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Energie: "Die Kohlendioxidspeicherung bietet eine Lösung"

Forschung und Technik zeigen, dass die Einlagerung von Kohlendioxid im Untergrund funktioniert. Vor wenigen Wochen hat der Bundesrat jedoch ein Gesetz zurückgewiesen, das den Einsatz von CCS - dem Carbon Capture and Storage - ermöglicht hätte. Geplante Großanlagen, die die Abscheidung und Speicherung des Treibhausgases im Untergrund im industriellen Maßstab getestet hätten, liegen damit vorerst auf Eis. Über den Stand der Forschung und wie es nach diesem Beschluss mit der CCS-Technologie weitergehen soll, sprach spektrumdirekt mit dem Geowissenschaftler Michael Kühn vom GeoForschungsZentrum in Potsdam.
KohlekraftwerkLaden...

Herr Doktor Kühn, sind Sie erschrocken, als der Bundesrat die CCS-Technologie vorerst als Klimaschutzmaßnahme ablehnte?

Michael Kühn: Unsere momentane Forschung beeinflusst diese Entscheidung nur indirekt. Die großen Demonstrationsprojekte, die aus meiner Sicht nun eigentlich anlaufen sollten, werden jetzt aber ausgebremst. An unserem Forschungsstandort zur CO2-Speicherung im brandenburgischen Ketzin haben wir bislang sehr gute Ergebnisse erzielt und zeigen, dass nun auch konsequenterweise die nächste Phase mit größeren Maßstab kommen muss. Dafür benötigen wir in Deutschland den entsprechenden gesetzlichen Rahmen, den die Bundesregierung schaffen muss.

Das bedeutet, dass Sie vorerst keinen Versuch in industrieller Größenordnung angehen können?

Michael KühnLaden...
Michael Kühn | ist Leiter des Zentrums für CO2-Speicherung am Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ). Er ist verantwortlich für mehrere nationale Forschungsprojekte auf dem Gebiet der geologischen Kohlendioxidspeicherung in salinen Aquiferen und ausgeförderten Gasfeldern und koordiniert das europäische Leitprojekt (CO2-SINK).
In Deutschland jedenfalls nicht. Allerdings liefen derart große Kohlendioxideinlagerungen nicht mehr unter der Führung der Wissenschaft, wie das in Ketzin der Fall ist. Vattenfall in Ostbrandenburg oder RWE in Schleswig-Holstein wollen oder wollten die CCS-Technologie in industriellen Projekten testen. Diese laufen dann unter deren Federführung und Finanzierung, würden von uns aber auch eng mit wissenschaftlichen Projekten begleitet.

Von welchen Größenordnungen kann man bei den Demonstrationsprojekten eigentlich sprechen?

Vattenfall möchte meines Wissens 2015 in Jänschwalde in Brandenburg ein Demonstrationskraftwerk mit 300 bis 400 Megawatt Leistung in Betrieb nehmen, das die Wirtschaftlichkeit von CCS unter Beweis stellen soll. Die erwarteten rund 1,5 Millionen Tonnen Kohlendioxid, die dieses Braunkohlekraftwerk pro Jahr ausstößt, sollen abgeschieden und unterirdisch eingelagert und gespeichert werden.

Haben Sie Bedenken, dass Ihr Forschungsprojekt irgendwann nicht weiter finanziert wird, weil diese Technologie politisch nicht gewollt ist?

Das Für oder Wider zu CCS ist eine gesellschaftliche und politische Diskussion, in der entschieden werden muss, in welche Richtung wir gehen wollen. Momentan befinden wir uns mit unseren Forschungsarbeiten zur CO2-Speicherung – in Ketzin und andernorts – weltweit in einer führenden Position. Diese würden wir verlieren, wenn sich Staat und Gesellschaft gegen die Technologie entscheiden. Für die notwendige Entscheidungsfindung stellen wir alle Ergebnisse zur Verfügung, die wir mit einem Pilotstandort wie Ketzin erzielen können.

Bevölkerung und Politiker befürchten, dass das unsichtbare, geruchlose Kohlendioxid doch aus der Erde austreten könnte und dann die Menschen vor Ort und das Klima schädigt: Wie groß sind die Gefahren tatsächlich?

Jede Technologie – gleich welcher Art – hat Chancen und auch Risiken. Und diese Risiken müssen bewertet werden. Deshalb benötigen wir dringend eine sachbasierte Diskussion. Ohne eine umfangreiche geologische Erkundung an einem bestimmten Standort lassen sich diese Risiken aber nicht bewerten. Es gibt gute Beispiele natürlicher Kohlendioxidlagerstätten, in denen sich zu fast 100 Prozent CO2 befindet. Diese Speicher machen deutlich, dass es möglich ist, das Gas in bestimmten Gesteinsstrukturen über geologisch lange Zeiträume zurückzuhalten. Andernfalls würden wir dort heute kein Kohlendioxid mehr finden. Die Natur zeigt uns also, dass es dauerhafte Speicher gibt.

