Klimaschutz

Keine Netto-Null ohne Kohlenstoffabscheidung

Europas ehrgeizige Klimastrategie muss die Kohlenstoffabscheidung -nutzung und -speicherung (carbon, capture, utilization und storage, kurz: CCUS) umfassen.

Die Europäische Union strebt an, bis 2050 kohlenstoffneutral zu sein. Deutschland ist noch ehrgeiziger: Netto-Null bis 2045 und ab 2050 netto-negativ. Das Problem ist: Selbst ein massiver Ausbau der erneuerbaren Energien und ein entschlossener Kohleausstieg werden nicht ausreichen, um diese Ziele zu erreichen. Dies liegt daran, dass viele Industrien – wie Stahl, Zement, Luft- und Seeverkehr – schwer oder gar nicht elektrifizierbar werden können und daher weiterhin Kohlenstoff emittiert wird. Die einzige praktikable Lösung besteht darin, Kohlenstoffemissionen abzufangen, dauerhaft tief unter der Erde zu lagern oder zu recyceln, um klimaneutrale alternative Chemikalien und Kraftstoffe herzustellen. Letzteres würde ein unbeliebtes Treibhausgas – Kohlendioxid – in eine wertvolle grüne Ressource verwandeln.

CCUS ist ein dreistufiger Prozess. Der erste Schritt besteht darin, den größten Teil des CO2 aus den Abgasströmen von Industrieanlagen und fossilen oder abfallbefeuerten Kraftwerken zu extrahieren. Der zweite Schritt besteht darin, Druck und Kühlung anzuwenden, um das CO2 in einen überkritischen oder flüssigen Zustand zu versetzen, damit es in Lastwagen, Zügen, Schiffen und Pipelines transportiert werden kann.

carbon deep dive

Speicherung, grüne Kraftstoffe, Blasen

Der dritte Schritt besteht entweder in der dauerhaften Speicherung – Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) – oder der Nutzung – Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (CCU). Es wird erwartet, dass CCS viel verbreiteter sein wird als CCU. Der Grund dafür ist, dass die Emissionen der oben genannten, schwer zu reduzierenden Industrien die prognostizierte Nachfrage nach aufgefangenem Kohlenstoff bei weitem übersteigen. Dennoch wird CCU auch eine Rolle spielen. Aufgefangenes CO2 kann mit grünem (d.h. kohlenstofffreiem) Wasserstoff kombiniert werden, um eine Vielzahl von synthetischen Chemikalien und Kraftstoffen für verschiedene Anwendungen herzustellen – einschließlich eMethanol und nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) – oder in alkoholfreie und alkoholische Getränke beigemischt werden, um sie sprudelnd zu machen.

Der Klimaeinfluss von CCU variiert je nach Quelle. Beginnen wir mit Produkten, die aus Kohlenstoff hergestellt werden, der in einem industriellen Prozess oder bei der Stromerzeugung aufgefangen wurde. Obwohl der Verbrauch solcher Projekte – wie, wenn ein Düsenflugzeug SAF verbrennt – den aufgefangenen Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzt, ist dies dennoch gut für das Klima. Denn es vermeidet neue Emissionen: Eine Einheit fossiler Brennstoffe hilft zunächst bei der Herstellung von Zement und treibt später eines Düsenflugzeugs an.

CCUS Projekt Grafik

Biogenes CO2 – das heißt Kohlenstoff, der während der Verbrennung und Vergasung von Biomasse aufgefangen wird – ist anders. Ein Düsenflugzeug, das SAF aus biogenem CO2 und grünem Wasserstoff verbrennt, setzt nur den Kohlenstoff frei, den die Biomasse während der Photosynthese aus der Atmosphäre entzogen hat. Und dieser Kohlenstoff wird durch das Wachstum weiterer regenerativer Biomasse wieder aufgenommen. Dieser Kreislauf ist daher kohlenstoffneutral, da er kein zusätzliches CO2 in unsere Biosphäre einbringt. Wenn biogenes CO2 dauerhaft unterirdisch gespeichert wird (BECCS), wird der Heilige Gral des Klimaschutzes erreicht: Netto-negative Emissionen, bei denen Kohlenstoff effektiv aus der Atmosphäre entfernt wird.

