2. CO2 Emissions Quellen: Aufteilung, geographische Schwerpunkte Schicksal des CO2:

(1)

CCS

Carbon Capture and Storage

2.5 CO2-Sequester

(2)

0. Zur Einstimmung: GeoEngineering- various proposals to mitigate ClimateChange 1. Einige grundlegende Eigenschaften von CO2

2. CO2 Emissions Quellen: Aufteilung, geographische Schwerpunkte Schicksal des CO2:

das Meiste verbleibt im Meer

3. Potential (Übersicht) zur langfristigen CO2- Speicherung

.1 CO2 –Sequester in geologischen Formationen

.2 CO2- Sequester im Ozean

.21 Zur Abspeicherung : „Dispersion“ und „Lake“

.22 Zum Transport: Pipeline, Schiff

4. Technik und Kosten

4.1 Capture : CO2-Abscheidung und Konfektionierung für Transport

.11 Post combustion capture .12 Pre combustion capture .13 Oxyfuel

.14 Refernzkraftwerk Lippendorf als Planungsbeispiel für Oxyfuel - CCS .15 Kosten

5. Meine erste und noch vorläufige Bewertung der CO2-Sequestrierung – Was denken Sie dazu

2.5 CO2-Sequester

(3)

Planetary Engineering to mitigate ClimateChange

Schematic representation of various proposals which have been made to mitigate

anthropogenic climate change through planetary engineering projects.

Source: Matthews (1996)

,

BezugsQuelle: P.Johnston ea. : Carbon Capture and Sequestration: Potential Environmental Impact. In /IPCC_Proc2002_CS, p.95ff

2.50 Various Proposals

(4)

Meine Meinung (2007.07) zur Frage:

Muss man das Geoengineering ernst nehmen ?

Ich fürchte ja,

denn :

• angenommen die Politik vesagt weiter so wie bisher bei einem effektiven (!) Klimaschutz

• dann werden sich die negativen Folgen des Klimawandels zunächst schleichend einstellen. Es wird Ereignisse geben, die zwar kuzzeitig aufschrecken, - aber dann wieder verdrängt werden.

• Irgendwann wird es jedoch richtig knallen:

Verwüstungen. viele Tote, Überschwemmung mit dauerndem Landverlust, Hungersnot

• Dann sucht die Politik, u.U. auch nur eine kleine Staatengruppe,

kuzfristige Abhilfe ,

wobei es auf Risiken und Nebenwirkung nicht mehr ankommt.

•Dies wird das Zeitfenster des Geoengineering sein:

Zunächst ein spürbarer Erfolg,

dann wird das Aufhören sehr gefährlich Langzeitfolgen unübersehbar.,

wie eine globale Sucht.

(5)

Link zur UrQuelle: www.pnas.orgcgidoi10.1073pnas.0700419104

Ein Beispiel für die Simulation von Geoengineering Auswirkungen:

Mattews-Caldeira2007_PlanetaryGeoengineering_TransientClimateCarbon-Simulations_pnas.pdf

Zitat::Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –Carbon Simulations of Plantary Engineering“

PNAS ; June 12, 2007 ; vol. 104 No. 24, p.9951

(6)

Abstract:

Geoengineering

(the intentional modification of Earth’s climate) has been proposed as a means of redu- cing CO2-induced climate warming while greenhouse gas emissions continue.

Most proposals involve managing incoming solar radiation such that future greenhouse gas forcing is counteracted by reduced solar forcing.

In this study, we assess the

transient climate response to geoengineering

under a business-as-usual CO2 emissions scenario

by using an intermediate-complexity global climate model that includes an interactive carbon cycle.

We find

that the climate system

responds quickly to artificially reduced insolation

; hence, there may be little cost to delaying the deployment of geoengineering strategies until such a time as ‘‘dangerous’’

climate change is imminent.

Spatial temperature patterns in the geoengineered simulation are comparable with preindustrial temperatures, although this is not true for precipitation.

aber:

Carbon sinks in the model increase in response to geoengineering. Because geoengineering acts to mask climate warming, there is a direct CO2-driven increase in carbon uptake without an offsetting temperature-driven suppression of carbon sinks.

