CCS Transport von CO2 : Pipelines für den Klimaschutz
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CCS
Carbon Capture and Storage
Transport von CO2 :
Pipelines für den Klimaschutz
Vorwort und
Inhaltsverzeichnis
Sehr geehrte Damen und Herren,
Klimaschutz hat viele Gesichter. kann. Der sicherste, effizienteste und wirtschaftlichste
Carbon Capture and Storage Weg ist der Transport in einem Pipelinesystem, ähnlich
(CCS), also die Abscheidung und dem deutschen Erdgasnetz: die „Klimaschutz-Pipeline“.
Inhalt dauerhafte Speicherung des in Vor dem Hintergrund der steigenden Bedeutung von
Kraftwerksprozessen und energie- CCS ist ein öffentlicher Diskurs über ein solches Trans-
Vorwort und Inhaltsverzeichnis . .............................................. 2 intensiven Industrien anfallenden portsystem heute wichtiger denn je.
CO2, ist eines davon. Diese Tech-
Alle Optionen nutzen: CCS und Klimaschutz ...................... 3 nologie wird in naher Zukunft eine Mit dieser Broschüre will das IZ Klima einen weiteren
klimafreundliche Nutzung fossiler Anstoß zu dieser Diskussion geben. Gleichzeitig sollen
CO2: In der richtigen Menge unverzichtbar .......................... 4 Energieträger ermöglichen: Bereits die folgenden Seiten – wie auch schon unsere Veröffent-
heute sind Pilotanlagen in Betrieb, der großtechnische lichungen „CO2-Abscheidung und -Speicherung als Bei-
Vom Kraftwerk zur Speicherstätte: Einsatz ist ab 2020 geplant. trag zum weltweiten Klimaschutz“ sowie „Speicherung
Ein Prozess, drei Schritte .......................................................... 5 von CO2: Technologie für den Klimaschutz“ – über die
Nicht nur die Energiewirtschaft treibt die Entwicklung die- Rahmenbedingungen, Funktionsweisen und Perspek-
Kosten, Kapazitäten, Konkurrenzen: ser Technologie voran. Das Klimaschutzpotenzial von tiven von CCS informieren. Mit dieser dritten Broschüre
CO2-Transportoptionen . ............................................................. 6 CCS wurde auch von europäischen und nationalen Ent- legen wir unseren Fokus auf den CO2-Transport – wir
scheidungsträgern erkannt: Die Förderung von CCS beleuchten die Technik von Pipelines und werfen einen
Bewährte Technik, anderer Rohstoff: spielt im Klimapaket der EU eine wichtige Rolle. Ebenso Blick auf ähnliche Transportsysteme, beantworten aber
der CO2-Transport ........................................................................ 8 im Integrierten Energie- und Klimaprogramm (IEKP) der auch Fragen zu möglichen Risiken, vorhandenen Sicher-
Bundesregierung, das noch vor der Bundestagswahl heitssystemen und rechtlichen Grundlagen.
Projektablauf: CO2-Pipeline .................................................... 10 2009 in Kraft treten soll. Diskussionen wie die des Euro-
päischen Parlaments über die mögliche Festlegung von
Unter ständiger Kontrolle: Emissionsobergrenzen für Kohlekraftwerke zeigen, wie Ihr
Sicherheit der CO2-Pipeline .................................................... 12 aktuell die Auseinandersetzung mit der CCS-Technologie
geworden ist.
Die Notwendigkeit eines Rechtsrahmens
für den CO2-Transport . ............................................................. 14 CCS erreicht jedoch nur bei einer optimalen Ausgestal-
tung aller Prozessschritte – von der Abscheidung bis Klaus von Trotha
Pipelines: Lebensadern der Energieversorgung .............. 16 zur Speicherung in geeigneten Gesteinsformationen – Vorstandsvorsitzender IZ Klima e. V.
volle Wirksamkeit für den Klimaschutz. Wesentlich ist
Fragen und Antworten .............................................................. 18 eine funktionsfähige Infrastruktur, über die das Kohlen
dioxid von den Kraftwerken sicher und kontinuierlich zu
Kontakt ......................................................................................... 20 den vorgesehenen Speicherstätten gebracht werden
Für notwendige und ehrgeizige Klimaschutzziele wie eingenommen und ein weltweites Zeichen gesetzt. Und
Alle Optionen die Begrenzung des Anstiegs der globalen Temperatur
auf zwei Grad Celsius in diesem Jahrhundert reicht es
auch bei der Entwicklung, Erprobung und Förderung von
CCS geht die EU voran: Ihr Energie- und Klimapaket sieht
nutzen: CCS und daher nicht, allein auf erneuerbare Energien oder eine
Steigerung der Energieeffizienz zu setzen. Um die CO2-
die Definition eines verbindlichen Rechtsrahmens für die
weitere Entwicklung der CO2-Abscheidung und -Spei-
Klimaschutz Emissionen wirksam zu senken und gleichzeitig eine zu-
verlässige Energieversorgung zu bezahlbaren Preisen
cherung vor. Darüber hinaus wird über eine mögliche An-
schubfinanzierung von insgesamt zehn Milliarden Euro für
sicherzustellen, ist vielmehr die Nutzung aller zur Verfü- zwölf Demonstrationsanlagen in der EU diskutiert. Und die
gung stehenden Optionen erforderlich. Die klimafreund- Bundesregierung steht der Europäischen Union in nichts
liche Nutzung fossiler Energien durch die Abscheidung nach – weder hinsichtlich der Emissionsminderung (Ziel:
und Speicherung von CO2 kann hierzu einen wesentlichen 30 bzw. 40 Prozent bis 2020) noch bei der Förderung der
Beitrag leisten: Ihr weltweites CO2-Vermeidungspotenzial Entwicklung von CCS.
bis 2100 wird vom Weltklimarat (Intergovernmental Panel
on Climate Change, IPCC) auf eine Spannweite von 220 Die Beschlüsse zum Klimaschutz auf europäischer und
bis 2.220 Milliarden Tonnen CO2 geschätzt. nationaler Ebene werden den Klimaschutz und auch
Nie zuvor waren die internationalen Bemühungen für den die wichtige Klimaschutztechnologie CCS einen großen
Klimaschutz so umfassend wie in den vergangenen 24 Mo- Die Europäische Union hat mit ihren ehrgeizigen Be- Schritt voranbringen. Damit können Europa und Deutsch-
naten. Von den USA bis China werden Reduktionsziele schlüssen zur Senkung der CO2-Emissionen um 20 Pro- land einen wichtigen Impuls für den globalen Klimaschutz
für Emissionen festgesetzt, Klimaschutzprogramme auf- zent bis 2020 eine Vorreiterrolle im globalen Klimaschutz setzen.
gelegt und neue Technologien erprobt. Aktuelle Zahlen
des Global Carbon Project zeigen die Dringlichkeit dieser
Schritte: Im Jahr 2007 stieg der weltweite CO2-Ausstoß Entwicklung des weltweiten Energiebedarfs bis zum Jahr 2030 Alternatives Politikszenario
rasant – die Gesamtemissionen entsprechen in etwa 22.500 45 22.500 45
einer Menge von zehn Milliarden Tonnen Kohlenstoff.
Primärenergieverbrauch (Mrd. t ROE)
Primärenergieverbrauch (Mrd. t ROE)
20.000 40 20.000 40
Davon verursacht der Einsatz fossiler Brennstoffe allein 17.500 35 17.500 35
CO2-Emissionen (Mrd. t)
CO2-Emissionen (Mrd. t)
8,5 Milliarden Tonnen. Die atmosphärische CO2-Konzen- 15.000 30 15.000 30
tration ist damit auf einem bisherigen Höchststand. Als 12.500 25 12.500 25
größter CO2-Verursacher wurden die USA 2007 von China
10.000 20 10.000 20
abgelöst: In der Volksrepublik stiegen die Emissionen auf
7.500 15 7.500 15
1,8 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr. Eine Ent-
5.000 10 5.000 10
wicklung, die angesichts der in den vergangenen Jahren
stetig wachsenden Volkswirtschaften China und Indien – 2.500 5 2.500 5
und damit auch angesichts ihres steigenden Energiebe- 0 0 0 0
1990 2005 2015 2030 1990 2005 2015 2030
darfs – nicht überrascht.