Connah's Quay Man turning big pipe wheel

Europa: Gleiches Ziel, unterschiedliche nationale Wege

Bis 2030 beabsichtigt die EU, eine Kapazität zur Speicherung von mindestens 50 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr zu haben, was in etwa den Emissionen Schwedens im Jahr 2022 entspricht. Das gesamte potenzielle Kohlenstoffspeicherpotenzial der EU wird auf 260 Milliarden Tonnen geschätzt, von denen fast zwei Drittel offshore liegen. Derzeit sind in Europa mehr als 65 groß angelegte CCUS-Projekte mit einem Gesamtwert von über 50 Milliarden Euro in Entwicklung.

Das Potenzial der Kohlenstoffabscheidung variiert je nach Land. Die Hauptfaktoren sind der Branchenmix, der Umfang und die Nähe von Speicherkapazität, das regulatorische Umfeld (nationale Kohlenstoffstrategie, Gesetze, Subventionen) und die öffentliche Unterstützung. Die nordischen Länder haben derzeit die günstigsten Bedingungen in allen Faktoren. Tatsächlich erfüllt Norwegen, obwohl es nicht zur EU gehört, alle Kriterien, von der Strategie und dem rechtlichen Rahmen bis hin zur öffentlichen Unterstützung. Nicht überraschend hat es auch Europas fortgeschrittenstes, groß angelegtes CCS-Projekt: Northern Lights.

Northern Lights ist ein grenzüberschreitendes, open source CCS-Netzwerk. Unternehmen in ganz Europa können ihr CO2 zur sicheren, dauerhaften Speicherung 2.600 Meter unter dem Meeresboden vor der Westküste Norwegens leiten. Das Onshore-Terminal, spezielle Transportschiffe und die Pipeline sind bereits vorhanden und die ersten Lieferungen sollen 2024 erfolgen. In seiner ersten Phase kann Northern Lights bis zu 1,5 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr aufnehmen. Das gesamte potenzielle Kohlenstoffspeicherpotenzial Norwegens wird auf 9,4 Milliarden Tonnen geschätzt – fast das 300-fache der derzeitigen Emission des Landes.

Ein ähnliches Projekt namens Greensand ist in Dänemark in Entwicklung. Hier wird die dauerhafte Speicherung in einem Sandsteinreservoir 1.800 Meter unter dem Meeresboden erfolgen. Greensand beabsichtigt, eine anfängliche Speicherkapazität von 1,5 Millionen Tonnen pro Jahr zu haben, die bis 2030 auf 8 Millionen Tonnen erhöht werden soll. Greensand erhielt seine erste Kohlenstofflieferung im März 2023. Darüber hinaus ist Dänemark derzeit das einzige europäische Land, das an der Entwicklung von Onshore-Speicheranlagen arbeitet.

Großbritannien ist ähnlich wie Norwegen: nicht in der EU, aber systematisch in seiner Annahme von CCUS. Obwohl Großbritannien noch keine Anlagen gebaut hat, hat es anwendbare Gesetze erlassen und finanzielle Unterstützung geschaffen. Großbritannien hat den Vorteil von einer günstigen Position aus zu starten: Erschöpfte Offshore-Gasfelder bieten ein erhebliches unterseeisches Speicherpotenzial (78 Milliarden Tonnen), während seine breite industrielle Basis viele Sektoren umfasst, die zu CCUS beitragen oder davon profitieren könnten. Beispielsweise beabsichtigt Großbritannien seine Stromversorgung zu dekarbonisieren, indem es Kohlenstoff aus gasbefeuerten Kraftwerken auffängt und speichert.

