Kann CO2-abscheidung eine 99+%ige CO2-Entfernung aus Industrie- und Kraftwerken erreichen?

Wissenschaftliche Studien zum Klimawandel sind zu einem ernüchternden Ergebnis gekommen. Es wird nicht ausreichen, den Kohlendioxidausstoß nur stark zu reduzieren. Bis zur zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts, alle müssen die CO₂-Emissionen aus dem Energiesystem entfernt werden.

Diese Forderung bedeutet, dass es nicht ausreicht, 90 % der CO₂-Emissionen von Kraftwerken und Industrieanlagen abzuscheiden. Praktisch das gesamte CO₂ muss abgeschieden werden, und zwar zu erschwinglichen Kosten. Ist CO2-abscheidung und Speicherung (CCS) dieser anspruchsvollen Aufgabe gewachsen? Die kurze Antwort lautet: Ja.

Eine 2019 von der Internationalen Energieagentur (IEA) veröffentlichte Studie kommt zu dem Schluss, dass die 90 %ige Abscheidung keine Obergrenze ist, sondern eine "künstliche Grenze", die ein "historischer Richtwert ist, der ursprünglich auf der Wirtschaftlichkeit der Abscheidung beruhte". Die Studie kommt zu dem Schluss, dass eine 99,1%ige CO₂-Abscheidung in Gaskraftwerken und eine 99,7%ige in Kohlekraftwerken die Stromkosten im Vergleich zu einer 90%igen Abscheidung nur um 7% erhöht. Die Abscheidung von mehr als 99 % des CO₂ eines Kraftwerks führt dazu, dass es praktisch keine CO₂-Emissionen mehr hat. Mit anderen Worten: Die CO₂-Konzentration im Rauchgas entspricht derjenigen der Umgebungsluft bei einer derzeitigen atmosphärischen CO₂-Konzentration von 410 ppm.

Die Abscheidetechnologie macht erhebliche Fortschritte auf dem Weg zu diesen netto-neutralen Abscheidungsraten. Vor drei Jahren installierte NRG's Parish Plant in Texas CO2-abscheidung auf einem 240-MW-Teil der Anlage. Das Projekt mit dem Namen Petra Nova wurde für die Abscheidung von 90 % des CO₂ bei einer Auslegungsrate von 4776 Tonnen CO₂ pro Tag konzipiert. Das Projekt wurde innerhalb des Zeit- und Kostenrahmens gebaut. Das DOE wird im Laufe dieses Jahres einen Bericht über die Betriebsleistung der Anlage veröffentlichen. In der Zwischenzeit hat CATF einen Berater beauftragt, die stündlichen Emissionsdaten zu prüfen, die die Anlage 2017-2018 an die EPA übermittelt hat. Wir stellten fest, dass die Anlage recht erfolgreich war und über lange Zeiträume hinweg die angestrebte Emissionsrate einhielt. Die Daten zeigten, dass die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (die den Dampf für die Abscheidungsanlage liefert) und die Abscheidungsanlage schnell in Betrieb genommen werden konnten. Wie bei einer Erstanwendung zu erwarten war, zeigten die Daten auch Zeiten, in denen die Abscheidungsanlage nicht verfügbar war, und künftige Anlagen müssen die Häufigkeit der Ausfallzeiten verringern.

Der Erfolg von Petra Nova führt zu Verbesserungen bei künftigen Projekten:

• Die nächsten Anlagen werden billiger zu bauen sein -Mitsubishi Heavy Industries (MHI) hat die in Petra Nova verwendete Abscheidungsanlage geliefert. MHI erklärt, dass die nächste Anlage aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse 30 % billiger sein wird als Petra Nova. Ein Teil dieser Kostensenkung ist ein neues Lösungsmittel, das eine bessere Leistung aufweist, was zu einer effizienteren Ausrüstung und einer verbesserten Integration führt.
• Nächste Kraftwerke sollen höhere CO₂-Abscheidungsraten erreichen -Im September vergab das DOE Mittel für technische Studien zur Abscheidungstechnologie von Kohle- und Gaskraftwerken. Eines davon, der 816-MW-Block des Prairie State-Kraftwerks in Illinois, soll 95 % des CO₂ abscheiden, das das Kraftwerk ausstößt.

Petra Nova veranschaulicht die Macht des "Learning by doing". Mehr Projekte bedeuten mehr Fortschritte bei Leistung und Kosten. Bei genügend neuen Projekten werden Fortschritte wie Abscheideraten von über 99 % zum Standard für Industrieanlagen und Kraftwerke im ganzen Land werden.

Wir wissen aus Erfahrung, wie wirkungsvoll "learning by doing" sein kann. Zwei Jahrzehnte staatlicher Schwefeldioxid-Vorschriften haben die Installation von Abgasreinigungsanlagen vorangetrieben, die Kosten um 50 % gesenkt und die Schwefelabscheidung von knapp über 70 % auf weit über 95 % erhöht. Die Kosten für Windenergie sind in den letzten Jahren gesunken, da Anreize auf Bundes- und Landesebene die Entwicklung von Windkraftprojekten vorantrieben. Weitere CCS-Projekte werden jedoch davon abhängen, dass der Kongress eine solidere Politik verabschiedet, die neue Abscheidungsprojekte wirtschaftlich macht. Die gleichen Kostensenkungen können mit CO2-abscheidung erreicht werden, wenn der Kongress den politischen Willen dazu hat.