CO2-Emissionen Kohle Öl Gas Nuklear Hydro Biomasse und Müll Andere Erneuerbare
Doch nicht nur in Schwellen- und Entwicklungsländern,
auch weltweit wird der Energiebedarf weiter steigen. So
prognostiziert die Internationale Energieagentur (IEA) Die weltweite Nachfrage nach Energie wird in den kommenden Jahren weiter steigen. Die Internationale Energieagentur (IEA) rechnet
nahezu eine Verdopplung des Energiebedarfs von 2005 bis zum Jahr 2030 mit einer Verdopplung des Energiebedarfs. Die Berechnungen der IEA zeigen, dass der enorme Anstieg des Energie-
bis 2030. Um diesen Bedarf zu decken, werden auch in verbrauchs sowie der CO2-Emissionen auch durch weit reichende politische Veränderungen nur bedingt aufzuhalten ist (alternatives
Zukunft fossile Energien unverzichtbar sein. Politikszenario). Quelle: Eigene Darstellung nach World Energy Outlook 2007, Internationale Energieagentur (IEA)
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von 0,04 Prozent in der Erdatmosphäre vorkommt und Be- Sauerstoff. Wenn die Biomasse verbrennt, verrottet oder
CO2: IN der standteil des lebenswichtigen Kohlenstoff-Kreislaufs ist. wieder von Lebewesen aufgenommen wird, gelangt das
CO2 schließlich zurück in die Atmosphäre. Für die Bin-
richtigen Menge dung von CO2 spielen nicht zuletzt auch die Weltmeere
eine wichtige Rolle.
Natürlich emittiert, natürlich absorbiert
unverzichtbar
Rund 400 Milliarden Tonnen CO2 gelangen jedes Jahr
auf natürlichem Wege in die Atmosphäre. Auch Lebe- Vom Menschen verursacht
wesen setzen Kohlendioxid frei – vier Prozent der Luft, die
Menschen ausatmen, besteht aus CO2. Neben diesem natürlichen Prozess der Entstehung und
Absorption von CO2 verursachen die Menschen durch
Ein Großteil des natürlich emittierten Kohlendioxids wird Industrie, Straßenverkehr, extensive Landwirtschaft und
der Atmosphäre auf natürlichem Wege wieder entzogen. Abholzung gegenwärtig pro Jahr etwa 28 Milliarden Ton-
Die Formel CO2 – und damit auch das Treibhausgas So wird CO2 bei der Fotosynthese von Pflanzen gebun- nen CO2 zusätzlich. Eine Menge, die über Fotosynthese
Kohlendioxid, das sich dahinter verbirgt – ist zu einem den. Sie wandeln das Klimagas in Kohlenstoff um, den oder natürliche Speicherung nicht vollständig abgebaut
Schlagwort für die bedrohliche Erderwärmung und den sie für ihr Wachstum benötigen, und erzeugen zugleich werden kann.
Klimawandel geworden. Die Ursache: Eine erhöhte CO2-
Atmosphäre
Konzentration bringt die Erdatmosphäre aus der Balance.
Das Klimagas CO2 selbst ist für den natürlichen Treibhaus-
Atmung
effekt jedoch unverzichtbar. Es absorbiert einen Teil der Verbrennung fossiler Energieträger Abbau
und industrielle Prozesse Fotosynthese
Wärmeeinstrahlung der Sonne und sorgt damit für lebens-
freundliche Temperaturen.
Rekultivierung
Vegetation
Abforstung und
Ein Gas wie viele andere? Fossile Energieträger
Landwirtschaft
Ausbreitung
Die chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauer- Erdboden
stoff, genannt Kohlendioxid oder kurz CO2, ist ein farb- Meeresoberfläche
und geruchloses Gas. Kohlendioxid ist nicht explosiv, Tiefseegraben
Sedimentgesteine
brennbar oder giftig. Da CO2 schwerer als Luft ist, kann Kreislauf
es jedoch in tief liegenden Senken den Sauerstoff ver- LEGENDE
Sedimentsbildung
Kohlenstoff-Austauschwege
drängen. Steigt die CO2-Konzentration in der Luft über Sedimente
– in die Atmosphäre, Gigatonnen Kohlenstoff / Jahr
rund acht Prozent, kann sie für Mensch und Umwelt ge- – aus der Atmosphäre, Gigatonnen Kohlenstoff / Jahr
fährdend wirken. – Meereskreislauf, Gigatonnen Kohlenstoff / Jahr
– Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert
Kohlendioxid wird für industrielle Prozesse verwendet – so
etwa als Kohlensäure für Getränke, als Rohstoff für Ge- CO2 ist Bestandteil des lebenswichtigen Kohlenstoffkreislaufs. Ein Großteil des natürlich emittierten CO2 wird wieder absorbiert. Das im
friertrocknung oder bei der Brandbekämpfung. Es ist aber Zuge industrieller Prozesse, der Erzeugung von Energie aus fossilen Rohstoffen sowie extensiver Landwirtschaft emittierte CO2 steigt
ebenso ein natürlicher Stoff, der in einer Konzentration stetig und bringt damit den natürlichen CO2-Kreislauf aus der Balance.
Quelle: CO2CRC
1 Abscheidung
Kraftwerk mit CCS-Technologie Vorrichtung
Vom Kraftwerk Verdichter
zum Speichern
zur Speicher- 3 Speicherung
Pipeline
stätte: ein
Prozess, drei
Schritte
2 Transport
Absperr- oder Schieberstation Saliner Aquifer
Carbon Capture and Storage (CCS) ist ein dreiteiliger Pro-
zess. Er besteht aus der Abscheidung, dem Transport und Die Abbildung zeigt die gesamte CCS-Prozesskette: von der Abscheidung über den Transport bis hin zur Speicherung. Im Mittelpunkt die-
der Speicherung von CO2. ser Broschüre steht der CO2 -Transport. Der Transport über unterirdische Pipelines gilt als sichere, wirtschaftliche und effiziente Option.
Quelle: Eigene Darstellung – IZ Klima, 2008
Die Abscheidung am Kraftwerk
Gründen der Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Effizienz Kosten im Vergleich
80 bis 90 Prozent des in Kraftwerksprozessen entstehen- entscheiden sich viele Unternehmen jedoch für den Trans-
den CO2 können abgeschieden werden. Dies betrifft nicht port über Pipelinesysteme ( Seite 8 – 11). Alle neuen Technologien für eine klimafreundliche Ener-
nur Kraftwerke zur Erzeugung von Strom und Wärme, son- gieerzeugung verursachen zunächst hohe Kosten, unter
dern auch energieintensive Industrien wie die Stahl-, Alu- anderem, weil neue Infrastrukturen geschaffen werden
minium- oder Zementproduktion. Zur Abscheidung werden Der letzte Schritt: die Speicherung müssen. Dies betrifft die erneuerbaren Energien genauso
derzeit drei unterschiedliche Verfahren erforscht und er- wie die CCS-Technologie. Auf längere Sicht werden sich
probt: die CO2-Abtrennung vor der Verbrennung durch Am Ende der CCS-Prozesskette steht die dauerhafte diese Investitionen jedoch auszahlen – denn die Folgen
Kohlevergasung (Pre-Combustion bzw. IGCC-Verfahren), CO2-Speicherung etwa in ausgeförderten Erdgaslager und damit die Kosten des Klimawandels zu tragen, käme
die Verbrennung mit reinem Sauerstoff (Oxyfuel-Verfah- stätten oder in tiefen, salzwasserführenden Gesteinsfor die Menschheit weitaus teurer zu stehen.
ren) sowie die so genannte CO2-Wäsche (Post-Combus- mationen, den so genannten salinen Aquiferen. Sie
tion), bei der das Kohlendioxid mit einem Lösemittel aus wird bereits in mehreren Projekten weltweit erfolgreich Für den CCS-Gesamtprozess hat eine aktuelle Studie der
dem Rauchgas gewaschen wird. praktiziert. So wird CO2 beispielsweise im Rahmen des Unternehmensberatung McKinsey für 2030 durchschnitt-
Enhanced-Oil-Recovery-Verfahrens (EOR) genutzt, um liche CO2-Vermeidungskosten von 35 bis 45 Euro je Tonne
Erdölfördermengen zu erhöhen. Zudem werden derzeit CO2 ermittelt. Damit lägen die Kosten für CCS etwa in der
Der Transport per Klimaschutz-Pipeline innovative Speichermöglichkeiten wie die CO2-Bindung Höhe des zu erwartenden Preises für CO2-Emissionszer
durch Algen erprobt (vgl. zu diesen Themen ausführlich tifikate – und der Einsatz von CCS wäre wirtschaftlich.