Auf der anderen Seite existieren auch natürliche CO2-Quellen – etwa in der Toskana, in Kalifornien oder der Eifel in Deutschland. Dort lernen wir, wo die geologischen Gegebenheiten nicht geeignet sind, einen CO2-Speicher anzulegen. Am Ende muss der Erkundungs- und Genehmigungsprozess sicherstellen, dass nur dort eingelagert wird, wo keine Gefährdung für Mensch oder Umwelt vorliegt.

Welche Voraussetzungen sind notwendig, damit eine künstliche Kohlendioxidlagerstätte möglich wäre?

Zunächst einmal benötigen wir ein taugliches Speichermedium: Das sind meistens poröse Sedimentgesteine – etwa Sandsteine –, die das CO2 gut aufnehmen können. Es geht also nicht um große Hohlräume, die oft fälschlicherweise in der Diskussion genannt werden. Sandsteine beinhalten sehr viele kleine Poren, die etwa 20 Prozent ihres Volumens ausmachen und gewöhnlich mit Wasser gefüllt sind. Das eingebrachte CO2 verdrängt dieses Wasser und füllt dann seinerseits die Poren. Damit das Gas oder auch das verdrängte Wasser aus dem Speicher nicht entweicht, benötigen wir eine undurchlässige Deckschicht oberhalb dieses Sandsteins – etwa Ton- oder Salzgesteine –, die das CO2 vor dem Aufstieg zurückhalten. Diese Situation findet man sehr häufig in Sedimentbecken, wie sie im norddeutschen Tiefland in Schleswig-Holstein, Niedersachsen, Mecklenburg-Vorpommern oder Brandenburg vorliegen.

Eine einzige Deckschicht ist unserer Ansicht nach aber noch zu wenig: Wir fordern ein Multibarrierensystem. Über einer Deckschicht muss wieder ein Sandstein und darüber nochmals ein undurchlässiges Gestein vorhanden sein. Eine solche Wechsellagerung der entsprechenden Gesteine ist in einem Sedimentbecken ohnehin der Normalfall. Außerdem muss man bei der Erkundung darauf achten, dass es auch nicht in der näheren Umgebung Aufstiegsmöglichkeiten für das CO2 oder das verdrängte Wasser gibt – etwa durch geologische Störungen und Risse. Sie sind ein absolutes Ausschlusskriterium. Erfüllt ein Speicher hingegen alle Anforderungen, so ist gewährleistet, dass das CO2 tatsächlich im Speicher bleibt.

Von Natur aus wäre ein Kohlendioxidlager also möglich. Viele Bedenken gelten jedoch den künstlichen Strukturen, die man einbringt – sprich dem Bohrloch. Welche Sicherungsmaßnahmen sollen an diesen Schwachstellen greifen?

Skizze des Ketzin-ProjektesLaden...
Skizze des Ketzin-Projekts | In dem kleinen brandenburgischen Städtchen Ketzin wird Kohlenstoffdioxid in der Tiefe eingelagert. Damit wollen Potsdamer Geowissenschaftler auskundschaften, welche geologischen und technischen Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit das klimarelevante Gas sicher in der Erde entsorgt werden kann.
Das ist richtig: Diese potenziellen Leckagewege existieren natürlich. Deshalb muss eine Bohrung nach Abschluss der Injektion entsprechend verschlossen werden, damit kein CO2 austreten kann. Die Erdöl- und Erdgasindustrie hat auf diesem Gebiet bereits große Erfahrungen gesammelt, sogar mit Kohlendioxid, das gerade dort eingesetzt wird, um mehr Öl und Gas aus den Lagerstätten herauszudrücken. Über die Jahre hat die Industrie Techniken entwickelt, mit denen festgestellt werden kann, ob und wo eine Leitung oder Bohrung leckt und wie man die Dichtigkeit wieder herstellt.

Ein Bohrloch bietet zudem den gewissen Vorteil, dass man es sehr gut beobachten und im Bedarfsfall eingreifen kann. Im Rahmen der Erdölförderung wurden in Amerika in den letzten 30 Jahren über 600 Millionen Tonnen Kohlendioxid über Bohrungen in den Untergrund gebracht, ohne dass es in dieser Zeit zu größeren Problemen kam.

Ein zweiter Kritikpunkt betrifft die aufwändige Abscheidung und Einlagerung des Gases, was die Energieausbeute eines Kraftwerks schmälert. Gibt es Fortschritte in der Technologieentwicklung, um dieses Problem zu lösen?

