Kohlekraftwerke gehören zu den Kraftwerken, die – bezogen auf die erzeugte Elektrizität – besonders viel vom Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) ausstoßen. Um die Belastung des Klimas durch Kohlekraftwerke zu verringern, aber dennoch weiterhin Kohle als Energieträger einsetzen zu können, setzt die Energiewirtschaft – insbesondere in den USA – in letzter Zeit verstärkt auf die Entwicklung einer neuen Technologie, bei der das Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre freigesetzt, sondern abgeschieden wird. Das auf diese Weise gesammelte CO2 – immerhin über drei Tonnen pro Tonne Kohle, die eingesetzt wird – soll dann im Ozean versenkt werden oder in erschöpfte Erdöllagerstätten gepumpt werden. Diese Technologie ist als CCS bekannt, nach der englischen Bezeichnung "Carbon Dioxide Capture and Storage" (Kohlendioxid-Abscheidung und -Speicherung).
Dies klingt in der Theorie interessant, in der Praxis zeigen sich jedoch bedeutende Probleme. Einerseits bestehen technische Unsicherheiten, vor allem die Frage, wieviel Kohlendioxid später wieder aus den Lagerstätten entweicht. Andererseits ist die Abscheidung teuer: Die Kosten für die Stromerzeugung steigen etwa um die Hälfte. Diese Zusatzkosten stellen einen starken Anreiz dar, das System zu umgehen, also den Strom teurer zu verkaufen, aber das CO2 still und heimlich doch in die Atmosphäre zu entlassen. Der grundsätzlichste Einwand gegen das System ist jedoch, dass die geplante Abscheidung und Speicherung für viele tausende Jahre nicht einer nachhaltigen Weiterentwicklung des Energiesystems dient, vergleichbar der Kernenergie, die auch wegen des Endlagerproblems in Verruf steht.
TECHNISCHE MÖGLICHKEITEN
Wie kann die Abscheidung von CO2 aber überhaupt funktionieren? Klar ist, dass dies derzeit nur in Großkraftwerken möglich ist, da dafür sehr aufwändige Technik benötigt wird. Denn immerhin ist CO2 bei Umgebungsbedingungen ein Gas. Um es abzuscheiden, muss es durch Druck verflüssigt oder verfestigt werden. Im Gegensatz zu vielen Luftschadstoffen, die bei der Verbrennung entstehen, fällt es in vergleichsweise sehr großen Mengen an: Beispielsweise entstehen bei der Verbrennung von 1.000 Kilogramm Heizöl etwa vier Kilogramm Schwefeldioxid, aber über 3.100 Kilogramm Kohlendioxid.
Im wesentlichen werden derzeit drei verschiedene Methoden der Abscheidung des CO2 erwogen. Zum einen kann Kohlendioxid nach der Verbrennung aufgefangen werden. Das einfachste Verfahren dafür ist das Auswaschen des Kohlendioxids aus dem Abgasstrom mithilfe einer geeigneten Waschflüssigkeit. Der Nachteil dabei sind die hohen Kosten, unter anderem, weil es notwendig ist, die Waschflüssigkeit häufig zu ersetzen; der Vorteil besteht darin, dass die Technik grundsätzlich schon heute marktreif ist und eingesetzt werden kann.
Bei konventionellen Kraftwerken wird die Verbrennung mit Luft durchgeführt. Das hat den Nachteil, dass dabei große Mengen an Stickstoff als Ballast mitgeschleppt werden, aus dem die Luft ja zu etwa 80 Prozent besteht, der aber an der Verbrennung keinen Anteil nimmt. Was liegt näher, als den Stickstoff vor der Verbrennung aus der Luft abzuscheiden und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff zu speisen. Der Lohn der aufwändigen Stickstoffabscheidung ist ein Abgas, das fast ausschließlich aus Kohlendioxid besteht und das daher relativ einfach verflüssigt werden kann. Dieser Zugang, der an das LD-Verfahren beim Stahl erinnert, wird als Oxyfuel-Verfahren bezeichnet.
Diese Methode soll in einer Pilotanlage des schwedischen Energieversorgers Vattenfall getestet werden, die nächstes Jahr in Deutschland in Betrieb gehen soll. Das größte Problem dabei sind die bedeutend höheren Temperaturen, die bei der Verbrennung auftreten. Um mit ihnen zurecht zu kommen, müssen einige Komponenten des Kraftwerks ganz neu entwickelt werden.
Die dritte Möglichkeit ist die Abscheidung des Kohlendioxids vor der Verbrennung. Das klingt paradox, fast wie die Aufforderung, streng geheime Botschaften vor dem Lesen zu zerstören. Tatsächlich wird dabei in einem schon lange bekannten chemischen Prozess aus Kohle und Wasser zunächst so genanntes Synthesegas hergestellt, das vor allem aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht; in einem zweiten Schritt wird dann Kohlenmonoxid mit Wasser zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt. Von dieser Gasmischung kann das Kohlendioxid abgeschieden werden; übrig bleibt Wasserstoff, der sehr energiereich ist und in Gasturbinen zur Stromerzeugung eingesetzt werden kann. Auf diese Weise wird das CO2 vor dem eigentlichen Verbrennungsvorgang abgetrennt.
WAS TUN MIT DEM
VIELEN GAS?
Welche Methode der Abscheidung auch immer gewählt wird, nun gilt es, das CO2 so zu lagern, dass es nicht in die Atmosphäre entweichen kann. Auch dafür gibt es wieder verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann das unter Druck verflüssigte CO2 in die Tiefsee gepumpt werden. Wegen des dort herrschenden Drucks bleibt das CO2 flüssig, und es steigt nicht auf, da flüssiges CO2 etwas schwerer ist als Wasser. Weltweit ist die Skepsis gegenüber dieser Methode jedoch besonders groß, da sich das CO2 langsam im Wasser löst, sodass langfristig Ozeane aus Sodawasser entstehen – mit unabschätzbaren Folgen.