Anschließend muss das abgeschiedene CO2 über Pipe- die IZ Klima-Broschüre „Speicherung von CO2: Technolo-
lines zu geeigneten Speicherstätten transportiert werden. gie für den Klimaschutz“).
Möglich ist dies auch per Schiff, LKW oder Bahn; aus
4/5
Kosten, Kapazitäten,
Konkurrenzen:
CO2-Transport
optionen
Erdgas und Erdöl, Wasser und Bier, aber auch Sauerstoff
und Wasserstoff haben eines gemeinsam: Sie werden
schon heute über Pipelines transportiert. Von Förder-
stätten zu Verbrauchern, von Produzenten zu Groß-
abnehmern, von Brauereien zu Abfüllanlagen. Einige
Pipelines führen sogar durch Wüsten und das ewige Eis,
liegen auf dem Grund der Meere oder unter massiven
Bergen. Eine Technik, die sich bewährt hat. Erdgas etwa
wird bereits seit Ende des 19. Jahrhunderts über ein weit
verzweigtes Leitungsnetz transportiert, das allein hierzu- Insbesondere für lange Distanzen geeignet: Das abgeschiedene CO2 könnte per Schiff transportiert werden. Die verwendeten Frachter
lande nach Angaben des Bundesverbandes Energie- und würden den hier abgebildeten Schiffen zum Transport von Flüssigerdgas (Liquified Natural Gas, LNG) ähneln. Quelle: StatoilHydro
Wasserwirtschaft fast 420.000 Kilometer lang ist.
Vom Kraftwerk zum Speicher hanced-Oil-Recovery-Verfahrens zur Erhöhung des För-
dervolumens eingesetzt wird. Der Aufbau einer solchen
Eine effiziente und bewährte Transportmöglichkeit – aber Infrastruktur erfordert hohen Kapitaleinsatz. Die Kosten
gilt das auch für den Transport von abgeschiedenem CO2? sind abhängig von Durchmesser, Länge und Kapazität
Beim großindustriellen Einsatz von CCS müssen kontinu- der CO2-Pipeline sowie von dem Gelände, in dem sie ver-
ierlich große Kohlendioxidmengen von den Kraftwerken legt wird. So ist etwa der Bau einer Offshore-Pipeline um
sicher zu den Speicherstätten gebracht werden. Ein Kraft- bis zu 70 Prozent teurer als der einer Pipeline an Land
werk mit 1.000 Megawatt (MW) Leistung produziert ca. ( Seite 18 – 19).
fünf Millionen Tonnen CO2 pro Jahr; die gesamten Kohlen-
dioxidemissionen des deutschen Kraftwerksparks belau- Trotz der hohen Grundinvestitionen werden Pipelines
fen sich jährlich auf etwa 350 Millionen Tonnen CO2. aufgrund der technischen Erfahrung sowie ihrer Wirt-
schaftlichkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit einen
Am Standort Schwarze Pumpe in Brandenburg soll das CO2 Erfahrungen zeigen, dass der CO2-Pipelinetransport sich wesentlichen Anteil der Transportinfrastruktur ausma-
zukünftig abgeschieden, verflüssigt und anschließend per LKW bewährt hat: Seit über 30 Jahren wird CO2 in den USA chen. Die Vor- und Nachteile anderer Transportmöglich-
zu den geeigneten Speicherstätten transportiert werden. über ein etwa 2.500 Kilometer langes Pipelinenetz zu keiten zeigt der folgende Vergleich.
Quelle: Vattenfall Europe AG Erdölförderstätten gebracht, wo es im Rahmen des En-
250.000 LKW, 5.000 Züge … 5.000 Züge zur Verfügung stehen – für den Transport IPCC ab einer Entfernung von 1.000 Kilometern wirtschaft-
der Emissionen nur eines Kraftwerks. Für das deutsche licher als mittels einer Pipeline auf dem Meeresboden.
In geringen Mengen ist der Transport von CO2 mittels Schienennetz wäre dies untragbar. Vorteil einer Pipeline:
LKW bereits tägliche Praxis. Angesichts von fünf Millio- Für die Menge CO2, die 250.000 LKW und 5.000 Züge
nen Tonnen CO2, die in einem großtechnischen Kraftwerk fassen können, wäre bereits eine Pipeline mit einem
mit 1.000 MW Leistung jährlich anfallen, stößt der Trans- Durchmesser von etwa einem halben Meter ausreichend. Sicher, wirtschaftlich, effizient
port via LKW aber schnell an seine Grenzen. Bei einer
angenommenen Kapazität von 20 Tonnen pro LKW-La- Der Vergleich zeigt: Bei einem großindustriellen Einsatz
dung würden pro Jahr und Kraftwerk etwa 250.000 LKW- von CCS und damit einem kontinuierlichen Transport
Ladungen benötigt – zusätzlicher Kraftstoffverbrauch, … oder über 300 Schiffe großer CO2-Mengen stellt die Klimaschutz-Pipeline die
weitere CO2-Emissionen und zu erwartende Staus inklu- sicherste, wirtschaftlichste und effizienteste Transport
sive. Auch die Anzahl von Binnenschiffen würde sich schlagartig option dar. Der vergleichsweise hohe Aufwand für die
erhöhen, wollte man die CO2-Emissionen aller deutschen Errichtung der Infrastruktur wird bei einer langfristigen
Das CO2-Fassungsvermögen eines Zuges ist mit etwa großtechnischen CCS-Kraftwerke auf dem Wasserweg Nutzung durch mehrere CO2-Emittenten aufgewogen,
1.000 Tonnen deutlich höher als das eines LKW. Für transportieren – bei einem angenommenen Fassungs- denn der Betrieb der Pipeline erfordert deutlich weniger
fünf Millionen Tonnen Kohlendioxid müssten dennoch vermögen von 16.000 Tonnen Kohlendioxid wären allein Energie als alle anderen Transportmöglichkeiten. Bei
für die Emissionen eines Kraftwerkes mehr als 300 der Einbindung in die komplette CCS-Prozesskette von
Schiffsladungen nötig. Zusätzlich müssten Zwischenspei- der CO2-Abscheidung bis zur Speicherung gewährleistet
cher sowie Lade- und Entladeterminals errichtet werden. eine Pipeline zudem eine deutlich höhere Ausfallsicher-
Auch diese Transportoption ist gegenüber der Pipeline heit als LKW, Bahn oder Schiff. Denn die Pipeline trans-
daher nur begrenzt einsatzfähig – mit einer Ausnahme: portiert große Mengen CO2 kontinuierlich – unabhängig
Müssen lange Strecken über See überwunden werden, von äußeren Einflüssen wie dem Wetter oder Streiks im
ist der Schiffstransport nach Angaben des UN-Klimarats Transportsektor.