However, this strengthening of carbon sinks, combined with the potential for rapid climate adjustment to changes in solar forcing, leads to

serious consequences should geoengi-neering fail

or be stopped abruptly. Such a scenario could lead to very rapid climate change, with warming rates up to 20 times greater than present-day rates. This

warming rebound

would be larger and more sustained should climate sensitivity prove to be higher than expected.

Thus, employing geoengineering schemes with continued carbon emissions could lead to

severe risks for the global climate system.

Quelle: Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –Carbon Simulations of Plantary Engineering“ PNAS ; June 12, 2007 ; vol. 104 No. 24, p.9951

(7)

Das zunächst erstaunliche Potential des Geoengineering

(hier: Albedo Veränderung)

Simulated

changes in surface air temperature

at 2100 relative to 1900

for model runs a) A2 (IPCC ) and b) GEO .

Plots show differences in 10-year averages centered on 2095 and 1895, respectively.

Quelle: Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –..“ PNAS ; 2007 ; vol. 104 , p.9951, fig.1 a un c.

(8)

Beim Niederschlag klappt es aber schon nicht mehr so gut:

Simulated changes in precipitation at 2100 relative to 1900

for model runs A2 (IPCC-Model) and GEO:

Plots show differences in 10-year averages centered on 2095 and 1895, respectively.

Quelle: Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –..“ PNAS ; 2007 ; vol. 104 , p.9951ff. , fig.1 b und d.

(9)

Model runs:

A2 (red)

^,

GEO

(blue), ON:2025 (green), ON:2050 (orange), and ON:2075 (purple).

Prescribed geoengineering

radiative forcing

simulated

globally averaged

surface air temperature

Schnelle Wirkung bei geoengineering des Strahlungsantriebes:

Quelle: Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –..“ PNAS ; 2007 ; vol. 104 , p.9951ff. , fig.2

(10)

siehe Abstract:

Geoengineering ...

We find

that the climate system

responds quickly to artificially reduced insolation

; ...

Spatial temperature patterns .... comparable with preindustrial temperatures, ...

aber:

Carbon sinks in the model increase in response to geoengineering.

Because geoengineering acts to mask climate warming,

there is a

direct CO2-driven increase in carbon uptake

without an offsetting temperature-driven suppression of carbon sinks.

However,

this strengthening of carbon sinks,

combined with the potential for rapid climate adjustment to changes in solar forcing,

leads to

serious consequences should geoengineering fail

or be stopped abruptly.

Such a scenario could lead to very rapid climate change, with warming rates up to 20 times greater than present-day rates. This

warming rebound

would be larger and more sustained should climate sensitivity prove to be higher than expected.

Thus, employing geoengineering schemes with continued carbon emissions could lead to

severe risks for the global climate system.

Quelle: Matthews,H.D. und Ken Caldeira :“Transient Climate –Carbon Simulations of Plantary Engineering“ PNAS ; June 12, 2007 ; vol. 104 No. 24, p.9951

(11)

(12)

CCS

Das neue Zauberwort

!!?!!

Ernsthaft in Erwägung :

CCS = Carbon Capture and Storage

(13)

Das Prinzip:

CO2 vom Kraftwerk

direkt in die Endablagerung

ohne Umweg über die Atmosphäre

Bildquelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“, AKE2004H_01Strömberg

(14)

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie 17 , AKE2004H_01Strömberg

(15)

Einige Eigenschaften von CO2

CO2 ist: farblos

inert, nicht brennbar

geruchlos; fast geschmacksneutral (etwas säuerlich) nicht toxisch

bakteriostatisch

und eine sehr wichtige und interessante chemische Substanz

2.51

(16)

Eine gute Zusammenfassung

der chemischen, physikalischen und sonstigen Eigenschaften von CO2

findet sich im Anhang I des IPCC Special Report on CCS [ SRCCS (2005) ].

