Klimaschutztechnologie CCS

Das Vattenfall-Projekt

Wolfgang Dirschauer, 01. März 2011

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Vattenfall: Ein europäisches Energieunternehmen

• Marktführer bei Fernwärme und KWK• Nr. 5 in der Stromproduktion• Umsatz 2009: 19,85 Mrd. €• Präsent in Schweden, Finland, Dänemark, Deutschland, Polen, Niederlande, Belgien und Großbritannien

• 7,4 Mio. Stromkunden• 5,6 Mio. Netzkunden• Tätig entlang der gesamten Wertschöpfungskette• 40.000 Beschäftigte• 100% schwedisches Staatseigentum

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Vattenfalls Ziel: Klimaneutralität bis 2050

0 %

20 %

50 %

90 %

1990 2010 2030 2050

EU-Ziel:Emissionsreduktionum 20% bis 2020

Vattenfall-Ziel I:Emissionsreduktion

um 50% bis 2030

AusgangszeitpunktEU & Kyoto

Vattenfall-Ziel II:

Klimaneutrale Produktion von Strom und Wärme bis 2050

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Verpflichtungen und politische Ziele

EU DeutschlandKyoto-Protokoll

- 8 %

- 40 %

- 5,2 %

1990

2008 – 2012

EU-Frühjahrsgipfel März 2007:

„Klima-Doppelbeschluss“• 20 % Emissionsreduktion unilateral, 30 % konditioniert

• Bundestag: Deutschland 40 %

- 21 %Kiotogase

• CO2 Kohlendioxid

• CH4 Methan

• N2O Distickstoffoxid

• H-FKW Fluorkohlenwasserstoffe

• FKW Kohlenwasserstoffe

• SF6 Schwefelhexafluorid

- 20 %

- 30 %

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Ausgangslage: Warum wir CCS brauchen

• Die Welt wird weiterhin fossile Energieträger nutzen; Nachfrage nach Energie wächst ungebremst; CO2-Emissionen steigen

• Global wächst der Kohleverbrauch unter allen Energieträgern am schnellsten

• CCS ist für Kraftwerke, Zementfabriken, Raffinerien, Chemieunternehmen, Eisen- und Stahlhütten unverzichtbar

• 90 % der Kraftwerke in den Industrienationen und die Hälfte in Entwicklungsländern brauchenbrauchen CCS um den Klimawandel zu bekämpfen (IEA/IPCC)

• Politische Zielvorgabe: CO2-Reduzierung in Deutschland bis 2050 um 80- 95 %

Andere2.1%

FossileBrennstoffe

66.1%

Nuklear15.7 %

Wasser16.1 %

Globaler Elektrizitätsmix 2009

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Roadmap zur Realisierung des CCS-Kraftwerkes

Testanlagen:0.1 – 0.5 MWth

• theoretische Studien

Konzept-studien

• Forschung

• Grundprinzipien

• Verbrennungs-charakteristik

Pilotanlage:30 MWth

Demonstrations-anlage:250 MWel Oxyfuel50 MWel PCC

Kommerz. Kraftwerk:700 - 1000 MWel

• Demonstration der kompletten Prozesskette

• Zusammenspiel der Komponenten

• Validierung der Ergebnisse aus den Testanlagen

• Untersuchung der Scale-up Kriterien

• Verifikation und Optimierung der Komponentenwahl

• Reduzierung der Risiken

• Nachweis der kommerziellen Betreibbarkeit

• Wirtschaftliches und wettbewerbsfähiges Kraftwerkskonzept

1998 > 20202008 2015 / 2016 2004

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Verfahrensübersicht IGCC

Neue Anlagentechnik im Hinblick auf konventionelle Stromerzeugung

8

Verfahrensübersicht Post-Combustion-Capture

Neue Anlagentechnik im Hinblick auf konventionelle Stromerzeugung

9

Verfahrensübersicht Oxyfuel

economiser

processsteam

condensate

Neue Anlagentechnik im Hinblick auf konventionelle Stromerzeugung

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Roadmap CO2 - Speicherung

• theoretische Studien

• laufende Injektionsprojekte R&D (Sleipner, In Salah)

Screening

Konzept-studien

• Screening

• Forschung

• Grundprinzipien

• Modellrechnungen Pipeline

PilotphaseEGR / CO2-Injektion von 100.000 t/3y

DemophaseSpeicherungCO2-Injektion von >1 Mio. t/pa

Kommerz. Konzept

• Aquiferprojekt Ostbrandenburg

• 1.Schritt: Speichererkundung

• Qualifizierung der Strukturen

• Erschließung des Speichers

• Errichtung Pipeline

• Betrieb über 15 – 20 a

1998 > 20202015 / 2016 2004• Wirtschaftliche und

wettbewerbsfähige Transport- und Speicherinfrastruktur

Altmark

• Altmark Projekt

• Demo: EGR

• Demonstration der kompletten Prozesskette

• Betriebserfahrung Injektion

• Forschung

2010 / 2011

1111

CO2-Speicherpotenziale in Deutschland

Kohlenwasserstofflagerstätten• Speicherpotenzial:

Ca. 2,75 Gigatonnen (nach BGR)

Saline Strukturen• Speicherpotenzial:

Ca. 10 Gigatonnen (nach BGR)

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Chemische Umsetzung

CCU: CO2 – ein neuer Rohstoff ?

