerken und Energieversorgungsunternehmen stehen in der Pflicht, Kohlekraftwerke möglichst umweltschonend zu gestalten und zu betreiben. „Um die CO2-Emissionen zu senken, gilt es zum einen, die Effizienz im bestehenden Kraftwerkspark und bei Neuanlagen zu steigern, und zum anderen, Kohlendioxid aus Kraftwerken abzutrennen und sicher zu lagern“, betont Dr. Christiane Schmid vom Business Development der Siemens Fuel Gasification Technology GmbH in Freiberg.

Bereits seit einigen Jahren laufen weltweit Bemühungen, die so genannte Carbon-Capture-and-Storage(CCS)-Technologie umzusetzen. In Abhängigkeit vom eingesetzten Kraftwerkstyp gibt es drei unterschiedliche technische Ansätze zur CO2-Abtrennung:

– die Kohlevergasung in IGCC-Anlagen (IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle) mit der Abtrennung vor der Verbrennung (Pre Combustion Capture),

– die Abtrennung des CO2 aus dem Rauchgas hinter einem konventionellen Kraftwerk (Post Combustion Capture) und

– das Oxyfuel-Verfahren für Dampfkraftwerke.

Statt mit Luft, wie in herkömmlichen Dampfkraftwerken, wird die Kohle beim Oxyfuel-Verfahren mit reinem Sauerstoff verbrannt. Dadurch wird die Entstehung von Stickoxiden vermieden. Das Rauchgas besteht überwiegend aus Kohlendioxid und Wasserdampf. Durch Abkühlung und Kondensation des Wassers lässt sich das CO2 dann abtrennen. Zur Weiterentwicklung dieses Verfahrens betreibt das Energieversorgungsunternehmen E.on eine Pilotanlage im englischen Ratcliff. Vattenfall will noch in diesem Jahr am Standort Schwarze Pumpe eine Pilotanlage in Betrieb nehmen.

Am weitesten entwickelt ist die IGCC-Technologie, die, sobald die Marktreife erreicht sein wird, RWE auch zur Nachrüstung bestehender Kraftwerke nutzen will. Am Standort Goldenbergwerk in Hürth plant RWE bis Ende 2014 die Errichtung einer 450-MW-Anlage mit integrierter Kohlevergasung, CO2-Abtrennung, -Transport und -Speicherung. Die Kosten werden auf 2 Mrd. € veranschlagt, wovon RWE 1 Mrd. € bereitstellen will. Darüber hinaus fordert RWE-Vorstandsvorsitzender Dr. Jürgen Großmann „eine breite Unterstützung und auch eine angemessene Förderung“ ein.

Rund 90 % des im Kraftwerksprozess entstehenden CO2 sollen abgetrennt und in tiefe Gesteinsschichten verpresst werden. RWE Dea will potenzielle Speichergesteine in Schleswig-Holstein erkunden. Um das Kohlendioxid vom rheinischen Kraftwerksstandort dorthin zu transportieren, plant das Unternehmen eine „Klimaschutz-Pipeline“. „Für den Transport von CO2 ist eine Pipeline die sicherste und wirtschaftlichste Variante“, erklärt Georg Schöning, Vorstandsvorsitzender der RWE Dea. Das Raumordnungsverfahren für die Trasse soll noch in diesem Jahr eingeleitet werden.

Allein in Deutschland wird die Kapazität für die CO2-Speicherung auf 30 Mrd. t geschätzt – beim heutigen Ausstoß deutscher Kohlekraftwerke von jährlich 350 Mio. t CO2 ausreichend für fast 100 Jahre. Das mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnete Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) der UNO veranschlagt die weltweite Speicherkapazität auf bis zu 900 Mrd. t CO2 in Öl- und Gaslagerstätten und 1000 Mrd. t , vielleicht sogar 10 000 Mrd. t Kohlendioxid in so genannten salinen Aquiferen – mit Salzwasser vollgesogenen Sandsteinen.

In Ketzin betreibt das GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) das Projekt CO2Sink, mit dem seit Frühsommer 2008 zwei Jahre lang 60 000 t Kohlendioxid in der Tiefe gespeichert werden sollen. Das Gas löst sich im salinen Aquifer – ähnlich wie es sich bei CO2-Sprudlern im Mineralwasser löst – und wird dann im Porenraum der Sandsteine gehalten. Über die Zeit hinweg fällt es immer mehr als Mineral aus, nach tausenden Jahren entstehen Kalk, Magnesit und Siderit. Siemens unterstützt CO2Sink, obwohl „die Lagerung von CO2 ¿ zwar auch in Zukunft nicht zu unseren Kernkompetenzen gehören“ wird, wie Günther Haupt von Siemens Energy betont, doch weil der Bau von Kohlekraftwerken als wichtiger Teil des Geschäfts auf eine Lösung dieses Problems angewiesen sei.

Bei den heutigen Kosten für Zertifikate im Emissionshandel nach dem Kyoto-Protokoll von unter 20 $ je 1 t Kohlendioxid lohne sich Abtrennen, Transport und Speicherung von Kohlendioxid nach Ansicht des IPCC noch nicht. Aber bei einer staatlichen Förderung oder einer CO2-Steuer von 0,02 $/kWh bis 0,03 $/kWh würde sich die Technologie bereits bezahlt machen – wobei allerdings der Strompreis um 20 % steigen würde. ECKART PASCHE

Zur CO2-Abtrennung gibt es drei unterschiedliche technische Ansätze

Von Eckart Pasche
Von Eckart Pasche

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