Quelle: IPCC SRCCS (2005)

(17)

BezugsQuelle: ACP = Acide Carbonique Pur, Heusden-Zolder (Belgien); http://www.acpco2.com

CO2: Physikalische Eigenschaften:

Molekulargewicht: 44,011 g/mol Normale Dichte: 1,977 kg/Nm³

Kritische Temperatur: 31 °C ; Kritischer Druck: 73,83 bar

Sublimationspunkt: - 78,8 °C bei 1,0 bar Tripelpunkt: - 56,6 °C bei 5,18 bar

Dissoziationstemperatur: 1200°C , merklich ab etwa 1700 °C (siehe Bild) (

siehe auch Boudouard Gleichgewicht. CO <–> CO2 in Anwesenheit von C

)

MAK-Wert: 5000 ppm (max. zulässige Konzentration in der Luft)

Normale CO2 Konzentration in der Atmosphäre: 0,038 Vol %

Dichte CO2 im Verhältnis zu Luft : 1,529 (also ca. 1,5 mal schwerer als Luft)

(18)

BezugsQuelle: ACP = Acide Carbonique Pur, Heusden-Zolder (Belgien); http://www.acpco2.com

(19)

Quelle: IPCC SRCCS (2005)

CO2: Zustandsgleichung Rho (T)

(20)

Quelle: IPCC SRCCS (2005) , p. 388

CO2 : Pressure Enthalpy Chart

(21)

BezugsQuelle:Klaus-D. Krinninger, Kohlendioxid; http://www.drak.de/CO2/

Löslichkeit des CO2 in Wasser

CO2 löst sich relativ gut in Wasser:

Zum Vergleich

bei 0°C und 1 bar:

CO2 1700 Vol

⁰

/

₀₀

O2 49,

⁹

N2 23,

²

ml Gase in 1 Liter Wasser [ml/LiterH2O] =Vol⁰/₀₀ bei

Atmosphärendruck und 0°C.

Also:

bei 0°C und

1bar Partialdruck CO2 löst 1,0 l H20

1,7 l CO2 ( =3,4g).

(22)

Hinweis: Jürgen Schwoerbel: „Einführung in die Limnologie“, 8.Auflage 1999, Gustav Fischer Verlag, ISBN=3-437-25990-3 ein schönes Buch für Naturfreunde !

Gase in Gewässern :

Henry‘ches Gesetz: Löslichkeit eines Gases ist seinem Partialdruck proportional.

Unter Normaldruck (101,325 [kPa]) in der Atmosphäre und dem angegebenen Verhält- nis der Partialdrücke ergeben sich die folgenden

SättigungsKonzentrationen

:

Partialdruck 0°C 10°C 20°C 30°C

in Vol ⁰/₀₀

CO2 0,31 1,005 0,7 0,51 0,38 [ mg/l ]

O2 210 14,5 11,1 8,9 7,2 [ mg/l ] [wichtig für Fische]

N2 780 22,4 17,5 14,2 11,9 [ mg/l ]

(23)

Chemische Reaktionen

bei der Einleitung von CO2 in Wasser:

CO2

_(g)

↔ CO2

_(aq)

(1)

CO2

_(aq)

+ H2O ↔ H2CO3

_(aq)

(2)

^H2CO3

_(aq)

^{↔ H}

⁺_(aq)

^{+ HCO3}

⁻(aq)

(3) HCO3

^-_(aq)

↔ H

⁺_(aq)

+ CO3

^--_(aq)

(4)

Quelle: (e.g.) IPCC SRCCS (2005) , p. 390

H ₂ CO ₃ - HCO3 ^- – CO3 ^-- – Gleichgewichte in Wasser

Netto-Effekt: Entzug von Karbonat und Produktion von HydrogenKarbonat

Erniedrigung des pH

(24)

Abb.7-6:

Anteile von CO2, HCO3 ^- und CO3

^2-

bei 25°C

in Abhängigkeit

vom pH- Wert des Wassers

.(aus Haberer 1970).

BQuelle:Jürgen Schwörbel:“Einführung in die Limnologie“, 8.Auflage, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart (1999), p. 141, Bild 7-6

CO2 im Wasser und pH-Wert

CO₂

(25)

Quelle: IPCC SRCCS (2005) ,Fig. AI.8, p. 390

Dependence of pH on CO2 concentration in sea water.

(26)

BQuelle:Jürgen Schwörbel:“Einführung in die Limnologie“, 8.Auflage, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart (1999), p. 144, Bild 7-7

Tagesgang: CO2 und pH in einem Gebirgsbach

Abb. 7-7:

Tagesgang von CO2 und pH in einem Gebirgsbach mit intensiver Algenproduktion

(Silikatformation): gelöster anorganischer Kohlenstoff (DIC) wird zeitweise zum Minimumfaktor.

(27)

Effects of CO2 exposure on humans

UrQuelle: Fleming et al.,1992. BQuelle: IPCC SRCCS (2005) , Fig. AI.9, p. 391.

