Strategien und umweltseitige Auswirkungen

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1 meinschaft Mitglied der Helmholtz-Gem Implementierung von CCS Technik in Deutschland Strategien und umweltseitige Auswirkungen Dr., Dr. A. Schreiber, Dr. P. Zapp Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEF-STE) Forschungszentrum Jülich 11. Symposium Energieinnovation Februar 21, Graz

2 Inhalt Zeitliche Dynamik einer Implementierung (Kraftwerkspark) Möglicher Zubaubedarf von Kraftwerkskapazität Brennstoffbedarf und CO 2 Emissionen Umweltseitige Auswirkungen Fazit Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 2

3 Szenariodefinition und Annahmen (1) Netto-Stromerzeugung in Deutschland (Szenarien) (TWh) Leitszenario 28 niedrig hoch Leitszenario 28 niedrig hoch Leitszenario 28 niedrig hoch Erneuerbare Kernenergie Erdgas/Öl Braunkohle Steinkohle Szenarien (hohe u. niedrige Energiepreise) CCS Technik ist ab dem Jahr 22 verfügbar CCS Technik nur für Kohlekraftwerke Übergangsfrist für die Nachrüstung von CCS Technik: 1 Jahre CCS Technik: Post combustion (MEA Wäsche) (MW) Technische Lebensdauern: Kapazitätsrückgang in Deutschland Steinkohle 4 Jahre Braunkohle 5 Jahre Erdgas 35 Jahre Wind 2 Jahre Kernenergie Ausstieg Wasser gesamt Wind Müll Öl Erdgas Kernenergie Braunkohle Steinkohle Szenario I: Kein CCS Einsatz Szenario II: Nur Neuanlagen mit CCS Szenario III: Neuanlagen u. Nachrüstung von Altanlagen Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 3

4 Szenariodefinition und Annahmen (2) Typisierung und technische Parameter Bau/ Betrieb < > 22 > 22 > 22 > 22 Steinkohlekraftwerke ,6 32,6 37,5 Verlust (%Punkte) 13,4 13,4 11,5 KW 1 KW 2 KW 3 KW 4 Retro 1 Retro 2 Green- (KW1) (KW3) field Netto- Nutzungsgrad (%) Netto- Nutzungsgrad (%) Braunkohlekraftwerke , ,3 29,8 35,3 Verlust (%Punkte) 14,7 14,7 12,7 Quelle: e Linssen et al. 26, IPCC, 26, IEA 27, eigene e Schätzungen Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 4

5 Ergebnisse (1) Kapazitätsentwicklung von Kohlekraftwerken Szenario III, obere Preisvariante Kapazitätsentwicklung von Kohlekraftwerken Szenario III, untere Preisvariante MWnetto MWnetto Braunko hle Braunko hle Braunko hle Braunko hle 22 Greenfield Greenfield (zusätzlich) RETRO RETRO < Braunkoh hle Braunkoh hle Braunkoh hle Braunkoh hle 22 Greenfield Greenfield (zusätzlich) RETRO RETRO < Braunkohle Steinkohle Braunkohle Steinkohle Ersatz veralteter Anlagen: 8,4 GW 17,2 GW Nachfragebedingter Zubau: 9,2 GW 5,1 GW Zusätzlich durch CCS: 7,1 GW 5,5 GW Ersatz veralteter Anlagen: 8,4 GW 5,5 GW Nachfragebedingter Zubau: 14,8 GW GW Zusätzlich durch CCS: 6,6 GW 3,7 GW Ø jährlicher Zubau: 1,9 bis 2,5 GW Ø jährlicher Zubau: 1,4 bis 1,9 GW Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 5

6 Ergebnisse (2) Jährliche Kraftwerkszubaurate in Deutschland Gas-, Kernkraft-, Wind- und andere Kraftwerke Kohlekraftwerke MW/Jahr mit CCS: 1,9-2,5 GW ohne CCS: 1,4-1,9 GW Zubauraten sind äußert ambitioniert und in der Vergangenheit nur partiell erreicht worden Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 6

7 Ergebnisse (3) Hohe Preisvariante i Heute 1) I II III Steinkohle (Mio. t SKE) Braunkohle (Mio. t ) CO 2 -Emissionen (Mio. t) CO 2 Speichermenge (Mio. t) Untere Preisvariante Heute 1) I II III Steinkohle (Mio. t SKE) Braunkohle (Mio. t ) CO 2 -Emissionen (Mio. t) CO 2 Speichermenge (Mio. t) ) Zahlen 28 nach (Schiffer, 29), eigene Rechnungen Braunkohle: Neue Beschaffungskonzepte sind notwendig Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 7

8 Ergebnisse (4) Normierte absolute Umweltwirkungen der Szenarien 35 GWP: Treibhausgaspotenzial % Äquivale ent, 22=1 % AP: Versauerungspotenzial EP: Eutrophierungspotenzial HTP: Humantoxizität GWP [Mio. t CO2- äqu.] AP [kt SO2-äqu.] EP [kt Phosphatäqu.] HTP [Mio. t DCBäqu.] Szenario I 23 Szenario II 23 Szenario III GWP: Abnahme (Nicht so stark wie Abscheidegrade) AP: Leicht Zunahme (Ammoniak Emissionen i durch MEA Produktion) EP: Zunahme (Methan, Ammoniak, NOx-Bildung) HTP: Zunahme (Ethylenoxid Bildung während der MEA Herstellung, Entsorgung als Sondermüll) Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 8

9 Ergebnisse (5) Einordnung der Umweltwirkungskategorien der Kohleverstromung der Szenarien im Vergleich zur Summe der gesamten Umweltwirkungen in Deutschland Einheit Deutschland Szenario I Szenario II Szenario III Gesamt ) GWP Gt CO 2 äq 1,14 25,2% 2,3% 7,2% AP Mio t SO 2 äq 3,98 8,7% 9% 1,2% EP Mio t Phospat äq 3,42 1,1% 1,4% 2,3% HTP Gt DCB äq 1,1,9% 1,8% 3,4% 1) Quelle: CML, 21 GWP: Treibhausgaspotenzial AP: Versauerungspotenzial EP: Eutrophierungspotenial HTP: Humantoxizität Umweltwirkungen durch CCS Einsatz sind relativ gering im Vergleich zu den gesamten Wirkungen Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 9

10 Fazit CCS Einsatz erfordert die Errichtung von zusätzlicher Kraftwerkskapazität Übergangszeitraum von 1 Jahren ist äußerst ambitioniert (Vergleich mit Nachrüstung von SO 2 -, NO x -Anlagen nicht zulässig) CCS Einsatz erfordert neue Brennstoffbeschaffungskonzepte (Braunkohle) Umweltwirkungen sind relativ gering (nur für MEA gültig) Andere Richtlinien wie die NEC Richtlinie (Begrenzung g von SO 2-und NOx- Emissionshöchstmengen) bleiben in ihren Zielsetzungen weitgehend unberührt Systemforschung und technologische Entwicklung (IEF-STE) Folie 1