Diese Kosten müssen diskutiert werden, denn am Ende ist der Einsatz von CCS ja nicht nur eine Frage der Machbarkeit, sondern auch eine der Wirtschaftlichkeit. Wir müssen uns überlegen, welchen Energiemix wir in Zukunft wollen und zu welchem Preis wir ihn herstellen, denn diese Kosten muss die Gesellschaft tragen. Die Abtrennung des CO2 ist momentan in der Tat noch sehr energieintensiv und daher teuer, aber gerade hier bietet sich auch das größte Entwicklungspotenzial. Zurzeit werden neue Verfahren und Membranen zur Abscheidung entwickelt, die die Kosten wohl bald deutlich senken werden.

Die Frage nach dem Aufwand wird gerne gegen CCS ins Feld geführt. Aber dass jede Tonne vermiedenes CO2 auch bei anderen Technologien Geld kostet, wird von Vertretern der Wind- und Solarkraft oder den Gegnern von CCS nur selten diskutiert. Momentan kostet CCS noch mehr als Windenergie oder Solarkraft, das ist richtig. Die Fotovoltaik hingegen ist viel teurer als CCS. Hier vermisse ich eine sachliche Diskussion.

Welche Erkenntnisse haben Sie aus den Testversuchen in Ketzin gewonnen?

Unsere Versuche dort sind so erfolgreich, dass wir jetzt den nächsten Schritt der Technologieumsetzung fordern: die Demonstrationsprojekte. Wir haben keine Anhaltspunkte, dass die CO2-Speicherung in größerem Maßstab nicht genauso gut funktionieren wird, wie es in Ketzin der Fall ist, wenn man die Erkundung gut durchführt und alles nach dem Stand der Wissenschaft und Technik ordnungsgemäß installiert. Ketzin zeigt, dass die geologische Speicherung von CO2 an einem Pilotstandort sicher und verlässlich durchführbar ist – und zwar ohne Gefährdung von Mensch und Umwelt. Das können wir dort definitiv sagen. Mit Hilfe feinster Überwachungsmethoden können wir den Weg selbst von kleinen Mengen Kohlendioxid im Untergrund verfolgen und seine räumliche Ausbreitung abbilden. Größere Mengen lassen sich vergleichsweise leichter überwachen – auch das erhöht die Sicherheit für zukünftige Standorte.

Wie viele Tonnen Kohlendioxid haben Sie in Ketzin schon verpresst?

Seit Juni 2008 haben wir etwa 55 000 Tonnen CO2 in die Tiefe gepumpt. Die Zielmenge wird bis 2013 zwischen 60 000 und 80 000 Tonnen liegen. Anschließend testen wir Verschlusstechniken: Wie gehen wir mit diesem Standort um, wenn wir fertig sind? Wie verschließt und überwacht man ihn? Mit diesen Arbeiten wollen wir dafür sorgen, dass wir in der Forschung zur CO2-Speicherung weiterhin zur Weltspitze gehören.

Jetzt hat Deutschland CCS vorläufig auf Eis gelegt, China und die USA werden allerdings weiterhin viel Wert auf Kohle als Energieträger legen. Bekommen Sie Anfragen aus diesen Ländern?

Ja, auf jeden Fall. Zahlreiche Delegationen aus aller Welt besuchen Ketzin – Forscher, Diplomaten, Energieunternehmer. In Deutschland können – oder wollen – wir vielleicht auf CCS verzichten, aber weltweit stelle ich diese Option in Frage. Länder wie Australien, China oder Indien, die stark von Kohle abhängen, werden dies mindestens mittelfristig nicht ändern: Für sie bietet CCS eine Lösung. Mit dieser Perspektive müssen wir in der öffentlichen Diskussion realistisch umgehen.

Außerdem möchte ich an dieser Stelle auch noch betonen, dass es nicht nur um die Kraftwerke geht, sondern ebenso um das prozessbedingte CO2, das zum Beispiel in der Zement- und der Stahlindustrie entsteht. Selbst wenn wir morgen unseren Energiebedarf vollständig aus alternativen Quellen decken, benötigen wir weiterhin Stahl und Zement. Zwei Drittel der Kohlendioxidemissionen Deutschlands erzeugt die Energiewirtschaft. Das dritte Drittel stammt prozessbedingt aus der Stahl- und Zementindustrie sowie der Petrochemie. Um diesen Teil des Kohlendioxids müssen wir uns ebenfalls kümmern. Darüber müssen wir sachlich diskutieren, doch das fehlt hier zu Lande bisweilen.

Herr Kühn, wir danken Ihnen für das Gespräch.

48. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 48. KW 2011

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