Bem.: Die sogenannte „Pettenkoferzahl“, 1000 ppm = 0.1 % CO2, bezog sich wohl eher auf den sonstigen „Mief“

als auf die direkten toxischen Eigenschaften von CO2.

(28)

Dissoziation

Kohlendioxid ist eine sehr stabile Verbindung.

Die Dissoziation in Kohlenmonoxid und Sauerstoff

setzt erst bei 1700 °C merklich ein.

Hier liegt das Gleichgewicht noch zu 98 % auf der Seite von CO2.

CO

₂

<- > CO + 1/2 O

₂

BezugsQuelle:Klaus-D. Krinninger, Kohlendioxid; http://www.drak.de/CO2/

(29)

.

Volumenprozente Kohlenoxid und Kohlendioxid im Boudouard-Gleichgewicht bei 1 Atmosphäre Druck (bei überschüssigem C [Koks] ! )

Quelle:Hollemann-Wiberg: „Lehrbuch der anorganischen Chemie“, deGruyter Verlag Berlin (1960) ,Fig.101, p.306

172,5[ kJ] +

CO

₂

+ C <-> 2 CO

Das Boudouard Gleichgewicht (Anwesenheit von C):

CO

₂

(30)

CO2 – Emission von Energiequellen

• CO2 und Wärme

• CO2 und Elektrizität (

beachte KraftwerksWirkungsgrad

)

(31)

Fuel CO

₂

CH

₄

N

₂

O

[gC/MJ ] (relativ) [ gCH₄/GJ ] [ gN₂O/GJ ]

Coal 25.1 1.00 5.5 2

Oil 20.8 0.83 8 2

Natural gas 14.3 0.57 3 1

Peat 29.7 1.18 4.5 2

Wood 31.1 1.24 40 2

Source:

Quelle: www.ieagreen.org.uk/fswitch.htm; IEA_GHG\ IEA_Fuel switching.htm

GHG emission factors for a number of fuels

The greenhouse gas emissions from combustion of a number of fuels are compared in the table below. Emissions from all stages of the cycle of production, transport and use are considered; apart from the combustion stage, these include:

CO

₂

release from transport of fuels and from flares;

CH

₄

leakage from oil and gas fields and pipelines, and

N

₂

O from forestry (Smith et al, 1994).

Smith I M, Nilsson C, Adams D M H (1994) :

Greenhouse gases - perspectives on coal. IEAPER/12, IEA Coal Research, London, UK, 41pp

Zur Erinnerung an 0.4

(32)

Quelle; A.Kranzmann: „Stromerzeugung ohne CO2 Ausstoß in die Erdatmosphäre“; /DPG2005_AKE2.1Kranzmann/

Also bei eta = 40% etwa 0,8 [ kg CO2/kWh]

CO2 und Elektrizitätserzeugung aus Kohle

(33)

(34)

Quelle:IPCC2002_Regina; Gale: Overview of Sources,Potential .. , Folie

2. CO2 Emissions Quellen

Aufteilung, geographische Schwerpunkte

2.52

(35)

Quelle:IPCC2002: Workshop on Carbon Capture and Storage, Regina, Canada, (2002));

Gale: Overview of Sources,Potential ..

http://www.climatepolicy.info/ipcc/ipcc-ccs-2002/index.html

die wichtigste Quelle für diesen Abschnitt 2 (

und für 3.1

):

(36)

Quelle: IPCC SRCCS (2005), p. 75 -104

die wichtigste Quelle für diesen Abschnitt 2 (

und für 3.1

):

(37)

IEA hat angelegt:

Datenbank der (großen) stationären CO2 Quellen

(38)

Quelle:IPCC2002_Regina; Gale: Overview of Sources,Potential .. , Folie 3

(39)

(40)

IEA Datenbank erfasst 14641 Quellen mit insgesamt 13,44 [Gt CO2 /a] für 2000AD im Wesentlichen: Kraftwerke

Ölraffinerien

gas processing plants

große industrielle Quellen (Ammonium,Zement,Eisen und Stahl) Chemiewerke

Gesamte globale Emission: 22,6 [Gt /a] für 1997 AD (World Energy Outlook) davon : 14,2 [Gt /a] für Kraftwerke und alle Industriebereiche

also: IEA CO2 Datenbank für Energiewirtschaft und Industrie ist nahezu vollständig.