Um fünf Millionen Tonnen CO2 zu transportieren, benötigt man pro Jahr jeweils:
1 Pipeline ( ca. 0,5 m)
oder 300 Schiffsladungen
oder 5.000 Zugladungen
oder 250.000 LKW-Ladungen
Eine weitere Variante: Der CO2 -Transport per Bahn. Der Vergleich verschiedener Transportmöglichkeiten zeigt: Die Klimaschutz-Pipeline ist eine sichere, wirtschaftliche und umweltverträg-
Quelle: CONDACO liche Transportvariante für CO2. Quelle: Eigene Darstellung nach Odenberger/Svensson, Chalmers University of Technology, Göteborg 2003
6/7
Bewährte Technik,
anderer Rohstoff:
der CO2-Transport
Bei der Konzeption der Pipeline müssen die jeweiligen Durch die Pipeline („Produktenrohrleitung“) strömen Die äußere Umhüllung (meist aus Kunststoffen wie
Rahmenbedingungen eines Projektes berücksichtigt große Mengen CO2, das unter hohem Druck von bis zu Polyethylen) schützt die Pipeline gegen Korrosion. Man
werden. Daher können Pipelinekonzepte je nach Projekt 200 bar steht. Die Pipelines bestehen daher aus hochwer- spricht hierbei von einem passiven Korrosionsschutz.
variieren. tigem Stahl, der sich durch Zähigkeit, Druck- und Zugfestig-
keit auszeichnet und sich seit Jahrzehnten bewährt hat. Um Transportkapazitäten von fünf Millionen Tonnen CO2
jährlich zu erreichen, ist eine Pipeline mit einem Durch-
messer von ca. 0,5 m erforderlich. Eine Pipeline von
einem Meter Durchmesser ermöglicht (bei etwa doppelt
so hohen Investitionskosten) den Transport von 20 Milli-
onen Tonnen CO2 pro Jahr. Heute sind Leitungen bis zu
einem Durchmesser von etwa 1,40 m technisch möglich.
Durchmesser Molche sind technische Geräte, die in der Pipeline zur
bis zu 1,40 m Überwachung eingesetzt werden. Technische Molche
werden zum Beispiel für die Reinigung, so genannte intel-
ligente Molche zur Durchführung unterschiedlicher Mes-
sungen genutzt ( Seite 13).
Für eine unbegrenzte Lebensdauer wird die Pipeline
zusätzlich mit einem kathodischen Korrosionsschutz
versehen, der die Leitung aktiv durch einen eingespeisten
Schutzstrom vor Korrosion schützt. Die regelmäßige
Überwachung des Korrosionsschutzes von Pipelinesys-
temen ist vom Gesetzgeber vorgeschrieben und stellt die
Integrität der Leitungen sicher.
Beispielhafte Darstellung
Keine Experimente: Der Aufbau einer CO2-Pipeline unterscheidet sich nicht von dem einer Erdgaspipeline. Erfahrungen und Erkenntnisse
aus der Erdgasinfrastruktur machen ihren Betrieb so sicher. Quelle: Eigene Darstellung – IZ Klima, 2008
Der CO2-Transport über Pipelines hat einen entschei- gebracht. In dieser so genannten dichten Phase hat Koh- 40 bar beim Transport von gasförmigem CO2. Um die Ka-
denden Vorteil: Er kann auf praktische Erfahrung und lendioxid ähnliche hydraulische Eigenschaften wie eine pazitäten einer Pipeline zu steigern und Druckverluste am
bewährte Technik zurückgreifen. Weltweit wird seit vie- Flüssigkeit. Die Transportkapazität steigt dadurch im Ver- Ende der Pipeline auszugleichen, kann der Druck beim
len Jahrzehnten zum Beispiel Erdgas über ein weit gleich zu gasförmigem CO2 um ein Vielfaches. Transport von CO2 jedoch auf 200 bar und mehr erhöht
verzweigtes Leitungssystem transportiert – sicher und zu- werden. Durch Reibungsverluste bedingte Druckabfälle
verlässig. Und auch CO2-Pipelines werden bereits erfolg- Um den Energieaufwand für die Verdichtung so gering können durch Pump- und Zwischenverdichterstationen
reich betrieben ( Seite 16). wie möglich zu halten und Korrosion zu verhindern, muss wieder ausgeglichen werden. Es können Transportstre-
das Kohlendioxid möglichst frei von Fremdstoffen und cken von über 500 Kilometern ohne zusätzliche Verdich-
Wie viel CO2 über eine Pipeline befördert werden kann, trocken sein. Denn: In Verbindung mit Wasser kann CO2 tung überwunden werden. Nach Ankunft am Speicher
hängt nicht allein vom Durchmesser der Pipeline ab, son- korrosive Kohlensäure entwickeln. Vor und während der muss der Zustand des CO2 den Speicherbedingungen
dern ebenso vom Aggregatzustand des transportierten Verdichtung wird das abgeschiedene CO2 daher entspre- ggf. angepasst werden ( vgl. hierzu ausführlich die Bro-
CO2. Für den Transport per Schiff wird das Kohlendioxid chend getrocknet. schüre „Speicherung von CO2: Technologie für den Kli-
beispielsweise bei minus 48 Grad Celsius verflüssigt. maschutz“).
Für den Transport mit einer Klimaschutz-Pipeline ist hin-
gegen der so genannte verdichtete Zustand am besten
Auf den Druck kommt es an Entlang der gesamten Strecke sorgen unterschiedliche
geeignet.
Mechanismen für die Sicherheit des Transports – so etwa
Kohlendioxid wird stets mit einem bestimmten Druck Stationen, über die der Korrosionsschutz der Pipeline von
transportiert – wie hoch der ist, entscheidet sich eben- außen kontrolliert werden kann ( Seite 12 – 14). Auch der
Verdichtet, rein und trocken falls je nach „Transportoption“. Je nach Dichte des zu Einsatz von Schieberstationen in festgelegten Abständen
transportierenden CO2 ist ein unterschiedlicher Druck sowie nach größeren Flussüberquerungen ist vorgesehen.
Vor der Einspeisung in ein Leitungssystem wird das CO2 notwendig, damit das CO2 über die gesamte Strecke Diese erlauben eine Absperrung der Pipeline (z. B. bei
verdichtet: Dabei wird es nach der Abscheidung im Kraft- seine Transporteigenschaften behält: mindestens 74 bar Wartungsarbeiten) oder im unwahrscheinlichen Fall einer
werk mittels eines Verdichters auf einen höheren Druck beim Transport von hochverdichtetem CO2, höchstens Leckage, also dem Austritt von CO2.
Jahrzehntelange Erfahrung – interessante Fakten zum Transport via Pipeline
1929 baut die Ruhrgas AG Wegen der unsicheren Lage im 2006 wird die mit rund 1.770 Kilometern nicht nur längste, sondern bisher
(heute: E.ON Ruhrgas) eine 180 Kilometer Schiffsverkehr während des auch teuerste Ölpipeline der Welt in Betrieb genommen. Die BTC-Pipeline,
lange Koksgasleitung von Hamm nach Zweiten Weltkriegs werden in den die 2,4 Milliarden Euro gekostet hat, transportiert Öl von Baku (Aserbaidschan)
Hannover und beginnt mit dem Bau einer 1940er Jahren in den USA lan- über Tiflis (Georgien) nach Ceyhan in der Türkei. 150.000 Pipelinesegmente
Ferngasleitung nach Frankfurt am Main. desweite Pipelines gebaut. wurden verbaut.
1850 1900 1950 2000 2050
1886 – Die erste Erdgaspipeline von Kane Erst Mitte der 1960er Jahre fanden Direkte Verbindung zwischen der EU und
(Pennsylvania) nach Buffalo (New York) erste größere grenzüberschreitende Russland: 2010 wird voraussichtlich der erste
wird in Betrieb genommen. Sie ist 140 Gaslieferungen in Europa statt. Seit den Leitungsstrang für die Nord Stream verlegt.
Kilometer lang und hat einen Durchmesser späten 1960er Jahren liefert die Sowjet- Nach ihrer Fertigstellung im Jahr 2012 soll die
von etwa 20 Zentimetern. union Erdgas durch die Pipelines „Bru- so genannte Ostsee-Pipeline mit einer Gesamt-
derschaft“ und „Sojuz“ (Vereinigung) bis länge von 1.220 Kilometern jährlich bis zu
nach Westdeutschland. 55 Milliarden Kubikmeter Erdgas transportieren.
