Energiewende Die CO2-freie Zukunft ist möglich

Die Weltwirtschaft mit ihrem immer höheren Energieverbrauch sorgt für gigantische Treibhausgasemissionen. Zum einen kann Energieeffizienz Abhilfe schaffen; zum anderen sinken die Kosten für die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien, wodurch sich umfangreiche Emissionsreduzierungen erreichen lassen. Vorerst jedoch wird der Einsatz fossiler Brennstoffe weiterhin erforderlich sein.

Bis 2050 ist mehr als nur Emissionsverringerung nötig

Industrielle Emissionen lassen sich nur schwer reduzieren, da oft die besonderen Eigenschaften fossiler Brennstoffe wie zum Beispiel deren starke Wärmeentwicklung genutzt wird. Ein Ansatz zur Verringerung der entsprechenden Treibhausgase ist die Kohlendioxid-Abscheidung, die meist als Carbon Capture and Storage, Carbon Capture and Sequestration (beide CCS) oder Carbon Capture Utilisation and Storage (CCUS) bezeichnet wird. Dabei wird CO₂ aus anderen Gasen wie Abgasen abgetrennt und unterirdisch gespeichert.

Vor dem Hintergrund der erforderlichen Umstellung der Weltwirtschaft auf die Ziele des Pariser Abkommens erfordert das Erreichen von Netto-Null-Emissionen bis zur Mitte des Jahrhunderts mehr als nur Emissionsverringerungen. Es führt kein Weg an der dauerhaften Beseitigung des CO₂-Ausstoßes vorbei. Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert in ihrem Szenario für die zukünftige nachhaltige Entwicklung eine Ausweitung des Einsatzes von Technologien zur Kohlendioxid-Abscheidung um den Faktor 100 – von 40 Millionen Tonnen bestehender jährlicher Kapazität auf über 5.600 Millionen Tonnen im Jahr 2050.

Im Gegensatz zu anderen Technologien ist die Kohlendioxid-Abscheidung kein eigenständiges Verfahren. In der Regel muss sie in einen Prozess integriert werden und wird daher zukünftig insbesondere bei energieintensiven Industrien mit begrenzten Optionen zur Emissionsminderung zum Einsatz kommen. Etwa in der Zementindustrie: Rund die Hälfte der Emissionen, die bei der Herstellung von Zement entstehen – immerhin rund 4 Prozent der globalen CO₂-Emissionen – sind das Ergebnis einer chemischen Reaktion und nicht der Verwendung fossiler Energieträger.

Möglichkeiten der CO₂-Abscheidung sind begrenzt

Eine Reihe von Hürden stehen der Entwicklung und Einführung von CCS-Technologien im globalen Rahmen entgegen. In der Regel sind industrielle Prozesse auf Effizienz getrimmt. Weil aber CCS im Wesentlichen als Zusatz zu diesen Prozessen fungiert, führt es oft zu einem Leistungs- oder Energieabzug.

Auch die Notwendigkeit einer entsprechend komplexen Infrastruktur begrenzt die Möglichkeiten der Kohlendioxid-Abscheidung. Für den Aufbau der Transport- und Speicherinfrastruktur, die für den sicheren Umgang mit abgeschiedenem CO₂ erforderlich ist, sind beträchtliche Investitionen erforderlich. Neben dem Stemmen dieser Investitionen gilt es, die gesellschaftliche Zustimmung zu den Projekten zu erhalten. Oft sind mit Blick auf große Energie- und Infrastrukturprojekte entsprechend große Vorbehalte in der Bevölkerung zu überwinden.

Darüber hinaus hat CO₂ als Abfallprodukt nur einen geringen bis gar keinen Marktwert, was dazu führt, dass die Nachfrage nach dem Einsatz von Technologien zur CO₂-Abscheidung von politischer Unterstützung und regulatorischen Anreizen abhängig ist. In der Praxis bedeutet das: Eine weit verbreitete Einführung der Technologien ist unwahrscheinlich, sofern nicht entweder direkte Subventionen für die Technologie und die Infrastruktur selbst oder ein ausreichend hoher CO₂-Preis zur Überwindung der Kosten für die Einführung zur Verfügung stehen.

Schließlich gibt es eine Reihe von Alternativen zu CCS-Technologien, die das gleiche Ziel der Verringerung oder Eliminierung von CO₂-Emissionen erreichen – aber zu geringeren Kosten oder durch ausgereiftere Ansätze. Während es beispielsweise möglich ist, Kohlekraftwerke mit einer Technologie zur CO₂-Abscheidung nachzurüsten, würde der Ersatz der gleichen Stromerzeugungskapazität durch einen Mix aus erneuerbaren Energien, Energiespeicherung und kohlenstoffarmen Brennstoffen ein gleichwertiges Ergebnis zu den gleichen oder geringeren Kosten erzielen. Zugleich würden sich dadurch negative Effekte verringern, die mit der fortgesetzten Nutzung fossiler Brennstoffe verbunden sind, darunter die Luft-, Wasser- und Bodenverschmutzung.

Abscheidung wenig wirtschaftlich

Leider hat sich CCS, abgesehen von einigen Nischenanwendungen, noch nicht als ein starker Kandidat für breite Investitionen erwiesen. Das soll nicht heißen, dass CCS in einer CO₂-freien Zukunft keine Rolle spielen kann. Doch der Weg zur Einführung dieser Technologie ist ungewiss, insbesondere wenn es Optionen gibt, den ineffizienten und umweltschädlichen Zyklus von Gewinnung, Verbrennung, Abscheidung und Speicherung zu überspringen. Wo CCS bereits umfänglich erprobt wurde, sind die Ergebnisse nach Angaben des Massachusetts Institute of Technology (MIT) gemischt – vor allem im Energiesektor. So investierte der Energieerzeuger SaskPower umgerechnet 1 Million Euro in die Nachrüstung eines kohlebefeuerten 110-MW-Blocks in einem Kraftwerk in Kanada, wodurch bis zu 1 Million Tonnen CO₂ pro Jahr abgeschieden werden können. Southern Company im US-Bundesstaat Mississippi hingegen gab umgerechnet 5,9 Milliarden Euro für den – gescheiterten – Versuch aus, ein 582-MW-Kohlekraftwerk zu bauen, das jährlich rund 3,5 Millionen Tonnen CO₂ abscheiden sollte.

Kopplung von Technologien als Patentlösung

Ein möglicher Schlüssel, um den Einsatz von CCS und entsprechende Investitionsmöglichkeiten zu erschließen, ist die gezielte Nutzung von Kohlendioxid. Die Suche nach Verwendungsmöglichkeiten für abgeschiedenes CO₂ würde die wirtschaftliche Attraktivität des CSS-Einsatzes erhöhen und den Business Case für die CO₂-Abscheidung aus industriellen Prozessen verbessern. Diese Herangehensweise könnte auch die Nutzung von Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) unterstützen, einer Kopplung von Technologien mit dem Potenzial, ein Drittel des weltweiten Energiebedarfs zu decken und gleichzeitig jährlich 40 Gigatonnen CO₂ dauerhaft aus der Atmosphäre zu entfernen.