Wir betrachten im Folgenden nur die in der IEA-Datenbank erfassten Emissionsquellen, und zwar als Anzahl

bzw. als Quellstärken [Gt/a]

(41)

22,6

erfasst von Datenbank

= Quellstärken

(42)

Sektorale Aufspaltung der von der IEA Datenbank erfassten EmissionsQuellen (Anzahl)

= Anzahl

(43)

Erfasste Emissionsquellen (Quellen –aber nicht Quellstärken!)

= Anzahl

(44)

Global distribution of large stationary CO2 sources

(based on a compilation of publicly available information on global emission sources, IEA GHG 2002).

Quelle: IPCC SRCCS (2005), fig. 2.3, p. 84

(45)

Global distribution of large stationary sources of CO2

SRCCS Figure TS-2a

(46)

Erfasste Emissionsquellen (Quellen –aber nicht Quellstärken!)

= Quellstärken

= 3,4

^[Gt/a]

= 2,69

^[Gt/a]

^=1,75

^[Gt/a]

(47)

Quelle: IPCC2002_Regina; Gale: Overview of Sources,Potential .. , Folie 9

(48)

Sedimentary basins, where suitable saline formations, oil or gas fields, or coal beds may be found.

Locations for storage in coal beds are only partly included.

Prospectivity is a qualitative assessment of the likelihood that a suitable storage location is present in a given area based on the available information. This figure should be taken as a guide only,

because it is based on partial data, the quality of which may vary from region to region, and which may change over time and with new information (Bradshaw and Dance, 2004).

Storage Prospective areas in suitable sedimentary basins

Norddeutsche Tiefebene + Nordsee

Quelle: IPCC SRCCS (2005), fig. 2.4, p. 94

Geographie von Emissionen und möglichen Speicherorten

(49)

Global distribution of large stationary sources of CO2

Prospective areas in sedimentary basins where suitable saline formations, oil or gas fields, or coal beds may be found.

SRCCS Figure TS-2b

(50)

Geographische Zuordnung von Emissionen und Speicherorten

Quelle: IPCC SRCCS (2005), fig. 2.5, p. 95

Geographical relationship between CO2 emission sources and prospective geological storage sites.

The dots indicate CO2 emission sources of 0.1–50 MtCO2 yr-1.

Prospectivity is a qualitative assessment of the likelihood that a suitable storage location is present in a given area based on the available information. This figure should be taken as a guide only, because it is based on partial data, the quality of which may vary from region to region, and which may change over time and with new information.

(51)

3. Potential (Übersicht)

zur langfristigen CO2- Speicherung

3.1 CO2 –Sequester in geologischen Formationen (Öl und Gas-Reservoire (EOR) und unbrauchbare Kohleflöze, Aquifere)

3.2 CO2- Sequester im Ozean

(umstritten, wird von vielen grundsätzlich und heftig abgelehnt,

trotzdem darf man mal hinschauen )

2.53

(52)

3.1 CO2 –Sequester in geologischen Formationen

2.531

(53)

Methods for storing CO2 in deep underground geological formations

SRCCS Figure TS-7

(54)

(55)

Quelle:IPCC2002_Regina; Gale: Overview of Sources,Potential .. , Proceedings p. 18

Geological Global Storage Potential als Tabelle

:

Bemerkungen:

Total emissions to 2050 = the projected total amount of CO2 that needs to be stored

between 2000 and 2050 according to IPCC’s “business as usual”

scenario

Table 1 is from [2] = Davison J., Freund P. and Smith A., (2001): “IEA Greenhouse R&D Programme“, Cheltenham,UK,

February 2001.

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

The Sleipner Project, North Sea, of STATOIL

Das erste großtechnische Projekt der CO2 –Ablagerung in tiefen geologischen Schichten.

CO2 stammt aus der Erdgasproduktion (!), nicht aus der Abscheidung aus Kohlekraftwerken.

