CO2 Abscheidung als wichtiger Baustein für Netto-Null - was müssen wir dieses Jahr tun, um keine Zeit zu verlieren? - Energie-Apéros Aargau ...
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CO2 Abscheidung als wichtiger Baustein für Netto-Null – was müssen wir dieses Jahr tun, um keine Zeit zu verlieren? Energie-Apéros Aargau, 26.01.2021
Agenda
1 Rolle von CCS
2 Nutzung von CO2
3 Speicherung von CO2
4 Transport von CO2
5 Rahmenbedingungen & Kosten
2
CCS ist als Kerntechnologie für Nettonull 2050 anerkannt
Bundesamt für Umwelt – Report zu negativen Emissionen
Der Bundesrat unterstützt die Suche nach Lösungen
plädiert für zeitnahes Handeln
“Ich begrüsse es deshalb sehr, dass Ihr Verband bereits nach
konkreten Lösungsansätzen sucht und Bereitschaft zeigt, im
Bereich CCS eine Vorreiterrolle einzunehmen. Ihre
Überlegungen gehen in die richtige Richtung.”...
Source: Antwortbrief auf Brief des VBSA (links), Faktenblatt Negative Emissionen: Die wichtigsten Ansätze (Bundesamt für Umwelt, 2020) (rechts)
3
Energieperspektiven des Bundesamts für Energie: CCS spielt eine zentrale Rolle
für eine klimaneutrale Schweiz in 2050
Source: Bundesamt für Energie (2020). Energieperspektiven 2050+
4
Agenda
1 Rolle von CCS
2 Nutzung von CO2
3 Speicherung von CO2
4 Transport von CO2
5 Rahmenbedingungen & Kosten
5
Nutzung von CO2
In Nischen: ja
Für 4 mio Tonnen: Nur CCS
Wichtig bei CCS an KVAs: 2 mio Tonnen
negative Emissionen möglich!
6
CCS ist für die Schweiz die einzige realistische Option, um Millionen Tonnen CO2
dauerhaft zu entsorgen
Nettokosten
CHF per t of CO2 Grössenordnung
low Nicht relevant aus Mangel an Material (Schlacken,
high Mineralien ...)
Karbonisierung 10-210 Dauerhaft
? Technisch möglich – braucht Transportinfrastruktur zu
CCS Lagerstätten
85-125 Dauerhaft
(Speicherung)
Riesiger Energiebedarf: 4.4 mn Tonnen CO2 = 37.2 TWh
Nicht Strom = 56% aktueller Verbrauch der Schweiz
eMethan (Gas) 265-646
dauerhaft Wenn, dann Herstellung in Ländern mit günstiger
Solar-/Windenergie
Nicht sinnvoll, wo Strom oder Wasserstoff verwendet
eMethanol werden kann
Nicht
(Chemie/ 446
dauerhaft
Treibstoff)
Sources: own calculations, Royal Society of Chemistry (2014)
7
Agenda
1 Rolle von CCS
2 Nutzung von CO2
3 Speicherung von CO2
4 Transport von CO2
5 Rahmenbedingungen & Kosten
8
Speicherung von CO2
In der Schweiz: sehr unsicher, und mit
langer Vorlaufzeit
Unter der Nordsee: Ab 2024
9
Theoretische (ungeprüfte) Speicherkapazität für ~70 Jahre Schweizer Emissionen
(2.6 Gt)
Sources: Swiss geology portal (2010), *2016 CO2 emissions excl. land use change of 39 Mt based on the GHG inventory by
Federal Office for the Environment (FOEN, 2018), ETH News (2019)
10Erfahrungen: Es wurde viel gelernt aus Tests, Pilotprojekten und kommerziellen
CO2 Injektionen in verschiedenartigen geologischen Formationen
Global Norwegen
~23 Jahre erfolgreiche industrielle Erfahrungen
