Anforderungen des Klimaschutzes an die CO 2 -Sequestrierung

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1 Anforderungen des Klimaschutzes an die CO 2 -Sequestrierung 2. Sitzung des Beirates für Nachhaltige Entwicklung und Ressourcenschutz Potsdam, 25. Juni 2007

2 Gliederung Anforderungen an die Leckage-Rate Zwei sich ergänzende Vorschläge für ein Bondsystem

3 Die Kausalkette der globalen Erwärmung Größere & häufigere Impacts von globaler Erwärmung Erhöhung der globalen Mitteltemperatur Treibhaus-Effekt Erhöhung der CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre CO 2 -Emissionen

4 Differenz von Business As Usualund Klimaschutz-Pfad Emissions [Gt C / year] T < 2 C T/ t < 0.2 C /Dekade

5 Carbon Capturing & Sequestration (CCS) Eine Option, Zeit zu kaufen (für Erneuerbare)? Carbon Emissionen BAU (business as usual) Erneuerbare Option Natürlicher C- Zyklus Keine CCS Leckage C-Deposits 2050 Fetter C-Zyk. Schlanker C-Zykl. Schlanker C-Zykl. CCS Geological Formation Starke CCS Leckage Über- Fetter C-Zykl. CCS könnte Klimaschutz verbessern o verschlechtern...

6 Qualitative Effekte unter Sozialer Optimierung CCS-beg begünstigende Faktoren Impacts von Treibhausgasemissionen Kosten erneuerbarer Energieträger Lernrate d. fossilen Sektors CCS-dämpfende Faktoren Natürliche Abbauprozesse von atmosph. CO 2 CCS-Leckage Nebenwirkungen von CCS Energiekosten von CCS...

7 Mass Production lowers Costs Costs / kw h Total Installed Capacity [TW h] Source: IEA (2000): Experience Curves for Energy Technology Policy; p. 21

8 Kein CCS ohne aggressive target: ~500 GtC target: ~250 GtC target: ~0 CCS (volkswirtschaftliche Rechnungen des PIK, Edenhofer et al.)

9 [% per year]

10 Long-term mitigation: stabilisation and equilibrium global mean temperatures The lower the stabilisation level the earlier global CO2 emissions have to peak Wold CO2 Emissions (GtC) Post-SRES (max) Stabilization targets: E: ppm CO2-eq D: ppm CO2-eq C: ppm CO2-eq B: ppm CO2-eq A2: ppm CO2-eq A1: ppm CO2-eq Post-SRES (min) IPCC 2007: Multigas and CO2 only studies combined

11 Bei 2 -Ziel: Volkswirtschaftlich Optimale Emissionspfade Emissionen Extraktion Nach Optimierung unter Unsicherheit (Held, Kriegler, Lessmann, Edenhofer, eingereicht)

12 Vorläufig: Falls Leckage < % / Jahr, wird CCS-Szenario interessant mit m(ccs)= GtC.

13 CCS - Szenarien Keine Überraschungen -Szenario (Erneuerbare lernen wie erwartet, CCS hat kaum Nebenwirkungen und Leckage): nur 0.5% statt 0.8%-0.9% GDP Verlust durch Emissionsbegrenzung. Volkswirtschaftlich angenehm, aber nicht zwingend. Plan-B, falls Erneuerbare nicht weiterlernen. ->Dann aber X10 höhere Dichtigkeit nötig. Überraschende Schäden durch CCS -Szenario: Vermeidbar, indem alles auf Erneuerbare gesetzt wird.

14 Mögliche Portfolio-Strategie Bis 2020 CCS & Erneuerbare parallel weiter ausbauen: Demonstrationsanlagen zu CCS weltweit X 30 mehr Investitionen in Erneuerbare Ab 2020 könnte zunehmend der Markt den Mix regeln unter Berücksichtigung von Leckage und Lernrate/Kosten

15 What is the detection limit for measuring (coal-)co 2 leakage with flux towers? UBA: 500MW power plant over 25 years (15km) 2... Need ~ 100 of those patches in Germany if CCS shall become a massive option If mitigation: Cost of flux towers does not matter : ~0.5% GDP for mitigation ~200 Billion / year world-wide wide;

16 Schlüsselgröße Leckage-Rate Wir benötigen ein Anreizsystem, um die Leckage-Raten individueller Formationen zu bestimmen, um Sequestrierung in besonders dichten Formationen zu begünstigen, um professionellen Langfrist-Betrieb der Deponie zu sichern.