(63)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie

3.2 CO2 –Sequester im Ozean

2.532

(64)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie 1

die wichtigste Quelle für diesen Abschnitt 3.2:

Beachte auch den Text

in den Proceedings,

p. 69-78

(65)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie 2 _Teil

(66)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Proceedings Fig. 3, p.71, vgl. auch Oshumi-Folie 3

Three Trapping mechanisms of ocean storage schemes

3 = Neutralization with added limestone, nach / Caldeira and Rau, 2000/

(67)

360 ppm + 400 Excess

= 760 ppm

dilution scenario  Ultimate

Fossil Fuel Reserves

(68)

(69)

(70)

Quelle: IPCC 2005: SRCCS: Fig.6.2, p.280. (SRCSS= SpecialReport on CO2 Capture and Storage)

Atmosphärisches CO2 nach verschiedenen Emissionswegen

2050_

GesamtEmission:

18 Tt CO

₂

!!

Rückblick auf V2.331a. „Wo bleibt das CO2 letztendlich: Atmosphäre –Ozean“

(Folie 89)

(71)

Heute: CO2 und pH im Nord- Atlantik und im Nord- Pazifik

(72)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie 9 , Proceedings Fig.2, p.70

Shift of Concentration Profile of Total Inorganic Carbon

^(TCO2)

TCO2 ..= Total Inorganic Carbon, in µMole

2 gerechnete Beispiele:

Annahme:

CO2 gleichförmig verteilt zwischen

1000m und 3000m Tiefe

Zum Vergleich:

CO2- Jahresproduktion : 25 Gt

(73)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Proceedings p.70

Shift of Concentration Profile of Total Inorganic Carbon:

Originaltext:

Figure 2 is an example of the explanation on how large the oceanic capacity is

even in the dilution scenario of the ocean injection.

The shift of concentration profile

of total inorganic carbon contents of the seawater is calculated and

added to the observed profiles

in the North Pacific and the North Atlantic Oceans , provided that the injected CO2 is uniformly distributed

within the water columns from 1 km depth to 3 km.

(74)

heute

heute Atmospärisches CO2:

360 ppm – heute 700 - bald

2300 - hoffentlich nie

(75)

3.21 Zur Technologie : „Dispersion“ und „Lake“

2.5321

(76)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie11

(77)

Quelle:IPCC2002_Regina; Ohshumi: OceanStorage. , Folie12

(78)

(79)

3.22 Zum Transport:

Pipeline,

Schiff

2.5322

(80)

Vergleiche:

Pipeline und Ozean (-Strömung)

Mit

Schornstein und Atmosphäre (Wind)

(81)

(82)

Ein quantitatives Beispiel

(83)

Zusammenfassung und Schlussfolgerung:

Ozean Sequester

(84)

(85)

(86)

(87)

4. Technik und Kosten 4.1 Capture :

CO2-Abscheidung und Konfektionierung für Transport

2.541

(88)

Einige wichtige zitierte Quellen

(89)

Link zum Original:

http://www.vgb.org/data/vgborg_/Fachgremien/Umweltschutz/VGB%20Capture%20and%20Storage.pdf

Speicher: VGB2004_CCS-ReportonState_ofArt.pdf

:

Wichtige Quelle

(/VGB2004_CCS/) :

Quelle: /VGB2004_CCS/

(90)

Wichtige Quelle

(/AKE2004H_01Strömberg/) :

Link zum Original: AKE2004H_01Strömberg

(91)

Link zum Original: DPG2005_AKE2.1Kranzmann

Wichtige Quelle

(/DPG2005_Kranzmann/) :

(92)

Die drei wichtigsten Ansätze zur CO2 - Abscheidung

(93)

The three main options for CO2 capture from power plants

Quelle: /VGB2004_CCS/ Fig. 2.1, p. 20

1.

2.

3.

(94)

2.541.1

1. Chemical Absorption from the flue gas

a

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie29, AKE2004H_01Strömberg

(95)

In einer anderen Darstellung:

Power plant with SO2 and CO2 flue gas scrubber and steam extraction for solvent regeneration

(96)

Die chemische Absorption des CO2 in einer wässerigen Aminlösung:

•

lässt sich durchführen mit wässrigen Lösungen von Alkanoaminen ,

die für eine Rückgewinnung des CO2

bei relativ niedriger Konzentration und bei atmosphärischem Druck

aktiv genug sind.

•

ist im kleineren Maßstab bereits eine kommerziell verfügbare Technologie

Kommerziell verfügbare, als Absobentien geeignete Amine:

•

Monoethanolamin (MEA),

• Diethanolamin (DEA) und

• Methyldiethanolamin (MDEA)

Die Regeneration des mit CO2 beladenen Amines erfolgt mit Prozessdampf

(97)

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie32, AKE2004H_01Strömberg

(98)

• Der Eingriff in den Kraftwerksprozess ist im

Vergleich zu den anderen Verfahren nur geringfügig.

