Kartierung der Kosten für CO2-abscheidung und Lagerung in Europa

Im Zuge der Bemühungen Europas, sein ehrgeiziges Ziel der Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen, wird zunehmend anerkannt, dass CO2-abscheidung und die Speicherung eine entscheidende Rolle spielen werden, um die Emissionen im erforderlichen Tempo und Umfang zu senken. Im Oktober 2022 kündigte die Europäische Kommission an, dass sie im Jahr 2023 offiziell eine Mitteilung über eine strategische Vision für CO2-abscheidung in Europa veröffentlichen werde. 

CO2-abscheidung und Speicherung ist ein Dekarbonisierungsinstrument für viele der Hunderte von großen_CO2-Quellen, darunter Schwerindustriestandorte und Kraftwerke, die etwa die Hälfte der gesamten_{CO2-Emissionen} in der Region verursachen. Wie können wir feststellen, welche Standorte für CO2-abscheidung und Speicherung in Frage kommen - wo große Mengen zu den niedrigsten Kosten beseitigt werden können? Und wie hoch ist die Kostenbarriere für die Anlagen, die zur Dekarbonisierung voraussichtlich CO2-abscheidung und Speicherung benötigen? 

Ein neues interaktives Tool, das von Carbon Limits für CATF entwickelt wurde, soll bei der Beantwortung dieser und weiterer Fragen helfen, indem es die Kosten für die Abscheidung, den Transport und die Speicherung von_CO2 aus 2.170 Industrie- und Energieerzeugungsanlagen im gesamten Europäischen Wirtschaftsraum und im Vereinigten Königreich veranschaulicht. Diese Anlagen emittieren jeweils mindestens 100.000 Tonnen Kohlenstoffverschmutzung pro Jahr und summieren sich auf über 1,2 Milliarden Tonnen erfassbare Emissionen. Auf drei separaten Dashboards kann der Nutzer außerdem untersuchen, wie ein verstärkter Ausbau der_{CO2-Infrastruktur} dazu beitragen könnte, diese Kosten zu senken. 

Die Gesamtkosten für jeden Emittenten setzen sich aus zwei Hauptfaktoren zusammen: den "Abscheidungskosten", die durch die relative Schwierigkeit der Abtrennung des_CO2 von anderen Gasen bestimmt werden, und den Kosten für den Transport und die dauerhafte Speicherung des_CO2 im Untergrund. Um den Grad der Ungewissheit und Variabilität bei diesen beiden Kosten widerzuspiegeln, bietet das Tool eine Auswahl an hohen und niedrigen Schätzungen, die auf der Forschungsliteratur basieren: Der höhere Wert ist wahrscheinlich eher repräsentativ für Erstanbieterprojekte mit geringen Skaleneffekten, während der niedrige Wert auf optimierte Prozesse und gemeinsam genutzte Infrastrukturen hindeutet. 

Eine Wärmekarte der Transport- und Lagerkosten 

• Angekündigte Projekte lassen einige Binnenregionen mit schlechtem Zugang zur_{CO2-Speicherung} zurück, insbesondere in Mittel- und Osteuropa. 
• Die Erschließung anderer Gebiete mit geeigneter Geologie könnte dem größten Teil Europas einen kostengünstigen Zugang zu maximal 60 € pro Tonne CO2 ermöglichen. 
• Neue_{CO2-Pipelines} sind eine weitere Möglichkeit, die Transportkosten deutlich zu senken. 

Das erste Dashboard des Tools konzentriert sich darauf, wie die_{CO2-Transportkosten} in der Region variieren, dargestellt in Form einer Wärmekarte, wobei dunklere Farben für höhere Kosten stehen. Die geschätzten Transportkosten sind eine Kombination aus der Entfernung zur nächstgelegenen geeigneten_{CO2-Speicherstätte} und der für den Emittenten am besten zugänglichen_{CO2-Transportart}, d. h. Bahn, Pipeline, Flusskahn oder Seeschiff. Betrachtet man nur die derzeit angekündigten Speicherstätten, von denen sich die meisten in der Nordsee befinden, so gibt es viele Gebiete im Landesinneren und in Osteuropa, in denen der derzeitige Mangel an Infrastruktur und der begrenzte Zugang zu lokaler Speicherung die Transportkosten unerschwinglich hoch macht.  

Europa ist jedoch mit großen geologischen Gebieten gesegnet, die sich für die_{CO2-Speicherung} eignen. Die Wahl des "langfristigen" Szenarios zeigt, wie die Transportkosten drastisch gesenkt werden könnten, wenn Speicherstätten in Gebieten erschlossen werden können, in denen die Geologie und die geltenden Vorschriften dies zulassen, wobei die Kosten in fast der gesamten Region unter 60 € pro Tonne liegen (selbst bei der höchsten Schätzung). Diese Standorte sind vielleicht heute noch nicht verfügbar, aber viele könnten bis 2030 fertig sein, wenn die Planung bald beginnt. Das Kartierungstool ermöglicht es dem Nutzer auch, das Modell neue Pipelines bauen zu lassen, was die Kosten für die meisten Standorte weiter senkt und alle verbleibenden Zonen mit überhöhten Kosten eliminiert. Dies könnte eine wichtige Option für Gebiete sein, die keine Speicherstätten in der Nähe haben oder entwickeln wollen. 