8/9
ProjektABLAUF:
CO2-Pipeline
Der Bau einer Pipeline stellt die Konstrukteure vor umgangen, grabenlos unterquert oder es wird – falls dies Vor der Umsetzung: die Genehmigung
unterschiedliche Aufgaben. Sie erstreckt sich nicht nur nicht vollständig möglich ist – die Mitnutzung bestehen-
über viele Kilometer und häufig mehrere Länder mit der Trassen geprüft. Ein wesentlicher Bestandteil der Planung einer CO2-
unterschiedlichen rechtlichen Bestimmungen. Sie führt Pipeline ist die Durchführung eines so genannten Raum-
auch durch Gelände mit wechselnden natürlichen Gege- Nach einer Machbarkeitsstudie folgt dann die detaillierte ordnungsverfahrens. Hierbei wird die grundsätzliche
benheiten und muss dabei hohen Sicherheitsstandards technische Planung: Hierbei wird der Durchmesser der Machbarkeit des Bauvorhabens geprüft. Gleichzeitig dient
genügen. Vor dem Bau einer CO2-Pipeline stehen da- Pipeline definiert, ihre Festigkeit berechnet und der pas- das Verfahren der Abstimmung mit anderen Planungen
her sorgfältige Planung sowie ein umfassendes Geneh- sende Werkstoff ausgesucht. Wesentlicher Bestandteil und Maßnahmen und stellt sicher, dass die Anforderungen
migungsverfahren unter Einbeziehung aller Beteiligten. dieser Planungsphase ist zudem die Festlegung der für von Raumordung, Umweltschutz und Landesplanung
Dabei sind die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen den Pipelinebetrieb notwendigen technischen Anlagen berücksichtigt werden.
für den Bau von Fernleitungen nach Einschätzung ( Seite 9).
von Experten auch auf den Transport von CO2 anwendbar
( Seite 15).
Anlieferung
Am Anfang: der Plan Schweißen
Eine Variable steht bereits vor dem Bau jeder europä- Mutterboden entfernen Biegen
ischen Pipeline fest: Aufgrund der engmaschigen Infra- Graben öffnen
struktur in Europa wird sie unterirdisch verlaufen müssen.
Alle weiteren Variablen werden jedoch in der Planungs-
phase der CO2-Pipeline geprüft. An deren Beginn steht Absenken
die Grobtrassierung – sie betrachtet etwa bereits beste-
hende Infrastruktur und klärt, ob die Pipeline mit schon Mutterboden auftragen
vorhandenen Leitungen gebündelt werden kann. Für
einen optimalen Trassenverlauf ist außerdem die Prüfung
der geografischen Rahmenbedingungen unabdingbar. Graben schließen
Sie umfasst eine Untersuchung des Geländes auf Berge
oder Senken ebenso wie Analysen des Untergrunds und
möglicher seismischer Aktivitäten. Auch ökologische As- Die Verlegung einer CO2-Pipeline umfasst viele Prozessschritte: vom Abtragen des Mutterbodens über die Vorbereitung der Trasse und
pekte sind nicht zu vernachlässigen: Natur- und Wasser- die Verlegung der Pipelinesegmente bis hin zum Auffüllen des Grabens. Zwischen dem ersten Spatenstich und der Inbetriebnahme der
schutzgebiete sowie Waldflächen und Biotope werden Pipeline liegen bis zu zwei Jahre. Quelle: Eigene Darstellung – IZ Klima, 2008In der Regel folgt anschließend im Planfeststellungsver- Erst der letzte Schritt: der Bau henschwankung ausgeglichen werden muss. Diesen
fahren die Umweltverträglichkeitsprüfung. Hierbei werden Angaben entsprechend werden die einzelnen Pipeline-
die Auswirkungen des Bauvorhabens auf Mensch und Die einzelnen Kolonnen beim CO2-Pipelinebau erinnern segmente nun gebogen. Nach diesem fünften Arbeits-
Umwelt sowie auf Kultur- und Sachgüter geprüft. Gemein- an die Waggons eines sehr langen Zuges: Über eine schritt folgen das Verschweißen der Rohre zu einem
sam mit den zuständigen Behörden wird zudem der ex- Strecke von zwei bis drei Kilometern erledigen sie hin- Strang sowie die Überprüfung der Schweißnähte ( Seite
akte Trassenverlauf erarbeitet. In diesem Prozess haben tereinander unterschiedliche Arbeitsschritte. Quasi im 12 – 13). Um den Eingriff in den Boden so weit wie mög-
Anwohner in einem Anhörungsverfahren die Möglichkeit ersten und zweiten Waggon wird die Trasse vorbereitet. lich zu begrenzen, folgen erst danach der Aushub des
zur Stellungnahme. Mit dem Planfeststellungsbeschluss In Vereinbarung mit den Umweltbehörden erfolgt die Grabens sowie das Einlegen der Pipeline. Nach dem
und dem Erwerb der Rechte endet diese Projektphase. Entfernung von Pflanzen, anschließend wird der Mutter- Auffüllen des Grabens steht aber nicht unmittelbar die
boden abgetragen. Danach werden die Einzelrohre auf Inbetriebnahme der Pipeline – zuvor wird diese noch
Das gesamte Planungsverfahren dauert in der Regel zwei die vorbereitete Trasse „ausgefahren“. auf Unversehrtheit und Belastbarkeit geprüft ( vgl. dazu
bis drei Jahre. Während der Planungszeit erfolgt auch der ausführlich die folgenden Seiten). Nach der abschlie-
Auftrag zur Produktion der Pipelinesegmente sowie deren Schon bei der Planung legen die Ingenieure die not- ßenden Dichtheits- und Festigkeitsprüfung der Pipeline
Herstellung. Danach beginnt die Bauphase, für die eben- wendige Biegung der Pipelinesegmente fest – etwa erfolgt die Inbetriebnahme des Leitungssystems. Die
falls ein bis zwei Jahre kalkuliert werden müssen. wenn die Trasse um Kurven verlaufen oder eine Hö- Pipeline ist nun in Betrieb.
Von der Planung bis zum Betrieb: Projektverlauf einer CO2-Pipeline
Quelle: Eigene Darstellung nach RWE Dea AG
ca. 2 – 3 Jahre ca. 1 – 2 Jahre
Planung und Genehmigung Bau Betrieb
Start Raumordnungsverfahren Ende Raumordnungsverfahren Prüfung und
Inbetriebnahme
Beginn Planfest- Ende Planfest- der Pipeline
stellungsverfahren stellungsverfahren
LKW, Bahn, Schiff oder Pipeline? Bereits Nach Erteilung der Genehmigung und Produk- Nach und nach füllt sich der Rohrgraben: Nach Fertigstellung der Pipeline
bei Antragstellung stehen die Planungen tion der Pipelinesegmente beginnt die Bau- Spezialfahrzeuge verlegen die miteinander wird der natürliche Lebensraum
zum Transport fest. In dieser Phase er- phase: In Absprache mit den zuständigen verschweißten Pipelinesegmente. durch Renaturierungsmaßnahmen
folgt auch die Bestellung der benötigten Behörden wird zunächst die Trasse für die wiederhergestellt.
Pipelinesegmente. Verlegung der Pipeline vorbereitet.
Quelle: Vattenfall Europe AG Quelle: E.ON Ruhrgas AG Quelle: E.ON Ruhrgas AG Quelle: E.ON Ruhrgas AG
10/11Unter ständiger
Kontrolle:
Sicherheit der
CO2-Pipeline
So genannte Molche reinigen die Pipeline von innen und spüren gleichzeitig selbst feinste Risse auf. Quelle: E.ON Ruhrgas AG
Sicherheit für Mensch und Umwelt spielt im gesamten teme (z. B. Pipeline Integrity Management System) haben
Das deutsche Pilotprojekt: Die Klimaschutz-Pipe-
CCS-Prozess eine zentrale Rolle. CO2 ist nicht giftig oder zu dieser Verringerung beigetragen. Hochdruckleitungen
line von NRW nach Schleswig-Holstein
explosiv, kann aber in hohen Konzentrationen für Mensch gelten daher heute als sicherste Methode, große Stoff-
und Umwelt gefährlich werden. Sicherheitsmechanismen mengen über weite Entfernungen zu transportieren – ohne
RWE Dea plant zurzeit die erste Klimaschutz-Pipeline in Deutsch-
bei der Planung der Pipeline ebenso wie beim Bau und schädliche Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Die
land: Die Leitung soll in einer Tiefe von etwa anderthalb Metern verlegt
Betrieb wirken eventuellen Schadensfällen entgegen und günstige Schadensstatistik kann also auch für eine CO2-
werden und sich über eine Strecke von etwa 530 Kilometern erstre-
garantieren einen sicheren Transport. Da sich CO2- und Pipeline angenommen werden. Die Folgen eines Austritts
cken. Sie wird das von der RWE AG geplante CCS-Pilotkraftwerk
Erdgastransport technisch kaum unterscheiden, kommt von CO2 werden darüber hinaus hinsichtlich einer akuten
am Standort Goldenberg in Hürth bei Köln mit den CO2-Speicher-
hier jahrzehntelange Erfahrung zum Einsatz. Gefährdung von Leib und Leben als gering eingeschätzt.
stätten in Schleswig-Holstein verbinden.