Im Februar 2024 hat die deutsche Bundesregierung Eckpunkte einer zukünftigen Kohlenstoffmanagementstrategie verabschiedet, einschließlich der Genehmigung zur Erkundung nationaler Offshore-CO2-Speicher. Dennoch wird die zukünftige Rolle Deutschlands wahrscheinlich die eines Exporteurs sein. Es hat viele schwer zu reduzierende Industrien – Zement, Kalk, Eisen, Eisen/Stahl, Glas/Keramik und Papier/Zellstoff – deren Kohlenstoffemissionen aufgefangen und genutzt oder exportiert werden könnten. Es ist auch Europas größter potenzieller Markt für das Recycling von Kohlenstoff in der Chemieproduktion. Bis 2045 könnte Deutschland fast 70 Millionen Tonnen pro Jahr zu den CCUS-Zielen Europas beitragen.

Die Niederlande stehen der Onshore-Kohlenstoffspeicherung ähnlich skeptisch gegenüber, sind jedoch offener für die Speicherung offshore in erschöpften Gasfeldern. Auch sie haben eine starke Chemieindustrie und damit ein gutes Potenzial für die Kohlenstoffnutzung.

Uniper und CCUS: Es ist ein Gas

Uniper ist gut positioniert, um eine Schlüsselrolle auf einem zukünftigen Kohlenstoffmarkt zu spielen. Wir haben jahrelange Erfahrung in der Erprobung von Kohlenstoffabscheidungstechnologien an drei unserer Kraftwerke. Wir haben jahrzehntelange Erfahrung in der Beschaffung, dem Handel, der Speicherung und dem Vertrieb von Gas. Und wir haben etwa 550 Kunden in energieintensiven Industrien, die wahrscheinlich von CCUS profitieren werden, entweder um ihre Emissionen aufzufangen oder um erfasste Produkte zu nutzen, um fossile Inputs in ihren Produktionsprozessen zu ersetzen. Mit anderen Worten: CO2 ist ein Gas – und Uniper kennt Gas.

carbon capture gas

Grüne Energie, blauer Wasserstoff und sauberere Industrie

Unsere gasbefeuerten Kraftwerke können ihre Leistung schnell anpassen und bleiben daher unerlässlich, um eine stabile Stromversorgung bei schwankender Produktion aus erneuerbaren Energien aufrechtzuerhalten. Spätestens bis 2050 müssen sie netto-null sein. Wir haben dies bereits für zwei Anlagen erreicht, indem wir sie auf den Betrieb mit Biokraftstoff umgestellt haben, und testen Wasserstofffeuerung an anderen. Aber wir nutzen auch unsere umfangreiche Erfahrung in der Kohlenstoffabscheidung, um diese Technologie in Grain, unserem 1,3-GW-gasbefeuerten Kraftwerk in Südostengland, zu testen. Die Lösung besteht darin, bis zu 95 % der Emissionen von Grain für die dauerhafte Speicherung in erschöpften Gasfeldern aufzufangen. Unsere Umstellungs- und CCS-Projekte sind Teil unseres Ziels, einer der führenden Anbieter flexibler grüner Energie in Europa zu werden.

Fast aller Wasserstoff ist derzeit grau – das heißt, er wird in einem emissionsintensiven thermischen Prozess hergestellt, der Methan (CH4) in Wasserstoff (H2) zerlegt. Die Kohlenstoffabscheidung kann 80 % dieser Emissionen entfernen und den grauen Wasserstoff klimafreundlicher machen; in diesem Fall wird er blauer Wasserstoff genannt. Uniper arbeitet derzeit mit einem großen Öl- und Gasunternehmen an einem Projekt namens Humber H2ub zusammen, um eine blaue Wasserstoffanlage in Killingholme, unserem gasbefeuerten Kraftwerk im Humber Industrial Cluster in Nordostengland, zu bauen. Der aufgefangene Kohlenstoff – bis zu 1,2 Millionen Tonnen pro Jahr – wird dauerhaft 3.200 Meter unter dem Meeresboden gespeichert. Viele bestehende graue Wasserstoffanlagen könnten durch Nachrüstung mit CCS blau gemacht werden. Wir glauben daher, dass blauer Wasserstoff eine vielversprechende Zwischenlösung zur Dekarbonisierung ist, bis genügend grüne Wasserstoffkapazität in Betrieb ist.