Kartierung der Kosten an jeder Quelle 

• Die Gesamtkosten für alle Quellen belaufen sich auf etwa 70-250 € pro Tonne CO2 (niedrige Schätzung), wenn man nur die derzeit geplanten Speicherstätten nutzt.
• Wenn alle Gebiete mit geeigneter Geologie_CO2 speichern können und neue Pipelines möglich sind, liegen die Gesamtkosten für 98 % der Anlagen unter 120 € pro Tonne (niedrige Schätzung). Bei der hohen Schätzung liegen 60 % der Anlagen unter 150 EUR pro Tonne. 

• Im Sektor der nichtmetallischen Minerale könnten durch die Erlaubnis, mehr Lagerstätten zu entwickeln, mehr als fünfmal so viele Anlagen errichtet werden, um die Kosten von 90 € pro Tonne zu decken, was 70 % der europäischen Standorte abdeckt. 

Auf dem zweiten Dashboard des Tools werden die emittierenden Anlagen nun in diese zugrunde liegende Landschaft unterschiedlicher Transportkosten eingeführt, wobei die Größe jedes Kreises das Emissionsvolumen darstellt und dunklere Farben wiederum höhere Kosten anzeigen. Die Kosten für die_{CO2-Abscheidung} werden nun zu den Gesamtkosten für jede Quelle addiert, basierend auf den typischen Kostenbereichen, die für jeden Sektor charakteristisch sind. Jede Quelle wird auch in einer Grenzkostenkurve nach Kosten geordnet, die - in der niedrigsten Schätzung - von etwa 70 € pro Tonne bis zu etwa 250 € pro Tonne reicht, wenn wir uns auf die Speicherstätten beschränken, die derzeit entwickelt werden. Bei den derzeitigen Kohlenstoffpreisen von fast 100 € pro Tonne kann es für Emittenten am unteren Ende dieser Spanne bereits wirtschaftlich sinnvoll sein, CO2-abscheidung und Speicherung zu nutzen. Dies ist zum Teil der Grund dafür, dass die Pläne der Industrie CO2-abscheidung im letzten Jahr in die Höhe geschnellt sind (wie unsere CO2-abscheidung Projektkarte zeigt), obwohl diese frühen Projekte im Allgemeinen auch gezieltere Anreize benötigen, um voranzukommen. Wenn man den Schieberegler für die "Gesamtkosten CO2-abscheidung und Lagerung" auf etwas konservativere 90 € pro Tonne festlegt, beschränkt sich die Auswahl auf die Standorte, die diesen Richtwert einhalten können, d. h. vor allem Offshore-Öl- und Gasförderanlagen, Raffinerien und Kraftwerke, die sich um die Nordsee und die wenigen in Südeuropa vorgeschlagenen Lagerstätten gruppieren. 

Wenn man zum langfristigen Szenario übergeht, ändert sich das Bild völlig. Bei einem Kohlenstoffpreis von 90 € pro Tonne könnte es für fast die Hälfte der Anlagen sinnvoll sein, CO2-abscheidung zu installieren, da sie nun an vielen Standorten, an denen die Geologie es zulässt, Zugang zu Speicherstätten haben.  

Das Instrument ermöglicht auch eine genauere Betrachtung der Sektoren, die zur Dekarbonisierung einen besonderen Bedarf an CO2-abscheidung haben, wie z. B. Zement und Kalk (als "nichtmetallische Mineralien" bezeichnet), für die es keine anderen praktikablen Optionen gibt. Diese Standorte liegen oft weit von den Küsten und dem Zugang zum_{CO2-Transport} entfernt. Von den mehr als 343 Zement- und Kalkanlagen sind nur 42 gut genug gelegen, um die 90-Euro-Marke pro Tonne auf der Grundlage der bestehenden Lagerung und des Transports zu erreichen, aber diese Zahl erhöht sich auf 238 Standorte, wenn wir von einer breiteren Entwicklung der Lagerung ausgehen. Das Bild wird noch schwieriger, wenn wir das obere Ende der Kostenschätzungen in der Literatur für diesen Sektor betrachten; nach diesen Schätzungen müssten die Kohlenstoffkosten für die gleiche Anzahl von Standorten auf 150 € pro Tonne ansteigen, um CO2-abscheidung rentabel zu machen. In Wirklichkeit muss eine Kombination dieser Faktoren zusammenkommen, damit der europäische Zementsektor in der Lage ist, den Kohlenstoffausstoß zu verringern: kostenoptimierte Verfahren zur_{CO2-Abscheidung} und zum CO2-Transport, eine größere Anzahl von Lagerstätten, ein starkes und steigendes Kohlenstoffpreissignal und andere Anreize, um die vorherrschende Kostenlücke zu schließen und das Risiko von Investitionen für Erstanbieterprojekte zu verringern. 