• dieses Verfahren eignet sich daher am ehesten zur Nachrüstung bestehender

Kraftwerke. .

Der Vorteil der post- combustion CO2

Abscheidung

(99)

Quelle: /DPG2005_Kranzmann/ , Folie 32, Link: DPG2005_AKE2.1Kranzmann

(100)

2. Brenstoff-Dekarbonisierung , z.B. durch IGCC

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie42 , AKE2004H_01Strömberg

IGCC= Integrated Gasification Combined Cycle

2.541.2

(101)

IGCC in einer anderen Darstellung

(noch ohne CO2-Abspaltung

):

Eine ziemlich komplexe Technik

(102)

UrQuelle: /DPG2005_Kranzmann/ , Folie 28, Link: DPG2005_AKE2.1Kranzmann

IGCC: Herstellung von CO2 und H2: (auch CH4 produzierbar)

(103)

(104)

derzeitiger Stand:

IGCC Versuchsanlagen gibt es in

• Europa

• USA

• Japan

Bisher konnte sich IGCC noch nicht durchsetzen, und zwar wegen:

• mangelnder Verfügbarkeit

• hoher Investitionskosten

(105)

Für die Zwecke des CO2 Managements

wäre der IGCC-Prozess gut geeignet, da die CO2 Abscheidung

bei höherer Konzentration und unter höherem Druck

grundsätzlich mit einem

geringeren Prozess- und auch Energieaufwand durchführbar ist.

IGCC wäre gut geeignet für CO2 -Abscheidung

(106)

2.541.3

Bei einem OxyFuel Verfahren wird:

• der Stickstoff aus der Verbrennungsluft entfernt ^.

• ein Teil des Abgases zurückgeführt

• und das abzuführende Abgas besteht nur noch aus CO2 ^.

Bemerkungen:

Da eine Verbrennung in reinem Sauerstoff zu viel zu hohen Verbrennungs- temperaturen führen würde, ersetzt das rückgeführte Abgas den Luftstickstoff

Das abzuführende Abgas besteht im wesentlichen nur noch aus CO2, nachdem der Wasserdampf auskondensiert wurde und

Verunreinigungen wie SOx, NOx und , Staub abgeschieden worden sind.

3. OxyFuel Verbrennung

(107)

Prinzip der Verbrennung mit O

₂

und rezykliertem CO

₂

Figure 2-5 Principle of O2/CO2 recycle combustion illustrated for coal

(108)

In einer anderen Darstellung:

(109)

Überlegungen von Vattenfall zur CO2 Abscheidung nach dem Oxyfuel Verfahren

am Beispiel ihres neuen Braunkohle Kraftwerkes Lippendorf

2.541.4

(110)

(111)

(112)

(113)

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie 37, AKE2004H_01Strömberg

2%

(114)

(115)

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie 3* , AKE2004H_01Strömberg

(116)

Direkter Vergleich

42,7% 34,0%

-3,4% Auxiliaries -2,2 % Veränderung: +1,2 % 0 Air Separation -6,8 % -6,8 % 0 CO2 Compression -3,5 % -3,5 %

gesamter Aufwand: -8,7 %

Punkte

(117)

neu

(118)

Costs of NearFuture Solutions for Carbon Capture

Efficiency penalty:

Coal fired plant: 8-13 %-points , of this ca. 3 - 4 %-points for compression Gas fired plant: 9-12 %-points , of this ca. 3 - 4 %-points for compression

Cost penalty

in the Range of : 1 – 5 [cts/kWh]

Quelle: /VGB2004_CCS/, p. 21 2.541.5

(119)

Loss of overall power plant efficiency as a consequence of CO2 capture

SRCCS Figure TS-11

(120)

Meine erste

und noch vorläufige

Bewertung der CO2-Sequestrierung:

1. Eine große Hoffnung zur Lösung des CO2 - Problems

Bei der CO2-Sequestrierung besteht derzeit eine große und begründete

Hoffnung

, dass es sich

• um einen technisch- wirtschaftlich machbaren, und

• um einen ökologisch akzeptablen (geologische Ablageung) bzw.

untersuchungswerten (Ozean Sequester),

Beitrag zur Lösung des CO2-Problems handeln könnte.