Direkte Nutzung

• Gasförmiges CO2

- Sodawasser

• Flüssiges CO2

- CO2-Löschanlagen

• Festes CO2

- Trockeneis

Chemische Umsetzung

• Kunststoffproduktion

- Polycarbonate

• Chemische Produkte

- Methanol

• Synthesegas

- Methan

• CO2 Fixierung in

Algenbiomasse

• Düngemittel in

Gewächshäusern

Biologische Umsetzung

OC

O

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Forschungsanlage SenftenbergCCU: Kooperation Fa. Linde

Algenzucht am Heizkraftwerk Senftenberg Ziel: CO2 mit Hilfe von Mikroalgen aus dem Kraftwerksrauchgas binden

Lieferung von CO2 aus der CCS-Pilotanlage an den den CO2-Lieferanten Linde für industrielle Zwecke

Wege zur stofflichen Nutzung von CO2

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Algenversuchsanlage: Projekt „green MiSSiON“

Standort: HKW Senftenberg

Inbetriebnahme: 22. Juli 2010

Projektlaufzeit: 3 Jahre

Investition: 2 Mio. Euro

Ziele: • Auswahl geeigneter Algen

• Test verschied. Photobioreaktoren

• Öko-, Energie- und CO2-Bilanz

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CCS-Pilotanlage: Erprobung der CO2-Abscheidung

• Daten und Fakten:• Leistung: 30 MW thermisch

• CO2-Abscheiderate: 90%Betriebsergebnisse:Betriebsstunden seit IBN 2008: ca. 8.000 hAbgeschiedene CO2-Menge: ca. 5.000 tDie CCS-Forschungsanlage dient zur Erprobung der CO2-Abscheidung nach dem Oxyfuel-Verfahren.

Die gewonnen Betriebsergebnisse erfüllen die Erwartungen an die CO2-Abscheidung.Weitere technische Optimierungs-Potenziale sind vorhanden und werden kontinuierlich erprobt.

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- Gesamtinvestitionssumme ca.1,5 Mrd. €(davon: 1,2 Mrd.€ Abscheidung, 0,3 Mrd. Transport & Speicherung)

- Unterstützung aus dem EEPR-Fund (European Energy Programmefor Recovery), Fördersumme bis zu 180 Mio.€

- Vattenfalls Demo-Projekt im EEPR-Ranking auf Platz 1 von 6 CCS-Projekten in Europa

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I. KraftwerkCO2-Abscheidung

Das CCS-Demonstrationsprojekt

II. TransportCO2-Pipeline

III. SpeicherungGeologische Speicherung

CCS Demonstrationsprojekt

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Abscheidung Transport Speicherung

Bruttoleistung 250 MWWirkungsgrad 36 %Gesamtemission 1,4 Mio. tAbgesch. Emissionen 1,3 Mio. tAbscheiderate 93 %

Block G (Oxyfuel)

Bruttoleistung 534 MWdavon PCC 50 MW

Wirkungsgrad 36 %Gesamtemission 3,9 Mio. tAbgesch. Emissionen 0,4 Mio. tAbscheiderate(Rauchgas) 90%

Block F (PCC)

Entfernung 60 kmSpeicherkapazität bis zu 100 Mio. tSpeichertyp Saline Formation

Birkholz

Entfernung 130 kmSpeicherkapazität bis zu 100 Mio. tSpeichertyp Saline Formation

Neutrebbin

Entfernung 300 kmSpeicherkapazität ~450 Mio. tSpeichertyp Gasspeicher

Altmark (owned by GDF)

Zwei Abscheide-technologien

Drei mögliche Speicherorte

CCS-Demonstrationsprojekt Jänschwalde

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Status ErkundungBirkholz-Beeskow:

• Erlaubnis zur Erkundung derStrukturen Birkholz-Beeskowund Neutrebbin liegt vor.

• Haupt- und Sonderbetriebs-plan Seismik für Birkholz-Beeskow beim LBGR eingereicht.

• Hauptbetriebsplan derzeit in öffentlicher Beteiligung.