17 CCS Bonds als Anreiz für Sichere Formationen

18 CCS Bonds als Anreiz für Sichere Formationen

19 CCS Bonds als Anreiz für Sichere Formationen

20 Vor- und Nachteile dieses Bondsystems + Markt als demokratische Röntgenkanone der Zuverlässigkeit Regionale Flexibilität Falls Formation dicht: Frühzeitige Fluidität des Unternehmens Falls Formation undicht: Unterstützung der Erneuerbaren

21 Vor- und Nachteile dieses Bondsystems + Markt als demokratische Röntgenkanone der Zuverlässigkeit Regionale Flexibilität Falls Formation dicht: Frühzeitige Fluidität des Unternehmens Falls Formation undicht: Unterstützung der Erneuerbaren - Falls kollektiv Dichtigkeitsprobleme auftreten (Versagen des Risk-Poolings): Mögliche Verletzung der Emission-Cap

22 Wie Version I bis auf... Für CCS, anstelle eines Bonds, erwerbe zunächst ein Emissionszertifikat. Wenn die ungünstigsten Leckage-Raten nach und nach u. nach auszuschließen sind ( } ), sukzessive Freischaltung des Zertifikats für atmosphäreische Emissionen. Version II: Ein Cap-Bond-Schema Low leakage High leakage High leakage

23 Emissions-Zertifikate als Bonds

24 Vorschlag: Adiabatischer Übergang zwischen beiden Bondsystemen Version I: Lokalexperimentig, Innovationsphase Version II: Großräumig, Diffusionsphase

25 Marktversagen Liquidity constraints Maßnahme: Höhere Bond-Verzinsung Blasen auf Sekundärmärkten Maßnahme: Finanzinstrumente Zeitinkonsistenzen des Gesetzgebers Maßnahme: Öffentliche Investitionen in pfadabhängige Transformationsprozesse

26 Marktversagen Liquidity constraints Maßnahme: Höhere Bond-Verzinsung Blasen auf Sekundärmärkten Maßnahme: Finanzinstrumente Zeitinkonsistenzen des Gesetzgebers Maßnahme: Öffentliche Investitionen in pfadabhängige Transformationsprozesse

27 Wettbewerb um Standorte

28 Zusammenfassung CCS wäre bei einer Leckage von unter %/Jahr als ergänzende Klimaschutzmaßnahme attraktiv. Der Beitrag läge bei hunderten GtC. Kostenvorteil von CCS: %GDP mehr eine Rückfalloption denn Notwendigkeit. Falls es Hauptoption würde, wäre Leckage < %/Jahr nötig. Bis 2020 Parallelausbau von CCS & Erneuerbaren (X 30 mehr Investitionen). Da die Qualität von Formationen regional stark variiert, schlagen wir ein marktkonformes Bondsystem vor, um die Informationsasymmetrie Betreiber/Gesellschaft aufzuheben.

29 Option value of solar, nuclear, ccs A comparison Upper figure: Consumption differences (BAU policy), comparing scenarios with all options and with one option switched off CCS nuclear solar break even points of different options Lower figure: Electricity Production by technology ( ) in a Policy Scenario with all options, cheap fossil fuels 2025: CCS starts (transport sector) Ca : LWR usage 2080: solar break-trough Biomass CHP Nuclear LWR Nuclear FBR Solar Energy Wind (offshore) Wind (onshore) Hydroenergy Geothermal Energy Coal CHP Coal PC Coal IGCC Natural Gas CHP Natural Gas Turbine Nat. Gas NGCC + CCS Nat. Gas NGCC Diesel Oil Turbine

30 Policy scenario, no solar energy, cheap fossils Electricity Production by technology ( ) Biomass CHP Nuclear LWR Nuclear FBR Solar Energy Wind (offshore) Wind (onshore) Hydroenergy Geothermal Energy Coal CHP Coal PC Coal IGCC Natural Gas CHP Natural Gas Turbine Nat. Gas NGCC + CCS Nat. Gas NGCC Diesel Oil Turbine

31 Mitigation costs with different Scenario Cheap Fossils All options options Consumption losses (%) 0.90 No CCS No nuclear No solar

32 The true wedgeology! Cheap oil & gas Expensive oil & gas Cheap oil & gas, CCS not available Expensive oil & gas, CCS not available