Wir sehen auch Möglichkeiten, unser technologisches Know-how zu nutzen, um unseren Industriekunden Kohlenstoffabscheidungsdienste anzubieten, von denen viele entweder gesetzlich oder aus Sorge um ihren Ruf gezwungen sein werden, ihre unvermeidbaren Produktionsprozesse zu dekarbonisieren. Wir könnten dies für sie tun, indem wir Kohlenstoffabscheidungsanlagen an ihrer Anlage installieren und betreiben und den Transport des aufgefangenen CO2 zur Speicherung oder Nutzung arrangieren. Der potenzielle Markt für diesen Service ist riesig. Allein die Zement-, Kalk- und Abfallverbrennungssektoren Deutschlands werden auf jährliche Emissionen von 30 Millionen Tonnen unvermeidbarem CO2 geschätzt. Wie bei vielen CCUS-Geschäftsmodellen können Kohlenstoffabscheidungsdienste jedoch nur florieren, wenn sich das regulatorische Umfeld ändert und die erforderliche Transportinfrastruktur vorhanden ist.

Ein gefragter Akteur im CO2-Management werden

Europa hat bereits einen CO2-Markt. Viele Brauereien karbonisieren Bier mit CO2, das ein Nebenprodukt der Düngemittelproduktion war. Aber da aufgefangenes CO2 allmählich fossilen Kohlenstoff als Rohstoff (mit anderen Worten, ein Rohstoff, insbesondere da die gesamte chemische Industrie auf der Verwendung von Kohlenstoff basiert) für industrielle Prozesse ersetzt, könnte Europas CO2 -Markt exponentiell wachsen.

Als Kohlenstoffpuffer dienen

Der florierende CO2 -Markt, der notwendig ist, um viele europäische Industrien zu dekarbonisieren, wird erhebliche Zwischenkapazitäten zur Speicherung von CO2 erfordern, dass von Quellen ankommt und auf die Lieferung an Senken wartet. Uniper – Europas viertgrößtes Gaslagerunternehmen – betreibt neun unterirdische Gasspeicheranlagen in Deutschland, Österreich und Großbritannien mit einer Gesamtkapazität von etwa 7,4 Milliarden Kubikmetern. Dies gibt uns umfangreiche Erfahrung in der Nutzung von Speicheranlagen, um Angebot und Nachfrage auszugleichen und Preise zu arbitrieren. Da der CO2-Markt wächst, muss die Speicherkapazität im gleichen Tempo wachsen, damit die CO2-Speicherung – wie die unterirdische Gasspeicherung – zur Versorgungssicherheit beitragen kann.

Groß angelegte unterirdische Zwischenlagerung von CO2 wird für Europas Klimaziele und für unsere eigenen Pläne, als Midstream-Kohlenstoffakteur zu dienen, unerlässlich sein. Deshalb haben wir bereits eine Partnerschaft mit dem Forschungsinstitut DBI Group geschlossen, um eine Machbarkeitsstudie durchzuführen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zwischenlagerung von CO2 in umgewandelten unterirdischen Salzkavernen technisch machbar ist und dass ihre Kosten mit der Kavernenspeicherung von Erdgas vergleichbar sind. Unsere Studie basierte auf einer hypothetischen Anlage, die aus mehreren Kavernen besteht, die jeweils zwischen 200.000 und 400.000 Tonnen CO2 speichern können und mit einer einzigen oberirdischen Injektions- und Entnahmeeinheit verbunden sind.

