CO 2 Capture and Storage Möglichkeiten und Grenzen aus Sicht der Zementindustrie V. Hoenig, Düsseldorf Technisch-wissenschaftliche Zementtagung Nürnberg, 27./28. Oktober 2005
Gliederung Warum sprechen wir über CCS? Was versteht man unter CCS? Inwieweit wäre CCS anwendbar in der Zementindustrie? Unter welchen Bedingungen kann CCS für die Zementindustrie relevant werden?
Die Politik fordert langfristige CO 2 -Minderung Großbritannien: -60% bis 2050 EU: -30% bis 2020 Deutschland: -40% bis 2020 Kyoto-Protokoll: Industriestaaten 8% bis 2008/12 USA, China, Indien, Brasilien : keine Minderungsverpflichtungen
Fossile Brennstoffe bleiben auf lange Zeit unverzichtbar Energieumwandlung 2000-2100 1,5 Energieeinsparung Sekundärenergie [ZJ] 1,5 1 0,5 Energieeinsparung traditionelle nicht fossile erneuerbare fossile Szenario 550 ppm Sekundärenergie [ZJ] 1 0,5 0 traditionelle nicht fossile erneuerbare fossile optimales Szenario 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Jahr 0 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Jahr Quelle: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
Was versteht man unter CCS? CO 2 Capture and Storage Transport
CO 2 Capture-Technologien für die Zementindustrie? (1) Precombustion technology Erdgas Reforming- Prozess H 2 CO 2 Verbrennungsprozess (z.b. zur Stromerzeugung) Lagerung Der Prozess ist v.a. für Erdgas anwendbar Wasserstoff ist nicht einsetzbar im Klinkerbrennprozess
CO 2 Capture-Technologien für die Zementindustrie? (2) Oxy fuel technology Luft Luftzerlegung N 2 Atmosphäre Abgasrezirkulation Brennstoff Rohmaterial O 2 Klinkerbrennprozess Abgas (CO 2 -reich) Klinker
CO 2 Capture-Technologien für die Zementindustrie? (3) Post combustion technology CO 2 Transport, Speicherung Luft Brennstoff Rohmaterial Klinkerbrennprozess CO 2 - Abscheidung Abgas (CO 2 -arm) Klinker
Die Zementindustrie ist interessant für post combustion capture-technologien 35 30 CO 2 -Konzentration im Abgas in % 25 20 15 10 5 0 Coal boiler Gas boiler Gas CCGT Blast furnace Cement (low) Cement (high) Refinery heater Quelle: IEA GHG Studies
Der Transport von CO 2 ist Stand der Technik allerdings für wesentlich kleinere Mengen CO 2 -Transportschiff CO 2 -Pipeline
Die Transportkosten in Pipelines werden durch die Entfernung und den Massendurchsatz bestimmt Die Ölfelder in der Nordsee könnten zukünftig das CO 2 der EU von mehereren Jahrzehnten aufnehmen
Untersee-Pipelines über Hunderte km sind bereits Stand der Technik Ausgediente Pipelines in der Nordsee könnten für den CO 2 - Transport genutzt werden
CO 2 wird schon heute zur besseren Ausbeutung von Ölquellen genutzt CO 2 -Injektion zurückgeführtes CO 2 Öl- Bohrloch CO 2 Wasser Öl Quelle: IEA 2004
CCS-Prinzip für die Stromerzeugung Entkarbonisierung fossiler Brennstoffe zur Gewinnung von Wasserstoff und Strom
Die Kosten für CCS sind heute noch kaum realistisch abzuschätzen Kosten in $ je t CO 2 CO 2 -Abscheidung 3-160 CO 2 -Lagerung 2-5 Transport 1 25 (v.a. abhängig von Entfernung) gesamt 6 190 (ECN) 50 70 (IPCC) 25 50 (IEA)
Kriterien für die Anwendung von CCS Ökologie/ Risikobeurteilung u. a. muss der Nachweis der langfristig sicheren Speicherung erbracht werden Technologie ist bereits heute verfügbar, muss aber für CO 2 -Abscheidung, -Transport und Speicherung weiter entwickelt werden (v.a. für sehr große Massenströme) Akzeptanz in der Gesellschaft muss erreicht werden (v.a. für Langzeitspeicherung) Kosten müssen deutlich reduziert werden
Unter welchen Bedingungen kann CCS für die Zementindustrie relevant werden? kurzfristig: keine Relevanz fi sehr hohe Kosten fi fi fehlende technische Verfügbarkeit andere günstigere Minderungsoptionen 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Jahr
Unter welchen Bedingungen kann CCS für die Zementindustrie relevant werden? mittelfristig: stark abhängig vom politischen Umfeld und technischer Entwicklung Klimapolitik post Kyoto Einbeziehung der USA, China, Indien usw. Kostenreduktion durch technische Entwicklung, scale up und große Stückzahlen 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Jahr
Unter welchen Bedingungen kann CCS für die Zementindustrie relevant werden? langfristig: hohe Relevanz möglich, wenn fi andere Optionen ausgeschöpft sind fi weltweit vergleichbare CO 2 - Mehrkosten für die Zement-/ Baustoffherstellung eingeführt sind fi deutlich weniger Klinker in großen bis sehr großen Anlagen hergestellt wird fi CCS-Potential in der Energiewirtschaft weitgehend ausgeschöpft ist 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Jahr