-> Speicherung von 23 mn Tonnen CO2
Image: Northern lights
Sources: Carbon capture and storage – proven and it works by IEAGHG (2014); Northern Lights project
11Norwegen plant ab 2024 seine geologischen Lagerstätten unter der Nordsee für
Europa zu eröffnen
• 1,000-2,000 m unter
Meeresboden
• Geschätzte Kapazität: 70
Equinor, Shell Milliarden Tonnen (20 Jahre
and Total
EU 28 direkte CO2
entwickeln CCS
Wertschöpf-
Emissionen)
ungskette mit • Stark von Norwegischer
Abfall-, Zement- Regierung subventioniert
und anderen (Positiver Investitionsentscheid
Unternehmen1 in Höhe von >2 Milliarden EUR
im Dezember 2020)
1 Air Liquide, Arcelor Mittal, Ervia, Fortum Oyj, HeidelbergCement AG, Preem, and Stockholm Exergi
Source: Press research and interviews, H21 North of England, 2018, Images Goassnova, Northern lights, Statoil [renamed to
Equinor], MIT, Sintef (2018), direct CO2 emissions of EU 28 (excl. land change and aviation) were 3.5 Gt in 2016 according to the
European Environmental Agency
12Agenda
1 Rolle von CCS
2 Nutzung von CO2
3 Speicherung von CO2
4 Transport von CO2
5 Rahmenbedingungen & Kosten
13Transport von CO2
Wir können mit Zügen beginnen
Parallel müssen wir Pipelines planen
14Transport zwischen KVA Linth und Rotterdam/Norwegen: technische
Möglichkeiten, Kosten und Emissionen
Von einer SBB Ladestation über Rotterdam nach Norwegen
Northern Lights
Speicherstätte
1400 km
Hamburg
Rotterdam
LKW 800 km
Onshore/offshore Pipeline
Basel SBB
Zug Ladestation
150 km
Schiff
15Abschätzung
Erwartete Kosten für den Bahntransport von einer SBB Station bis Rotterdam:
ungefähr 78 CHF / t CO2
KVA Linth SBB Basel Rotterdam Northern Lights
Ladestation Speicherstätte
2.6 km 150 km 800 km 1000 km
LKW 6 LKW 300
CHF CHF
11 60 Existiert
Zug Zug
CHF CHF
Möglich bis 2025
33 24 Langfristig
Schiff Schiff
CHF CHF
Pipeline 7 Pipeline 1.2 Pipeline 6.4 Pipeline 12
CHF CHF CHF CHF
Durchführbare günstigste Option: ~78 CHF pro tCO2 für den Transport nach
Rotterdam, dort wird das CO2 vom Northern Lights Projekt aufgenommen
Source: Multiplication of unit transport cost with roundtrip distances (assuming empty trip back)
16Erste Abschätzung
Emissionen: ~6% des transportierten CO2 würde durch die
Transportkette Pipeline, Zug und Schiff wieder freigesetzt werden
KVA Linth SBB Basel Rotterdam Northern Lights
Ladestation Speicherstätte
2.6 km 150 km 800 km 1000 km
LKW 60 LKW 3,100
tCO2 tCO2
170 2,900 Existiert
Zug Zug
tCO2 tCO2
Möglich bis 2025
Langfristig
Schiff 5,300 Schiff 2,900
tCO2 tCO2
Pipeline 0 Pipeline 0 Pipeline 0 Pipeline 0
tCO2 tCO2 tCO2 tCO2
Aktuell durchführbare emissionsärmste Option: 6,000 tCO2 / Jahr ≙ 6% des transportierten CO2
Source: Multiplication of operational emission factors (see slide 8) with roundtrip distances (assuming empty trip back).
17Transport per Zug ist bereits heute Standard – für grosse Mengen brauchen wir
Pipelines!