Fokus auf Deutschland 

Das Tool ermöglicht es dem Nutzer auch, einen einzelnen Mitgliedstaat auszuwählen, was ein klareres Bild von der Kostenverteilung in den verschiedenen Sektoren vermittelt und auch zeigt, welche Standorte kurz- und langfristig einen besseren Zugang zur Speicherung haben könnten. Die nachstehenden Grafiken konzentrieren sich auf Deutschland und drei Sektoren, die zur Dekarbonisierung wahrscheinlich CO2-abscheidung und Speicherung benötigen: nichtmetallische Mineralien, Energieabfall sowie Chemie und Petrochemie. 173 solcher Standorte sind recht gleichmäßig über das Land verteilt, wobei die Kosten im Fall einer niedrigen Schätzung zwischen 88 € und 205 € pro Tonne liegen, und es ist klar, dass die sektoralen Abscheidungskosten nicht die Hauptursache für diese Schwankungen sind (obwohl die Chemie im Fall höherer Kosten viel wettbewerbsfähiger ist). Wenn man den Kostenschieber auf 120 € pro Tonne setzt, konzentriert man sich auf die Standorte am unteren Ende der Spanne, die in der Nähe von Transportmöglichkeiten wie der Nordseeküste, dem Rhein oder bestehenden Pipelines liegen, die potenziell für_CO2 wiederverwendet werden könnten. 

Wie viel_CO2 kann eingespart werden? 

• Bei der Strom- und Wärmeerzeugung fällt das meiste abscheidbare_CO2 an, gefolgt vom Zementsektor. 
• Die Sektoren Öl- und Gaserzeugung und Raffinerie weisen mit 82 bzw. 101 € pro Tonne CO2 die niedrigsten durchschnittlichen Gesamtkosten auf (niedrige Schätzung, geplante Speicherstätten). 
• Auf der Grundlage der aktuellen Pläne für Speicherstätten bieten die Nordseeländer die niedrigsten Durchschnittskosten, aber Polen und Deutschland sind große Emittenten mit relativ hohen Durchschnittskosten. 

Das letzte Dashboard veranschaulicht die Gesamtmenge an_CO2, die mit einem bestimmten Kostenaufwand für jedes Land und jeden Sektor abgeschieden werden kann. Obwohl der Energiesektor hier bei weitem den größten Beitrag leistet, dürften die meisten dieser Emissionen mit der Umstellung Europas auf erneuerbare Energien und nicht-fossile Energieformen wegfallen. Der Zementsektor ist das nächstgrößere Ziel mit 136 Mio. t pro Jahr an erfassbaren Emissionen; wenn man mit der Maus über dieses Quadrat fährt, sieht man auch die durchschnittlichen Kosten für diesen Sektor von 136 € und 206 € pro Tonne im niedrigen und hohen Fall. Betrachtet man die Aufschlüsselung nach Ländern, so sind die niedrigeren kurzfristigen Kosten der Nordseestaaten wie des Vereinigten Königreichs, Belgiens und der Niederlande besonders deutlich im Fall hoher Kosten zu erkennen. Die beiden größten Emittenten - Deutschland und Polen - benötigen jedoch dringend einen besseren Zugang zu Speicheranlagen, wenn ihre umweltverschmutzenden Industrien in der Lage sein sollen, die Dekarbonisierung unter gleichen Kostenbedingungen vorzunehmen. 

Die wichtigsten Botschaften 

Die tatsächlichen Kosten von CO2-abscheidung, Transport und Speicherung werden je nach standortspezifischen Faktoren, technologischen Entwicklungen, relativem Zugang zu Finanzmitteln und Größenvorteilen, die durch eine gemeinsame Infrastruktur erzielt werden können, erheblich variieren. Dieses Instrument soll einen Hinweis darauf geben, wo das größte Potenzial für diese Technologie zur Emissionsminderung liegen könnte, vorrangige Bereiche für die Infrastruktur ermitteln und die Rolle hervorheben, die die Politik bei der Beschleunigung einer kostenoptimierten Einführung spielen kann, z. B. durch Unterstützung einer weiter verbreiteten, offen zugänglichen_{CO2-Infrastruktur} und durch eine starke Kohlenstoffbepreisung oder gezieltere Formen der Unterstützung. Da die Kohlenstoffpreise immer noch deutlich unter dem Niveau liegen, das für die Einführung in mehreren Schlüsselsektoren, die CO2-abscheidung benötigen, erforderlich ist, werden zusätzliche Anreize, wie z. B. CO2-Differenzverträge, von entscheidender Bedeutung sein, um diese Kostenlücke zu schließen, die Innovation voranzutreiben und verlorene Entwicklungszeit und anfallende Emissionen zu vermeiden. Viele dieser Herausforderungen müssen auf EU-Ebene angegangen werden und sollten durch eine EU-Strategie für CO2-abscheidung sorgfältig angegangen werden, wie im Bericht von CATFdargelegt, Eine europäische Strategie für CO2-abscheidung und Speicherung. 

CATF wird das Instrument weiter aktualisieren und verfeinern, wenn sich die europäischen_{CO2-Infrastrukturpläne} weiterentwickeln und neue Projekte beginnen, mehr Klarheit über die sektoralen Kosten zu schaffen.