Geplant ist, über eine lange Strecke die Trassenkorridore von be-
stehenden Fernpipelines zu nutzen, die zwischen dem Ruhrgebiet Sicherheit durch Erfahrung Sorgfalt in allen Projektphasen
und der Nordsee verlaufen. Nach der Beantragung des Raumord-
nungsverfahrens 2008/2009 soll der Baubeginn voraussichtlich Die Schadensstatistik für Gaspipelines der European Schon bei der Planung und Festlegung des Trassenver-
2013 erfolgen. Die Inbetriebnahme ist für Anfang 2015 geplant. Gas Pipeline Incident Data Group (EGIG) verdeutlicht die laufs wird das Thema Sicherheit großgeschrieben. Bei
hohe Sicherheit des europäischen Pipelinesystems. In einem Austritt auf freier Fläche würde das CO2 im offenen
Über zwei Millionen Tonnen CO2 soll die Pipeline pro Jahr transpor- den vergangenen Jahren hat sich die Häufigkeit der Vor- Gelände von der Umgebungsluft schnell verweht.
tieren. Dazu wird das Kohlendioxid mit einem Druck von 200 bar kommnisse im Vergleich zu früheren Zeiträumen deutlich
durch die Pipeline geleitet. auf 0,21 Vorfälle pro 1.000 Kilometer und Jahr verringert. Bereits vor dem Bau wird durch die Umweltverträglich-
Maßnahmen wie die Einführung vernetzter Kontrollsys- keitsprüfung gewährleistet, dass die Auswirkungen aufMensch und Umwelt minimiert werden. Und auch beim sowohl zur Reinigung von Pipelines eingesetzt als auch genannte Schilderpfähle beinhalten Sensoren zur Kon-
Bau sichern vielfältige Mechanismen professionelles Vor- zur Messung der Rohrwände. Intelligente Molche fahnden trolle des Korrosionsschutzes ( Seite 8). Auch das Befah-
gehen – so wird kein Pipelinesegment verbaut, das nicht mit ihren Sensoren so nach Korrosionsstellen oder Be- ren längerer Strecken und die Kontrolle aus der Luft dienen
geprüft und zertifiziert wurde. Nach der Verschweißung schädigungen am Rohr. dazu, den Streckenverlauf überirdisch auf Unversehrtheit
der Pipelinesegmente wird zudem jede einzelne Schweiß- zu prüfen. Ebenso wie die Markierung des Pipelinever-
naht „zerstörungsfrei“ geprüft. Eine Dichtheits- und Zusätzlich finden regelmäßig Kontrollen vor Ort statt: So laufs auf der Erdoberfläche stellen diese Maßnahmen
Festigkeitsdruckprüfung nach TÜV-Kriterien gewähr genannte Trassengänger begehen die Strecke und über- sicher, dass externe Einflüsse wie Baustellen die Pipeline
leistet vor der Inbetriebnahme der neuen Pipeline ihre prüfen die Unversehrtheit der überirdischen Markierung nicht gefährden – ein weiterer Schritt für Sicherheit und
Dichtigkeit und Funktionsfähigkeit: Hierbei wird Wasser sowie die Funktionsfähigkeit des Korrosionsschutzes: So Zuverlässigkeit.
unter hohem Druck in der Pipeline gehalten. Der Druck ist
dabei um ein Vielfaches höher als der spätere Betriebs-
druck der Pipeline.
Alle Projektschritte werden darüber hinaus von unab-
hängigen Gutachtern der zuständigen technischen Über-
wachungsorganisation begleitet, kontrolliert und genau
dokumentiert. Das Ergebnis dieser umfassenden Maß-
nahmen: Pipelines haben nach dem heutigen Stand der
Technik eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer.
Kontrolle im Prozess
Die Betriebszentrale steuert und beobachtet den Pipe
linebetrieb kontinuierlich. So kann mit Hilfe von software-
basierenden Mengenmessungen festgestellt werden, ob
die in die Pipeline eingespeiste Menge CO2 mit der am
Speicherort ankommenden Menge übereinstimmt. Bei
Abweichungen kann die Betriebszentrale die Gründe
durch die erfassten Daten schnell erkennen und reagie-
ren – beispielsweise durch die Betriebsbereitschaft. Die-
se ist an sieben Tagen in der Woche 24 Stunden pro Tag
für die Sicherheit der Leitung in Einsatzbereitschaft und
führt regelmäßige Wartungsarbeiten durch.
Überwachung von innen und außen
Im Innern der Pipeline können so genannte Molche zum Sicherheit im Vordergrund: Nachdem die Pipelinesegmente, wie hier dargestellt, miteinander verschweißt wurden, wird jede Schweißnaht
Einsatz kommen. Diese technischen Apparaturen werden sorgfältig geprüft. Quelle: E.ON Ruhrgas AG
12/13Die Notwendigkeit
EInes Rechts-
rahmens für den
CO2-Transport
Mit Blick auf die Weiterentwicklung der CCS-Technologie und den Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur (hier Pipelinebau in Three Hills,
Kanada) kommt vor allem der zügigen Schaffung eines geeigneten Rechtsrahmens eine besondere Bedeutung zu. Quelle: EnCana Corporation
Ein reibungsloser CCS-Prozess braucht neben ausge-
reiften technischen Lösungen eine ebenso solide recht-
liche Basis. Denn ein klarer Rechtsrahmen schafft die Ein umfassender Prozess Aus der Rohstoffversorgung mit Erdöl und Erdgas gibt es
notwendige Investitionssicherheit für alle Beteiligten. jedoch bereits rechtliche Rahmenbedingungen, die zum
Bei der Einführung und Etablierung einer neuen Technolo- Teil auch auf den Transport von CO2 im Rahmen von CCS
Der CO2-Transport ist das Bindeglied zwischen der Ab- gie wie dem CCS-Verfahren sind umfangreiche juristische angewendet werden könnten. Es kommt daher darauf
scheidung im Kraftwerk und der geologischen Speiche- Erörterungen notwendig. Bisher gibt es auf nationaler an, diese Regelungen auf CO2-Pipelines auszuweiten
rung. Die technischen Herausforderungen lassen sich und internationaler Ebene keinen Rechtsrahmen, der alle und entsprechend anzupassen. Alle neuen Regelungen
zuverlässig bewältigen: Die eingesetzten Technologien Aspekte und Betriebsphasen des CCS-Prozesses umfas- müssen zudem daraufhin überprüft werden, ob sie mit be-
sind bereits seit vielen Jahren erprobt. Neu ist allein das send regelt. Deshalb haben Experten nun die Aufgabe, stehendem nationalem und internationalem Recht kompa-
zu transportierende Medium. Deshalb muss beim CO2- Regelungen für die einzelnen Prozessschritte zu erarbeiten. tibel sind. Hier dürfen keine Widersprüche entstehen, die
Transport zunächst entschieden werden, welche gesetz- Regelungen müssen konsistent sein.