Transport von 10 mio Tonnen pro Jahr:
~1600 Lastwägen ~11 Rheinschiffe
pro Tag pro Tag
Heutiges
Gasnetzwerk:
Transmissions-
~550 Wagons pro
pipelines (>5 bar):
Tag
2’243 km
Verteilnetz
(Eine Studie zu einem Pipeline Netzwerk in der Schweiz ist aktuell in Arbeit
Ziel der Studie
• Erstes Layout für alle Schweizer Grossemittenten – kritische Stellen
(Genfer See, Gebirgstäler)
• Kostenabschätzung (Material, Baukosten, Kompressoren, Betriebskosten
(Energie))
• Verschiedene Szenarien bezüglich Drücken und Standorten der
Kompressoren
Ergebnisse im Januar
Finanziert durch
19Agenda
1 Rolle von CCS
2 Nutzung von CO2
3 Speicherung von CO2
4 Transport von CO2
5 Rahmenbedingungen & Kosten
20Vorläufig, vs 15.12.2020
Die Kosten pro Tonne CO2 werden wahrscheinlich unter 150 CHF liegen
(aktuelle inländische Abnahmekosten) sobald die CCS Kette in der EU
grossflächig betrieben werden wird
Beispiel: Kostenkalkulation für die Speicherung pro Tonne CO2 aus der Schweiz unter der Nordsee
Transport zur
Offshore
CO2 Abspaltung Nordseeküste Total
Speicherung
(Rotterdam)
45-51 CHF 78 CHF 33-61 CHF
(incl. Opportunitätskosten (Kombination aus Zug und (Northern Lights schätzt den
für Wärme und
Erste Anlagen Verflüssigung)
Schiff, ohne Preis pro Tonne derzeit auf
30-55 EUR für Abnahme
~156-190 CHF
Zwischenspeicherung)
und Speicherung von CO2
Hubs an der Nordseeküste)
Volle 32-46 CHF 23-29 CHF 13-33 CHF
(35-50 USD capture (Global (5-8 CHF transmission, IPCC data, based (ZEP report based on several in
Infrastruktur CCS Institute, 2019) on onshore pipeline for 10 Mt per year, depths studies in UK and NL.
(Schätzungen) 0.007-0.01 CHF per ton per km from Basel Offshore incl. offshore transport) ~68-108 CHF
to Rotterdam, 670 km, ~5 CHF for a
smaller collection pipeline of 180 km (ZEP,
2011), 12-15 EUR for compression (Luo et
al., 2014))
Sources: AKER Carbon Capture, KVA Linth, Messer, VTG, Northern Lights, IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, 2018, Global CCS Institute: Waste-to-Energy with CCS:
A pathway to carbon-negative power generation, 2019; Marginal cost: Kosten und Potential der Reduktion von Treibhausgasen in der Schweiz, Bericht des Bundesrates, 2011; Waste-to-Energy
with CCS: A pathway to carbon-negative power generation – Global CCS Institute, 2019; Luo et al., Simulation-based techno-economic evaluation for optimal design of CO2 transport pipeline
network, Applied Energy, 132, 2014
21Erste Abschätzung
Grobe Abschätzung der Investitionskosten für Carbon Capture und Collection
Infrastruktur in der Schweiz: < 4 Mrd. CHF für ~10 mio Tonnen pro Jahr an CO2
Transportinfrastruktur
~2.5 Mrd CHF
CAPTURE UNITS
~40 Anlagen à 20 mio
~800 mio CHF
Studie in Arbeit..
Sources: AVR Duiven, VBSA estimates
22Infrastruktur-Investment in dieser Höhe sind nicht neu: Beispiel Abwasser
• Schweizer Abwasser-Infrastruktur:
~800 Anlagen und 40-50‘000 km
Rohrleitungen
• Baukosten: 40-50 Milliarden CHF
• Wiederbeschaffungswert: 80-100
Milliarden CHF
Source: Federal Office for the Environment
23Fazit: Was müssen wir also ab heute tun?
Diskutieren & Planen Finanzieren
informieren
Möglichkeiten für Austausch Konkret werden und mit Klären: Wer zahlt und wie
und Lernen rund um CCS europäischen Partnern profitieren wir alle davon?
schaffen abstimmen
Image sources: Unsplash
24https://www.suslab.ch
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