Kohlenstoffabscheidung und -speicherung auf vier Kontinenten: Wie unterschiedliche Einstellungen zu unterschiedlichen Umsetzungen führen
Artikel von Michael Stephenson
Michael Stephenson (Stephenson Geoscience Consulting Ltd, mikepalyno@me.com)
Adaptiert aus dem Environmental Chemistry Group Bulletin (Januar 2025) der Royal Society of Chemistry.
Die Royal Society of Chemistry
Obwohl die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) in den politischen Ambitionen großen Maßstabs eine zentrale Rolle spielt, wird die Technologie selbst in verschiedenen Teilen der Welt sehr unterschiedlich gesehen: Viele afrikanische Wissenschaftler, Fachleute und Politiker sind skeptisch, in den USA ist der Ansatz entschieden kapitalistisch, in Europa ideologisch und in Südostasien pragmatisch. Dieser Artikel untersucht, warum sich diese unterschiedlichen Ansichten entwickelt haben und welche Auswirkungen dies auf die künftige Umsetzung von CCS hat.
Die „illustrativen Modellpfade“ des IPCC, das Szenario für nachhaltige Entwicklung der IEA und die Kommission für Energiewende sehen alle CCS-Technologien zur Emissionsreduzierung in der Energiewirtschaft, aber zunehmend auch in schwer reduzierbaren Industrien wie der Eisen- und Stahlindustrie, Ammoniakindustrie und Raffinerien vor. CCS umfasst die Abscheidung, den Transport und die anschließende Speicherung oder Entsorgung von CO2 in geologischen Formationen im industriellen Maßstab. Zu den wichtigsten Faktoren, die die Entwicklung von CCS beeinflussen, gehören die Kosten verschiedener Aspekte des Prozesses, die Verfügbarkeit und Kapazität geologischer Formationen, Vermarktungsmöglichkeiten, die öffentliche Meinung zu der Technologie und günstige politische, steuerliche und regulatorische Rahmenbedingungen.
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Die Steuer ist in den USA besonders günstig, da es dort keinen Emissionshandelsmechanismus wie das Emissionshandelssystem (ETS) in der EU gibt. Nach Abschnitt 45Q des Internal Revenue Code gelten Steuergutschriften für Steuerzahler, die Kohlendioxid abscheiden und speichern oder verwenden. Wenn die Preise für die Abscheidungskosten niedrig sind, können Steuergutschriften sehr effektiv gegen die Kapital- und Betriebskosten von Kohlenstoffabscheidungsanlagen aufgerechnet werden. Dies gilt insbesondere für die Ethanolproduktion für Biokraftstoffe, die Ammoniakproduktion und die Erdgasverarbeitung, für die die Abscheidung in den USA relativ günstig ist (Abbildung 1). Ein zusätzlicher Vorteil ist die kommerzielle Chance, die sich durch den Wert von CO2 für die verbesserte Ölgewinnung in den USA ergibt, die in erster Linie auf die Steigerung der Öl- und Gaserträge abzielt. Die Kombination aus relativ günstiger Abscheidung, Steuererleichterungen und einem aufnahmebereiten Markt für CO2 hat für einen Teil der CCS-Kette ein lebhaftes, kommerziell geprägtes Umfeld geschaffen. Diese Dynamik erstreckt sich jedoch nicht auf die Punktquellen von CO2 mit geringerer Konzentration im Energie- und Großindustriesektor, wo die Abscheidungskosten pro Tonne höher sind (Abbildung 1).
Das Ergebnis ist, dass sich die US-CCS-Technik auf eher kleine Emittenten konzentriert. Im Jahr 2021 entfielen auf die Erdgasverarbeitung sowie die Ethanol- und Ammoniakproduktion nur 83 Millionen Tonnen oder 3,3 Prozent der 2.483 Millionen Tonnen CO2-Emissionen aus den wichtigsten US-Quellen, auf die CCS angewendet werden kann. Sowohl die geringe Zahl der in Betrieb befindlichen CCS-Anlagen als auch die geringen CO2-Emissionen ihrer Industrien führen dazu, dass CCS heute nur etwa 22 Millionen Tonnen oder 0,4 Prozent der gesamten jährlichen CO2-Emissionen der USA erfasst (Abbildung 2).
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In Südostasien ist die Lage anders. Die Internationale Energieagentur prognostiziert für die Region ein kräftiges Wachstum, einschließlich einer Steigerung des Strombedarfs aus Erdgas, Öl und Kohle bis 2030. Die Region verfügt über reichlich fossile Brennstoffvorkommen und eine Flotte von Wärmekraftwerken, die größtenteils weniger als 10 Jahre alt sind und daher wahrscheinlich noch viele Jahre im Einsatz sein werden. Angesichts dieses Profils ist es überraschend, dass die aktivsten CCS-Projekte in Südostasien eher mit der Erdgasverarbeitung als mit der Stromerzeugung zu tun haben.