lichen Regelungen hier greifen sollen. Dabei bestehen Um für den CO2-Transport Planungs- und Rechtssicher-
zwei Möglichkeiten: Bestehende Gesetze und Verord- heit herzustellen, müssen grundlegende Entscheidungen
nungen können auf die CCS-Technologie ausgeweitet getroffen werden – so etwa in Bezug auf Haftungsfragen. Bau und Betrieb: bestehendes Recht
oder eigenständige Regelungen geschaffen werden. An Notwendig sind auch Festlegungen zu Risikoeinschät-
der Entwicklung wirken langjährig erfahrene Experten zung und -management sowie die Definition der Anforde- Der Bau und Betrieb von Pipelines ist in Deutschland
mit, um später einen sicheren Betrieb von CO2-Pipelines rungen an Monitoring und Reporting zur Gewährleistung durch Gesetze und Verordnungen des Bundes gere-
sicherzustellen. größtmöglicher Sicherheit. gelt – allen voran das Gesetz über die Umweltverträglich-keitsprüfung (UVPG) und das Energiewirtschaftsgesetz gesetzt werden, bei dem der rechtliche Rahmen für alle Ein erster wichtiger Schritt in diese Richtung wurde be-
(EnWG). Das UVPG befasst sich mit den Auswirkungen CCS-Prozessschritte möglichst auf EU-Ebene entwickelt reits unternommen: Die EU-Kommission hat im Januar
von Bauprojekten auf Mensch und Umwelt sowie auf Kul- und abgestimmt wird. Damit können alle Aspekte der 2008 den Entwurf einer Richtlinie über die geologische
tur- und Sachgüter. Im Energiewirtschaftsgesetz sind Bau CCS-Technologie auf eine verlässliche gesetzliche Basis Speicherung von CO2 vorgestellt. Dieser Vorschlag ist ein
und Betrieb von Gashochdruckleitungen, also Pipelines, gestellt werden. erster Baustein für die europaweite Regelung von CCS.
vor dem Hintergrund der Versorgungssicherheit geregelt. Nach der Verabschiedung dieser Richtlinie wird sie in das
Das erklärte Ziel ist es, durch Pipelines eine „möglichst Bevor allerdings ein Rechtsrahmen für alle CCS-Prozess- nationale Recht der Mitgliedstaaten überführt werden. In
sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente schritte verabschiedet wird, müssen einige offene Fragen diesem Prozess sowie in der weiteren Ausarbeitung ge-
und umweltverträgliche Versorgung“ mit Energie zu ge- geklärt werden: Noch sind Anforderungen an Überwa- setzlicher Grundlagen wird Schritt für Schritt ein recht-
währleisten. Beide Gesetze werden von einer Reihe spe- chung und Berichtswesen sowie die Klärung von Haf- licher Rahmen für CCS geschaffen.
zifischer Verordnungen ergänzt, die Standards für den tungsfragen nicht abschließend verhandelt. Auch Fragen
Bau und Betrieb der Pipelines festlegen – etwa die Rohr- des Aufbaus der Infrastruktur, der Nutzung der Pipelines
fernleitungsverordnung (RohrFLtgV) oder die Gashoch- durch Dritte und die genaue Einbindung in das Emissions-
druckleitungsverordnung (GasHL-VO). handelssystem müssen noch geregelt werden.
Viele Experten gehen davon aus, dass die bestehenden
Regelungen im Wesentlichen auch auf den CO2-Transport
übertragen werden können. Für die Ausgestaltung der
Details sind allerdings noch weitere vergleichende Unter-
suchungen notwendig. Der Rechtsrahmen für den Trans-
port von Erdgas hat sich seit vielen Jahren bewährt. Damit
sind die Rechtsstandards prinzipiell ausreichend, um
auch den sicheren Transport von CO2 zu gewährleisten.
Der Vergleich mit den europäischen Nachbarn zeigt über-
dies, dass die technischen Anforderungen in Deutschland
besonders hoch sind.
Vom ersten Baustein zu europäischem Recht
Verschiedene Gremien, unter anderem der Bundestags-
ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgen-
abschätzung, haben sich bereits mit der Frage nach der
Umsetzung eines rechtlichen Rahmens für CCS ausein-
andergesetzt. Vor dem Hintergrund, dass eine zügige
rechtliche Regelung notwendig ist, war ein Vorschlag
des Ausschusses die Durchführung eines zweistufigen
Verfahrens: Damit CCS möglichst rasch umfassend er-
probt werden kann, sollte eine gesetzliche Übergangs-
lösung für die Durchführung von Forschungsvorhaben Regelungen für den CO2-Transport müssen viele Variablen berücksichtigen. Dazu gehören neben Festlegungen zur Sicherheitsüberwa-
gefunden werden. Gleichzeitig sollte ein Prozess in Gang chung auch technische Anforderungen und bauliche Standards. Quelle: iStock Photo
14/15Eine relativ neue Entwicklung ist der Transport des es nicht verwunderlich, dass auch CO2 per Rohrleitung
Pipelines: Lebens Biokraftstoffs Ethanol. In Brasilien wird seit 2007 eine
Ethanolpipeline gebaut, die nach ihrer Inbetriebnahme
transportiert wird. Die bestehenden CO2-Pipelinenetze
der Welt haben zusammengenommen bereits eine Länge
adern der Energie- 2010 jährlich acht Milliarden Liter Ethanol über eine Stre-
cke von rund 1.000 Kilometern transportieren soll.
von 3.100 Kilometern und transportieren etwa 45 Millio-
nen Tonnen CO2 im Jahr.
versorgung Und in Deutschland wird sogar Bier durch die Röhre Klarer Vorreiter sind hier die USA: Der größte Teil der
geschickt: In der neuen Schalke-Arena sind die Aus- weltweiten CO2-Pipelines wurde in den texanischen Ölför-
schankpunkte an eine fünf Kilometer lange Bierpipeline dergebieten gebaut – und das bereits in den 1970er Jah-
angeschlossen. ren. Dort wird das CO2 in die unterirdischen Ölvorkommen
eingespeist, um den Förderdruck und damit die Ausbeute
zu erhöhen. Dieses Verfahren wird als Enhanced-Oil-
CO2-Pipelines in aller Welt Recovery bezeichnet. Die größte CO2-Pipeline verläuft
zwischen Cortez in Colorado und Denver in Texas: Die
Ob Gas oder Flüssigkeit, ob genießbar oder nicht – der 808 Kilometer lange Cortez-Pipeline führt Kapazitäten
Transport via Pipeline ist ein weltweiter Erfolg. Da ist von rund 20 Millionen Tonnen CO2 im Jahr.
Weltweit sichern Pipelines den zuverlässigen Transport
von Stoffen. Systeme für den Transport von Wasser, CO2 nach Kanada
Abwasser oder Fernwärme sowie Erdöl- und Erdgas- North Dakota
pipelines kennen die meisten, aber Wasserstoff- oder Montana Great Plains
sogar Bierleitungssysteme? Tatsächlich ist die Vielfalt Kohlevergasungs-
anlage
der transportierten Stoffe bereits heute erstaunlich, und Idaho Wyoming South Dakota
Pipelinesysteme haben beeindruckende Dimensionen an-
LaBarge
genommen.
Nebraska
Utah Colorado
Allein für den Erdöltransport sind weltweit etwa drei Millio-
McElmo Dome Sheep Mountain
nen Kilometer Rohrleitungen im Einsatz. Jedes Jahr kom- Kansas
men rund 25.000 Kilometer hinzu! In Deutschland werden Ridgeway
CO2-Lagerstätte Bravo
etwa 80 Prozent des Rohöls mit dem effizientesten Trans- Dome
Oklahoma Arkansas
portmittel transportiert: der Pipeline.
Arizona New Mexico Jackson Dome
Auch der Transport von Erdgas erfolgt weltweit über Pipe- Texas Alabama
Louisiana
lines. Allein das europäische Erdgaspipelinenetz hat die Terrell, Puckett
Mississippi
und Mitchell
beachtliche Länge von rund 50.000 Kilometern. Gasanlagen
Der Siegeszug der Pipelinetechnik ist kein Zufall. Schließ-
lich können so in kurzer Zeit und in hohen Mengen Flüssig-
keiten und Gase sicher transportiert werden. Wasserstoff
wird beispielsweise in Deutschland schon seit 1938 durch Die Mehrheit der CO2-Pipelines liegt in den USA. CO2 wird hier seit mehreren Jahrzehnten in unterirdische Ölvorkommen eingeleitet, um
die 220 Kilometer lange Rhein-Ruhr-Pipeline geleitet. die Fördermenge zu erhöhen. Quelle: Vattenfall Europe AGCO2 lässt Pflanzen gedeihen
In Gewächshäusern in der niederländischen Provinz Zuid-Holland
wird Kohlendioxid als Dünger eingesetzt. Denn wenn Wasser und
Sonne ausreichend vorhanden sind, entscheidet das Kohlendioxid
in der Luft, wie gut die Pflanzen gedeihen. Deshalb verbrauchten
die Gärtner den größten Teil ihrer Heizkosten bisher im Sommer.