Die zweite Möglichkeit der Speicherung ist die Verpressung des verflüssigten CO2 in erschöpfte Erdöl- oder Erdgaslagerstätten. In bestimmten Fällen kann mit dieser Methode sogar noch ein letzter Rest Erdöl aus den Lagerstätten gedrückt werden. Unter bestimmten Umständen dürften auch andere geologische Formationen dafür in Frage kommen. Jedenfalls ist aber auch bei dieser Methode fraglich, wie dicht die Lager ausgeführt werden können. Auch wenn die Leckagerate beispielsweise nur 0,5 Prozent pro Jahr betrüge, wären nach 100 Jahren wieder 40 Prozent des Gases in die Atmosphäre entwichen – das Problem des Treibhausgasausstoßes wäre damit nur verschoben.
UND DIE KOSTEN?
Die Abscheidung des Kohlendioxids ist bei den beschriebenen Verfahren nicht vollständig, so dass nicht von einer emissionsfreien Technologie, sondern höchstens von einer emissionsarmen Technologie gesprochen werden kann. Für die Abscheidung des Kohlendioxids aus dem Abgas, seine Komprimierung, den Transport und die Endlagerung ist viel Energie nötig. Dadurch sinkt die Ausbeute an Elektrizität. Insgesamt emittiert ein Kraftwerk, das mit CCS arbeitet, bezogen auf die erzeugte Strommenge, etwa ein Viertel der CO2-Menge eines konventionellen Kraftwerks.
Sowohl in der EU als auch in den USA haben die Energieversorger Plattformen zur Imageverbesserung der Kohle gegründet. Tatsächlich sollen in den USA in den nächsten fünf Jahren fünfzig neue Kohlekraftwerke gebaut werden. Mit der CO2-Abscheidung sollen solche Kraftwerke als "emissionsfrei" propagiert werden. Neben der Kohlelobby setzt sich auch die Erdölindustrie für diese Technologie ein, da sie ein zweites Leben für die alten Bohrlöcher kommen sieht.
Auch die EU-Kommission befürwortet die Nutzung von Kohle unter CO2-Abscheidung und bezeichnet sie als nachhaltige Technologie (siehe Kasten Seite 11). Freilich ist unverständlich, was die Kommission damit sagen will – der heute gängige Begriff der Nachhaltigkeit als einer ökonomisch, ökologisch und sozial dauerhaften Lösung kann hier nicht gemeint sein, da diese Kriterien bei der CO2-Speicherung sicher nicht erfüllt werden: Wirtschaftlich gehört sie zu den ungünstigsten Optionen (siehe Kasten Seite 12), für die Umwelt ist die Speicherung ein unabschätzbares, langfristiges Risiko, und gesellschaftlich sind Wege der strukturellen Veränderung des Energiesystems jedenfalls vorzuziehen.
Das deutsche Umweltbundesamt stellt dementsprechend fest, dass "die technische Abscheidung und Speicherung von CO2 nicht nachhaltig ist, sondern allenfalls eine Übergangslösung". In einem Energiesystem der Zukunft wird CCS keinen Platz haben.
Gerade für Kohle ist die Technologie der CO2-Abscheidung besonders interessant. Denn einerseits ist Kohle als besonders klimaschädigend in Verruf geraten, andererseits sind aber ihre Reserven weltweit besonders groß und gleichmäßiger verteilt als die von Erdöl. Nach gegenwärtigem Stand reichen die Steinkohlereserven noch für annähernd 200 Jahre und die der Braunkohle noch für ca. 130 Jahre.
Die Europäische Kommission rechnet vor, dass in der EU-27 im Jahr 2005 ca. 950 Millionen Tonnen CO2 auf die Stromerzeugung aus Kohle entfielen. Dies entspricht 70 Prozent der durch die Stromerzeugung verursachten CO2-Emissionen in Europa und 24 Prozent der gesamten CO2-Emissionen der EU. Weltweit schlägt die Kohleverstromung mit acht Milliarden Tonnen CO2 zu Buche, was 76 Prozent der durch Stromerzeugung verursachten CO2-Emissionen und rund 30 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen insgesamt entspricht.
Die EU-Kommission will in den nächsten Jahren zwölf Demonstrationsanlagen fördern, in denen die CCS-Technologie ausgereift werden soll.
Jüngst wurde eine Schätzung der gesamtwirtschaftlichen Kosten der verschiedensten Möglichkeiten, den CO2-Ausstoß zu verringern, veröffentlicht. Ein großer Teil der Maßnahmen, die dort aufgelistet werden, bringt gesamtwirtschaftlich mehr als er kostet, allen voran die Wärmedämmung von Gebäuden und die Energieeffizienzverbesserung. Die verschiedenen Technologien zur CO2-Abscheidung hingegen sind durchwegs mit Kosten verbunden. Besonders ungünstig ist die Nachrüstung von Kraftwerken. Am schlechtesten kommt bei diesem
Vergleich die CO2-Abscheidung aus industriellen Prozessen weg – gleichauf mit Biodiesel.
Interessant dabei ist, dass diese Untersuchung nicht von Ökologiebewegten durchgeführt wurde, sondern von einer der großen Unternehmensberatungsfirmen, McKinsey. Damit erhält die Position der AK, vor allem die Betonung der gesamtwirtschaftlichen Betrachtungsweise und der Hinweis auf die Bedeutung der Energieeffizienz, unerwartete Unterstützung.