2. Ein riesiger Aufwand

Etwa ein Drittel der Energie wird zur Abtrennung, Transport und Einlagerung des CO2 benötigt.

Daher kann die CO2-Sequestrierung im Hinblick auf die Sicherstellung der Energieversorgung nur als eine Zwischenlösung angesehen werden,

die das Problem der Endlichkeit der fossilen Ressourcen noch verschärft.

3. Spektrum der energiepolitischen Handlungsoptionen wird erweitert

Andererseits: CO₂-Sequestrierung ist ein Mittel um die vorhandenen fossilen Energieträger überhaupt noch einer Klima- unschädlichen Nutzung zuzuführen.

In diesem Sinne ermöglicht die CO₂-Sequestrierung

einen langsameren Übergang zur Solarwirtschaft und verschafft eine

größere Entscheidungsfreiheit bezüglich der Nutzung der ebenfalls CO₂-freien Kernenergie.

2.55

(121)

4a. Industrie hat ein starkes Eigeninteresse

CO2 Sequester wird betrieben von Konzernen, Gesellschaften und Institutionen, die ein starkes Eigeninteresse an der weiteren ungestörten Ausbeutung fossiler Lagerstätten und einer Beibehaltung der derzeitigen Struktur der Energiewirtschaft und ihrer Infrastruktur besitzen.

Die technisch wirtschaftlichen Prognosen sind günstig: CCS könnte die billigste Technik der CO2 Vermeidung werden und sich bereits aus den Gutschriften des CO2 Emissionshandels finanzieren lassen.

4b. Industrie braucht daher für CCS keine öffentlichen Subventionen

Es ist daher gerechtfertigt, dass die freie Wirtschaft die weitere Entwicklung ohne massive Subventionierung durch die öffentliche Forschungsförderung betreibt.

5. Staat sollte sich um die

endgültigen Lösungen

kümmern

Staatliche Gelder sollten sich hingegen auf die Erforschung, Entwicklung und Förderung

endgültiger Problemlösungen konzentrieren.

Diese ergeben sich nur bei einem technisch- wirtschaftlichen Durchbruch

im Bereich Energieeinsparung und regenerativer Energien oder auch Kernfusion.

Die Bewertung ist nicht einfach, und ich zweifle noch etwas.

Schreiben Sie

mir, wenn Sie andere Fakten und Gesichtspunkte stärker gewichten oder andere Schlussfolgerungen ziehen möchten.

Was denken Sie insbesondere zu den Punkten 4b und 5 ??

Meine Adresse:

luther.gerhard@vdi.de

(122)

Quelle: Lars Strömberg, Vattenfal, „ A future CO2 free Power Plant for Coal“,Folie 35, AKE2004H_01Strömberg

(123)

Meine erste

und vorläufige

Bewertung der CO2-Sequestrierung:

1. Eine große Hoffnung zur Lösung des CO2 - Problems

Bei der CO2-Sequestrierung besteht derzeit eine große und begründete

Hoffnung

, dass es sich

• um einen technisch- wirtschaftlich machbaren,

• ökologisch akzeptablen (geologische Ablageung) bzw. untersuchungswerten (Ozean Sequester),

und daher um einen sehr bedeutenden Beitrag zur Lösung des CO2-Problems handeln könnte.

2. Ein riesiger Aufwand

Etwa ein Drittel der Energie wird zur Abtrennung, Transport und Einlagerung des CO2 benötigt.

Daher kann die CO2-Sequestrierung im Hinblick auf die Sicherstellung der

Energieversorgung nur als eine Zwischenlösung angesehen werden, die das Problem der Endlichkeit der fossilen Ressourcen noch verschärft.

3. Spektrum der energiepolitischen Handlungsoptionen wird erweitert

Andererseits: CO₂-Sequestrierung ein Mittel um die vorhandenen fossilen Energieträger überhaupt noch einer Klima- unschädlichen Nutzung zuzuführen.

In diesem Sinne ermöglicht die CO₂-Sequestrierung einen langsameren Übergang zur Solarwirtschaft und verschafft eine größere Entscheidungsfreiheit bezüglich der Nutzung der ebenfalls CO₂-freien Kernenergie..