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Maßnahmen
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Gibt es "CO2-arme" Kohlekraftwerke? |
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| Katja Pietzner / Manfred Fischedick |
Stellenwert der deutschen Kohlekraftwerke
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Wird es in Zukunft "CO2-arme" Kohlekraftwerke geben? Hier: Braunkohlekraftwerk in Grevenbroich 2008. Foto: AP
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In Deutschland wird fast die Hälfte (44 Prozent) der Stromproduktion durch die Verbrennung von Braun- und Steinkohle erzeugt und damit auch das für den Klimawandel mit verantwortliche Gas Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre freigesetzt. Kohlekraftwerke produzieren mehr als ein Drittel aller CO2-Emissionen in Deutschland. In keinem anderen Bereich, wie zum Beispiel dem Verkehr oder in privaten Haushalten, werden mehr CO2-Emissionen freigesetzt.
Kohlekraftwerke sind heute in Deutschland zum einen elementar für die Erzeugung von Strom, gleichzeitig spielen sie eine gewichtige Rolle bei der Beschleunigung des Klimawandels. Vor dem Hintergrund der zu erreichenden Klimaschutzziele besteht demnach gerade hier ein hoher Handlungsbedarf. Neben der Verbesserung des Wirkungsgrades ist dabei aktuell vor allem die Errichtung so genannter "CO2-armer" Kraftwerke in der Diskussion.
Was sind "CO2-arme" Kohlekraftwerke?
Hinter der Bezeichnung "CO2-armes" Kohlekraftwerk verbirgt sich eine Reihe von neuen Technologien zur Stromerzeugung, mit deren Hilfe man die Freisetzung des klimaschädlichen Gases Kohlendioxid bei der Verbrennung von Kohle weitgehend vermindern kann . Dies erfolgt je nach Technologie durch die Abtrennung von Kohlendioxid vor oder nach der Verbrennung der Kohle. Das CO2 wird aus den Rauch-, Brenn- oder Industriegasströmen mit Hilfe verschiedener Verfahren abgetrennt. Anschließend muss es dann langfristig in geeigneten geologischen Lagerstätten (z.B. tief gelegene Salzwasser führende Aquifere) verwahrt werden. Mit dem Ergebnis, dass das bei der Verbrennung von Kohle freigesetzte CO2 nicht mehr vollständig in die Atmosphäre gelangt, sondern der Großteil unterirdisch gespeichert wird. International werden diese Technologien zur Abtrennung und Speicherung des CO2 üblicherweise als Carbon Capture and Storage, kurz CCS-Technologien, bezeichnet. Im Folgenden wird detaillierter erläutert, was sich hinter der Bezeichnung CO2-"armes" Kohlekraftwerk verbirgt.
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Zur Person |
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Katja Pietzner
geb. 1977, Studium der Sozialwissenschaften; derzeit wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe "Zukünftige Energie- und Mobilitätsstrukturen" am Wuppertal Institut. Ihre Forschungsschwerpunkte: Akzeptanz- und Einstellungsforschung CO2-armer Energietechnologien sowie Existenzgründungen im Bereich Erneuerbarer Energien.
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Wie funktionieren "CO2-arme" Kohlekraftwerke?
Grundsätzlich lassen sich die Verfahren zur Abscheidung von Kohlendioxid in drei Kategorien unterteilen: Das CO2 kann vor der Verbrennung (engl.: precombustion) abgetrennt oder nach der Verbrennung (engl.: post-combustion) dem Abgas entzogen werden. Als dritte Variante wird die Verbrennung in reinem Sauerstoff (OxyFuel-Verfahren) diskutiert.
Technische Verfahren
Beim ersten Verfahren erfolgt die Abtrennung von CO2 vor der Verbrennung des Brennstoffes. Das so genannte "Pre-Combustion-Verfahren" ist sowohl für Kohle- als zum Beispiel auch für Gaskraftwerke geeignet und basiert auf einer integrierten Vergasung. Bei diesem Verfahren wird Kohle in mehreren Schritten zu Kohlendioxid und Wasserstoff vergast. Der Wasserstoff kann dann verstromt werden. Probleme bestehen in der technischen Verfügbarkeit der Anlagen, zudem ist das Verfahren bislang wenig ausgereift. Die Technologie wird bisher in zwei größeren europäischen Anlagen und in den USA kommerziell angewandt. Vorteile dieses Verfahrens liegen in der Flexibilität, neben Kohle können bei der Feststoffvergasung auch Biomasse und Sonderbrennstoffe zur Anwendung kommen. Mithilfe weiterer Verfahrensschritte können aus dem Produkt Gas auch Kraftstoffe wie zum Beispiel Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe hergestellt werden.
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Zur Person |
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Prof. Dr. Manfred Fischedick
geb. 1964, Promotion im Bereich der Energietechnik an der Universität Stuttgart, derzeit Vizepräsident und Leiter der Forschungsgruppe "Zuküftige Energie- und Mobilitätsstrukturen" am Wuppertal Institut. Seine Forschungsschwerpunkte: Energiesystem- und Energieszenarioanalysen, Erneuerbare Energien und innovative sowie nationale und internationale Energie- und Klimapolitik.
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Bei dem "Post-Combustion–Verfahren" wird das CO2 nach der Verbrennung mittels chemischer Rauchgaswäsche abgetrennt. Diese Technik ist zwar größtenteils ausgereift, aber sie ist zugleich verhältnismäßig teuer, verbraucht eine höhere Menge Energie als konventionelle Kohlekraftwerke und erfordert einen erheblichen Mehrbedarf an zur Verfügung stehender Industriefläche. Für die Rauchgasbehandlung bei diesem Verfahren werden zudem sehr große Mengen umweltrelevanter chemischer Substanzen zum Herauswaschen des CO2 benötigt.
Im Rahmen des "Oxyfuel–Verfahrens" erfolgt die Verbrennung von Kohle in reinem Sauerstoff anstatt in Luftumgebung. Dieses Verfahren befindet sich derzeit noch in der Erprobung. Die Vorteile des Verfahrens bestehen in geringeren Energieverlusten, höheren Abscheideraten, nicht nur von CO2, sondern auch der Stickoxidemissionen und in der Vereinfachung der Abtrennung des CO2 aus den Rauchgasen mittels Kondensation, da der gesamte Bedarf an Luftstickstoff entfällt. Ein Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass vor der eigentlichen Verbrennung der Kohle eine so genannte Luftzerlegungsanlage zur Bereitstellung von reinem Sauerstoff installiert werden muss, die zusätzliche Kosten verursacht.
Bei der Weiterentwicklung dieser drei genannten und weiterer möglicher Verfahren gilt es vor allem den hohen Energiebedarf der Anlagen, der speziell für die CO2-Abtrennung notwendig ist, sowie die Kosten zu senken. Die Forschung und Entwicklung an diesen Technologien ist noch nicht abgeschlossen. Der Einsatz dieser Anlagen im großen Maßstab wird für das Jahr 2020 vorausgesagt.
02. März 2009 |
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