Andreas Dahmke Institut für Geowissenschaften CAU Kiel Zero-Workshop 28.10.10 Machbarkeit der CO2- Speicherung in Deutschland (on-shore) - geologisches

Zero-Workshop 28.10.10Andreas DahmkeInstitut für GeowissenschaftenCAU Kiel

„„Machbarkeit der CO2-Machbarkeit der CO2-Speicherung in Speicherung in

Deutschland (on-shore)Deutschland (on-shore)- geologisches Potenzial- geologisches Potenzial-juristische Vorgaben“-juristische Vorgaben“

Institut für GeowissenschaftenChristian-Albrechts-Universität zu Kiel

Andreas Dahmke

[email protected]/Angewandte


Machbarkeitsaspekt: Geologisches Potenzial

IZ Klima, 2009; CO2CRC, 2009

1 mm

1 mm

Schilfsandstein (Stuttgart Formation, Keuper; Ketzin)


Eigenschaften von CO2

Bielinski, 2007; Span und Wagner 1996; Fenghour et al. 1998, CO2CRC 2007

Druckzunahme mit der Tiefe:1 bar = 10 m WassersäuleGeothermischer Gradient:0.3°C pro 10 m Tiefe


Eigenschaften von CO2

Bielinski, 2007; Span und Wagner 1996; Fenghour et al. 1998

Geeignete in-situ Bedingungen:

• > 73.8 bar • daher auch > 30.95 °C• gespeichert im überkritischen Zustand, wegen Speichervolumen

• Dichte CO2 < Dichte Wasser (Brine), d.h. CO2 hat Auftrieb

Standortkriterien• > 800 m Tiefe (wegen Effektivität)• gut durchlässige, poröse Speicherschicht (10-15-10-12 m2, 15-25%)• undurchlässige Deckschicht notwendig (<10-21 m2) und möglichst

hoher kapillarer Eindringdruck (auch f(Corg))


Kapillarität & kapillarer Eindringdruck

Kapillare Steighöhe:


CO2-Speicherpotenziale in Deutschland

Saline StrukturenSpeicherpotenzial: ca. 22-28 Gigatonnen (nach BGR)

KohlenwasserstofflagerstättenSpeicherpotenzial: ca. 2,2 Gigatonnen (nach BGR)


Geologische Potenziale für CCS in Deutschland

WICEE, 2007; BGR 2006

CO2-Emissionen (Strom) inDeutschland:> 300 Mt/a

Bsp. Schwarze Pumpe:1600 MW5.2 Mt/a

Speicheroptionen Deutschland


derzeitige Speicherkapazitätangaben Deutschland

2003 (May et al., 2003)

33 +/- 10 Milliarden t CO2

2005 (May et al. 2005)

20 +/- 8 Milliarden t CO2

2010 (Knopf et al., 2010)

9,3 Milliarden t CO2 (50% Wahrscheinlichkeit) nur 6 Standorte mit Speicherkapazität > 400 Millionen t CO2

Problem: Bestimmung der Speichereffizienz (min: 0,03; mittlere: 0,13, max: 0,35)


1. Fazit

- geologisches CO2-Speicherpotenzial in Deutschland kann für eine Breite CCS-Anwendung limitierend sein

- das knappe Gut der geologischen Speicherkapazität wird durch politische Entscheidungen von Bundesländern (ohne jegliche fundierte Standortforschung) weiter entscheidend verkleinert


Machbarkeitsaspekt: „Geologische Sicherheit und juristische Vorgaben…..“In den USA wird seit den 70er Jahren CO2 zur verbesserten Ölausförderung in Öllagerstätten verpresst. Dafür werden ca. 35 Mio. t CO2 jährlich über ein rd. 3.000 km langes Pipeline-Netz transportiert.

Durchmesser: 76 cm / 30 zollLänge: 800 kmDruck: ca. 130 barKapazität: 19 Mio. t CO2 pro Jahr


Durchmesser: 51-61 cm / 20-24 zollLänge: 660 kmDruck: ca. 130 barKapazität: 10 Mio. t CO2 pro Jahr


Quelle: RWE/DEA


Juristischer Anspruch und geomethodisches Potenzial

Richtlinie 2009/31/EG des Europäischen Parlamentes vom 23.04.2009

In Artikel 4 der Richtlinie wird ausgeführt:

Die Eignung einer geologischen Formation für die Nutzung als Speicherstätte wird durch Charakterisierung und Bewertung des potenziellen Speicherkomplexes und der umliegenden Gebiete nach Anhang I der RL bestimmt.

Eine geologische Formation wird nur dann als Speicherstätte gewählt, wenn unter den geplanten Nutzungsbedingungen kein erhebliches Risiko einer Leckage und kein erhebliches Risiko für die Umwelt oder die Gesundheit besteht


Zhang et al., 2004


CCS-Machbarkeit unter dem Aspekt: konkurrierende Nutzung

tiefe Geothermie: trotz: - i.d.R. geringe geothermische Gradienten, - Bedeutung der Wärmeversorgung abnehmend, da z.T. heute schon

Überangebot - gute Alternativen: Dämmung, Solarthermie mit flacher Geothermie - in Nachbarschaft zu CO2-Verpressungsgebieten ist tiefe Geothermie generell möglich.

Druckluftspeicher:trotz: - geologische Eignung ist z.T. genauso zu prüfen wie CO2- Speicherung,

ähnliche Risiken - Technik absolut am Entwicklungsbeginn - in Nachbarschaft zu CO2-Verpressungsgebieten ist tiefe Druckluftspeicherung generell möglich.

Dringender Bedarf an länderübergreifender (?) unterirdischen Raumplanung


2.Fazit: Machbarkeit vor dem Hintergrund der juristischen Vorgaben

-die derzeitigen gesetzlichen Vorgaben in Bezug auf die Leckage aus dem Speicherkomplex sind methodisch nicht zu erfüllen und bedürfen einer klaren Kommentierung zur Auslegung

-die auf das Schutzgut bezogenen Vorgaben sind ambitioniert (d.h. kostenintensiv) aber

realisierbar

- dringende Basis für eine breite Einführung von CCS ist die Erstellung einer Raumplanung für den unterirdischen Wirtschaftsraum


Persönliches Fazit zur Rolle von CCS in Deutschland

-vor dem Hintergrund der sich abzeichnenden Klimaverändeerung ist CCS eine der wenigen kurzfristig und quantitativ relevanten globalen Eingriffsoptionen

- der Einsatz von CCS in Deutschland ist global hinsichtlich des Klimas nicht relevant, die Entwicklung der CCS-Technologie einschließlich Sicherheitsstandards sollte aber eine ethische Notwendigkeit für eine führende Industrienation sein

- aus geologischer Sicht und in Relation zu akzeptierten Technologierisiken ist CCS nach ausreichender Erkundung und sachgerechter Ausführung unbedenklich für die relevanten Schutzgüter Grundwasser, Boden, Flora und Fauna (inkl. Mensch)

-CCS darf aber auch in Deutschland kein Argument für den verzögerten Ausbau einer ökologisch nachhaltigen Energiewirtschaft sein

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