Stand Speichererkundung

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Die EU-CCS-Richtlinie muss bis zum 25. Juni 2011 in nationales Recht umgesetzt werden

CCS-Gesetzesentwurf wurde am 14.07.2010 vorgestellt (gemeins. PK BMU, BMWi)

es folgt: Parlamentarischer Abstimmungsprozess (Ent -scheidung im Sommer 2011)

Inkrafttreten des Gesetzesfrühestens im Winter 2011

Gesetzgebung: Umsetzung der EU-Richtlinie

CCS-Richtlinie ist Bestandteil des „Green package“ der EU

Veröffentlichung des „Green package“ im Amtsblatt der EU am 5. Juni 2009

Inkrafttreten der Richtlinieinnerhalb von 20 Tagen, d.h. am 25. Juni 2009

Frist zur Umsetzung der Richtlinie in nationales Recht innerhalb von zwei Jahren

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CCS: die größten Herausforderungen

• Öffentliche Akzeptanz ist die größte Hürde für CCS• Aggressive Bürgerbewegungen gegen die geologische Erkundung -

bereits die Forschung soll verhindert werden• Ausgestaltung des CCS-Gesetzes: rechtliche und regulatorische

Klarheit zeitnah schaffen• Großmaßstäblicher Einsatz von CCS hängt maßgeblich von der

Politik ab – sie kreiert/verhindert die Märkte für CCS-Technologien

Verzögerung der Gesetzgebung beeinflusst • EU- und nationale Förderung• Investitionsentscheidung• Öffentliche Akzeptanz

Verlässliche und investitionsfreundlichegesetzliche Rahmenbedingungen

-+

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Akzeptanz in der Speicherregion?

Quelle: Bürgerinitiative CO2 Endlager Stoppen e.V., 2010

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• Vorreiter Großbritannien- Stromabgabe im Energy Act 2010 zur Finanzierung der ersten vier

CCS-Projekte

• Leitmotiv: CCS als integraler Teil der nationalen Klimastrategien mit den Zielen:

• Erhalt der industriellen Wertschöpfung im Lande• Erschließung neuer globaler Exportmärkte durch CCS-Technologien• Minimierung der Klimaanpassungskosten (IEA, STERN)

• Bewahrung der nationalen Rechtssystematik durch Erweiterung des geltenden Bergrechts

• Enge Auslegung der Richtlinie (1:1 Umsetzung)

Umsetzung in anderen EU-Staaten

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Hatfield, UK

Compostilla, ES Porto Tolle, IT

Jänschwalde, DE

Bełchatów, PL

Rotterdam, NL

Standorte der Europäischen CCS-Projekte (EEPR)

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Die einzelnen CCS-Projekte (EEPR)

Compostilla, León (Spain)Projektentwickler: Endesa GeneracionPartner: CIUDEN (Spanish government), Foster Wheeler OyOxy-combustion (CFB)323 MWel2 Mio. t CO2 Speichermenge pro JahrPipeline: ~ 135 kmSpeicher: saliner Aquifer,

on-shore

Rotterdam (Niedererlande)Projektentwickler: Maasvlakte CCS Project C.V.Partner: E.ON Benelux, GDF SUEZPost-Combustion, 250 MWel1,1 Mio. t CO2 Speichermenge pro JahrPipeline: 25 kmSpeicher: ausgeförderte Gasfelder, off-shore

Porto-Tolle, Veneto (Italy)Projektentwickler: EnelPost-Combustion264 MWelBis zu 1 Mio. t CO2Speichermenge pro JahrPipeline: ~100 kmSpeicher: saliner Aquifer,

off-shore

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Die einzelnen CCS-Projekte (EEPR)

Bełchatów (Poland)Projektentwickler: PGE Mining and Conventional Power J.S.C.Unterstützt durch: Alstom, The Dow Chemical Co., Polish Geological Institute, SchlumbergerPost-Combustion 260 MWel1,8 Mio. t CO2 Speichermenge pro JahrPipeline: 60-140 kmSpeicher: deep saline aquifers,

on-shore

Hatfield, Humberside (UK)Projektentwickler: Powerfuel Power Ltd.Partner: National Grid CarbonPre-Combustion, 900 MWelBis zu 5 Mio. t CO2 Speichermenge pro JahrPipeline: ~175 kmSpeicher: ausgeförderte Gasfelder,

Aquifere, off-shore

Jänschwalde (Germany)Projektentwickler: VattenfallOxyfuel 250 MWelPost-Combustion 50 MWel1,7 Mio. t CO2 Speichermengepro JahrPipeline: 50-300 kmSpeicher: Erdgasfeld, saliner

Aquifer, on-shore

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Fazit

• CCS ist eine der wesentlichen Technologien um Klimaschutz unter nachhaltigen Gesichtspunkten zu betreiben

• Deutschland und Vattenfall gehören zu den weltweiten Technologieführern.

• Die Entwicklung von CCS sichert wichtige Wirtschaftszweigesowie die damit verbundene Wertschöpfung und Beschäftigung.

• Wesentliche Voraussetzungen für die erfolgreiche Einführung sind rechtliche Rahmenbedingungen und Akzeptanz für die Technologie.

Vielen Dank für Ihr Interesse!

Glück Auf !