Sie ließen die Gasöfen laufen, um das anfallende CO2 in die Ge-
wächshäuser zu leiten. Heizen im Sommer – diese Praxis kostet
viel Geld und schadet dem Klima!
Clevere Abhilfe schafften zwei findige Ingenieure: Nicht weit von
den Gewächshäusern entfernt steht eine moderne Raffinerie. So-
gar eine stillgelegte Erdölpipeline verlief durch die Gewächshaus-
landschaften. Also wurde das CO2 aus dem Produktionsprozess
der Raffinerie abgezweigt und über die instandgesetzte Rohrleitung
zu den Gewächshäusern geleitet. Dort sorgt es nun für ein reiches
Pflanzenwachstum. 170.000 Tonnen CO2 fließen pro Jahr durch die
Pipeline – für diese Menge müssten sonst 95 Millionen Kubikmeter
Erdgas verfeuert werden.
Bewährte Technik, beeindruckende Dimensionen: Das europäische Pipelinenetz zum Transport von Erdgas ist etwa 50.000 Kilometer lang.
Quelle: Nord Stream AG
Ein CO2-Pipelinenetz für Europa So können die Transportkapazitäten optimiert und die
Kosten gesenkt werden.
Während der Pilotphase des CCS-Verfahrens braucht
es noch keine ganz großen Bauarbeiten – in dieser Zeit Das langfristige Ziel ist ein integriertes Pipelinenetz für
wird CO2 voraussichtlich nur über kurze Strecken trans- Europa. Die Internationale Energie-Agentur (IEA) hat die
portiert. Wenn die CCS-Technologie jedoch in großtech- Perspektiven dieses Zukunftsprojekts untersucht. Das
nischem Maßstab kommerziell verfügbar ist, wird eine Ergebnis: Viele tausend Kilometer Rohrleitungen sind
eigenständige Infrastruktur notwendig sein. Im Idealfall notwendig, um ein europäisches CCS-Transportsystem Wachstum braucht CO2: Das lebenswichtige CO2 erhalten
entstehen Netze, bei denen die Hauptleitungen von meh- entstehen zu lassen. Dies ist eine große, aber lösbare diese Pflanzen über eine Pipeline, die das in einer Raffinerie
reren Unternehmen genutzt werden, die über kleinere Aufgabe – in technischer ebenso wie in koordinativer und abgeschiedene CO2 sicher zu den Gewächshäusern trans-
Zulieferpipelines angeschlossen sind. Von koordinierten regulatorischer Hinsicht. portiert. Quelle: Bunnik Plants
Pipelinenetzen können viele CO2-Verursacher profitieren:
16/17
/17Fragen und
Antworten
Welchen Beitrag kann CCS Dabei ist CCS nicht nur für die Energieerzeugung eine der CCS-Technologie mit geschätzten 60 bis 90 Euro pro
zum Klimaschutz leisten? wichtige Klimaschutzoption. Bereits 2004 haben sich Tonne abgeschiedenes CO2 noch deutlich höher sind als
Die Energieversorgung der Zukunft steht in einem Span- 48 europäische Stahlunternehmen im so genannten bei einer großindustriellen Nutzung, in der Kosten von
nungsverhältnis: Der Schutz des Klimas ist eine wichtige Ulcos-Projekt (Ultra Low CO2 Steelmaking) zusammen- etwa 35 bis 45 Euro pro Tonne CO2 gerechnet werden.
Dimension, die beachtet werden muss. Hinzu kommen die geschlossen, um ihren CO2-Ausstoß langfristig um mehr Der Transport macht dabei etwa zehn Prozent der Kosten
Versorgungssicherheit, also die zuverlässige Versorgung als die Hälfte zu reduzieren. Neben CCS werden auch aus, wobei der finanzielle Aufwand in jedem Projekt von
mit Energie, und ein wirtschaftlicher Preis. Deshalb ist ein verschiedene andere Möglichkeiten zur CO2-Reduktion vielfältigen Faktoren abhängig ist: von der Entfernung
breiter Energiemix notwendig, in dem fossile Energieträ- in Erwägung gezogen. Die erste Phase dieses Projektes und der zu transportierenden Menge, von dem Durch-
ger noch auf absehbare Zeit eine wichtige Rolle spielen wird von der Europäischen Union mit gut 30 Millionen messer der Pipeline und ihrem Verlauf sowie bereits exi-
werden. Das gilt für Deutschland, vor allem aber weltweit. Euro unterstützt. stierender Infrastruktur oder Sicherheitsanforderungen.
Die Herausforderungen des Klimaschutzes können nur Auch die Zahl der Emittenten, die die Pipeline nutzen,
durch ein Portfolio an Maßnahmen gelöst werden. Neben spielt eine wichtige Rolle. Grundsätzlich gilt jedoch, dass
Energiesparmaßnahmen, der Förderung der erneuerba Können bestehende Pipelinenetze für die Pipeline die wirtschaftlichste Alternative für den CO2-
ren Energien und verbesserter Energieeffizienz kommt den Transport von CO2 genutzt werden? Transport darstellt.
CCS dabei eine wichtige Rolle zu. Nach Schätzungen Grundsätzlich können bestehende Pipelines zum Trans-
des Weltklimarates IPCC können durch CCS im optima- port von CO2 genutzt werden. Ob das jeweilige Leitungs-
len Fall bis zum Jahr 2100 bis zu 2.220 Milliarden Tonnen system geeignet ist, hängt von seiner Beschaffenheit Warum kann CO2 nicht immer dort
CO2 eingespart werden. ab. Das Material, die maximale Druckbelastung und die gespeichert werden, wo es abgeschieden wird?
Wanddicke der Rohre müssen entsprechend den gesetz- Bei der Entscheidung für einen Standort müssen meh-
lichen Anforderungen gestaltet sein. Wenn außerdem die rere Faktoren gegeneinander abgewogen werden: Der
Diffuse Punktquellen Lebensdauer und die Sicherheitsmechanismen ausrei- wichtigste ist das Vorkommen der Rohstoffe. Für Kohle-
< 0,1 Millionen Tonnen
CO2 pro Jahr ~ 44 % chen, ist die Nutzung als CO2-Pipeline möglich. In Süd- kraftwerke ist es sinnvoll, weite und aufwändige Trans-
Kohle ~ 34 % deutschland wird beispielsweise heute eine Rohrleitung portwege der Kohle zu vermeiden. Braunkohlekraftwerke
Gas ~ 6 %
zum Erdgastransport genutzt, die ursprünglich als Erdöl- werden deshalb in der Nähe der Förderstätten gebaut,
Ölbasierender Kraftstoff ~ 4 %
pipeline gebaut wurde. Auch in Holland werden ehemalige in Deutschland beispielsweise im Rheinland oder in der
Zementproduktion ~ 4 %
Eisen- und Stahlerzeugung ~ 3 % Erdölpipelines heute für den CO2-Transport verwendet Lausitz. Steinkohle wird zu großen Teilen importiert, des-
Ölraffinerien ~ 3 % ( Seite 17). halb werden die Kraftwerke bevorzugt in der Nähe von
Petrochemische Industrie ~ 2 % Häfen gebaut.
Anteil großer stationärer Punktquellen an der Gesamtheit der Was kostet der Transport von CO2? Wichtig ist auch, an welcher Stelle der Strom benötigt und
energiebedingten CO2-Emissionen. Davon bestehen allein 7.500 Die Frage nach den Kosten von CCS insgesamt oder verbraucht wird. Der Transport des Stroms mit Überland-
große Punktquellen im Bereich der Industrie. Die Gesamtmenge einzelnen Prozessschritten kann nicht pauschal beant- leitungen ist aufwändig, außerdem geht hierbei immer ein
des durch den Menschen verursachten CO2-Ausstoßes beträgt wortet werden. Eine aktuelle Studie von McKinsey geht Teil der Energie verloren. Deshalb ist es häufig sinnvoll,
28 Milliarden Tonnen. Quelle: Eigene Darstellung nach StatoilHydro davon aus, dass die Kosten in der Demonstrationsphase Kraftwerke in der Nähe von Verbrauchszentren zu errich-Sie können auch lesen