Nachhaltige Chemikalien und Kraftstoffe

Uniper hat mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung in der Erprobung von erneuerbar betriebenen Elektrolyseeinheiten, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten. Grüner Wasserstoff kann mit aufgefangenem Kohlenstoff – idealerweise biogenem Kohlenstoff – kombiniert werden, um klimafreundliche Chemikalien und Kraftstoffe herzustellen. Diese vielversprechende – ja, aufregende – Lösung hat das Potenzial, schwer zu reduzierende Industrien wie den Luftverkehr nachhaltiger zu machen. Im Folgenden sind vier Uniper-Projekte aufgeführt, die diese Lösung Wirklichkeit werden lassen. Je nach Projekt stellen wir den Wasserstoff her, fangen den Kohlenstoff auf oder beides:

  • Wir planen auch, erneuerbar betriebene Elektrolyseeinheiten für zwei weitere eMethanol-Projekte in Schweden bereitzustellen: NorthStar H2 (in Östersund in Zentralschweden) und Bothnia LinkH2 (in Luleå, einem Hafen am Bottnischen Meerbusen in Nordostschweden). Grüner Wasserstoff aus letzterem könnte auch als Schiffskraftstoff verwendet werden. Zusammen könnten die beiden Projekte Schwedens jährliche Kohlenstoffemissionen um bis zu 310.000 Tonnen reduzieren.
  • SkyfuelH2: Dieses Projekt befindet sich in Långsele in Ost-Zentralschweden und wird grünen Wasserstoff, der von Uniper produziert wird, mit Kohlenstoff aus regenerativer Biomasse kombinieren, um nachhaltigen Flugkraftstoff (SAF) in industriellem Maßstab herzustellen. SkyfuelH2, das erste Projekt seiner Art weltweit, könnte 10 % des schwedischen Flugkraftstoffbedarfs decken und die Treibhausgasemissionen um 323.000 Tonnen pro Jahr reduzieren.

Zusammen würden diese Projekte die Treibhausgasemissionen jährlich um insgesamt mehr als 0,6 Millionen Tonnen reduzieren. Wie der Vergleich von Project Air zeigt, ist das so, als würde man jedes Jahr 700.000 Autos von der Straße nehmen. Uniper hat eine wachsende Pipeline von Kohlenstoffnutzungsprojekten, die unser Wasserstoff- und Kohlenstoffabscheidungs-Know-how nutzen.

Fazit

Die Europäische Union beabsichtigt, bis 2030 jährlich mindestens 50 Millionen Tonnen CO2 und bis 2050 450 Millionen Tonnen CO2 aufzufangen. Letztere Zahl entspricht in etwa den aktuellen Emissionen von Frankreich und der Tschechischen Republik zusammen. Wir glauben, dass Uniper Schlüsseltechnologien bereitstellen kann, die dazu beitragen, Europas Kohlenstoffmarkt zu erweitern und somit diese Ziele zu erreichen. Wir können auf unsere umfangreiche Erfahrung in der Kohlenstoffabscheidung aus Abgasströmen zurückgreifen, um Kohlenstoffabscheidungsdienste für Kunden in einer Vielzahl von Sektoren anzubieten. Unsere Fähigkeiten im Rohstoffhandel und in der Gasspeicherung positionieren uns gut, um als Vermittler zwischen CO2-Produzenten und -Nutzern zu fungieren. Schließlich ermöglicht uns unsere Expertise in der Produktion von grünem Wasserstoff, mit Industrieunternehmen zusammenzuarbeiten, um klimafreundliche Chemikalien und Kraftstoffe herzustellen und so nicht vermeidbare Emissionen zu nutzen.

CCUS – das für Netto-Null unverzichtbar ist – hat noch einen langen Weg vor sich. Aber Uniper hat genau die Fähigkeiten, um dazu beizutragen, es Wirklichkeit werden zu lassen

Uniper employee