Dies liegt daran, dass es in Südostasien bedeutende Erdgasvorkommen gibt, allerdings aus Gasfeldern mit hohem CO2-Gehalt. Wood Mackensie schätzt, dass es allein in Malaysia über 15 Milliarden Barrel Öläquivalent (BOE) an Gasvorkommen gibt, darunter etwa neun Milliarden BOE Gas, das wegen seines hohen CO2-Gehalts noch nicht erschlossen ist. Viele südostasiatische Länder erkennen die Bedeutung von Erdgas für die wirtschaftliche Entwicklung an, sträuben sich aber verständlicherweise gegen die großflächige Abgabe von CO2 in die Atmosphäre nach der CO2-Abtrennung aus dem Erdgasstrom. Der CEO von PTTEP, der staatlichen Ölgesellschaft Thailands, beschreibt seinen Ansatz folgendermaßen: „Das Unternehmen wird seine Investitionen in die Erdgasproduktion weiter ausbauen, gleichzeitig aber auch die Frage der Treibhausgasemissionen in den Entscheidungsprozess für neue Gasprojekte einbeziehen.“ Thailands erste CCS-Anlage befindet sich im Arthit-Gasfeld im Golf von Thailand. Malaysias erstes großes CCS-Projekt steht ebenfalls im Zusammenhang mit der Erdgasverarbeitung: Das Kasawari-Gasfeld wird von Petronas entwickelt und soll bis 2025 betriebsbereit sein.
Auch in Europa ist es anders. Es verfügt über das am weitesten entwickelte regulatorische und politische Umfeld für CCS, einschließlich des ETS und innovativer Finanzierungsmechanismen wie „Contracts for Difference“. Das ETS zielt darauf ab, die Treibhausgasemissionen zu senken und Unternehmen den Handel mit Emissionsrechten innerhalb der EU zu ermöglichen. Das System deckt rund 45 % der Treibhausgasemissionen der EU ab. Eine Studie aus dem Jahr 2023 über die Auswirkungen des EU-ETS ergab eine Reduzierung der CO2-Emissionen in der Größenordnung von -10 % zwischen 2005 und 2012 ohne Auswirkungen auf Gewinne oder Beschäftigung der regulierten Unternehmen, obwohl groß angelegte Speicheranlagen noch entwickelt werden müssen. Mit Blick auf die Zukunft ist es wahrscheinlich, dass Europa eine umfassendere CCS-Kette in einer breiteren Palette von Formen entwickeln wird, als dies derzeit anderswo auf der Welt der Fall ist, wobei Zementfabriken, Raffinerien und Wärmekraftwerke CCS in einer Reihe gut entwickelter Knotenpunkte und Cluster entwickeln. Ein sehr innovatives Modell, bekannt als Northern Lights, hat sich auch in Norwegen entwickelt, wenn auch stark von der norwegischen Regierung subventioniert. Dabei handelt es sich um ein Open-Source-Modell zur CO2-Entsorgung, bei dem per Schiff transportiertes CO2 aus den Nordsee-Anrainerstaaten gegen eine Gebühr einfach geologisch entsorgt werden kann.
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In Afrika können die Gespräche über CCS wieder ganz anders verlaufen. Obwohl auf politischer Ebene einige Fortschritte bei der Entwicklung von CCS in Afrika erzielt wurden. Jüngste Erfahrungen in Namibia und Nigeria bei Gesprächen mit Akademikern und Fachleuten sowie bei der Durchführung von Schulungen deuten darauf hin, dass viele Akademiker und Fachleute CCS gegenüber skeptisch sind. Dies liegt nicht daran, dass sie nichts gegen den Klimawandel unternehmen wollen oder dass sie keine neuen technischen Möglichkeiten sehen.
und wissenschaftliche Möglichkeiten bei CCS. Das Problem ist eher, dass CCS als zusätzlicher Kostenfaktor für schwächelnde Volkswirtschaften gesehen wird, in denen die Energie- (und sonstigen Lebens-)kosten schon so hoch sind, dass sie zu sozialer Instabilität führen (beispielsweise in Nigeria). Auch setzt sich zunehmend die Erkenntnis durch, dass die Verantwortung für den hohen CO2-Gehalt der Atmosphäre bei den entwickelten Ländern (dem Globalen Norden) liegt. MacKay hat diese Verantwortung treffend zusammengefasst, indem er das kumulierte Ausmaß der historischen CO2-Emissionen aufzeigte und dabei den Globalen Norden und den Globalen Süden stark gegenüberstellte (Abbildung 3). Die Reaktion vieler Afrikaner darauf ist, dass der reiche Norden Afrikas Recht auf verantwortungsvolle Entwicklung seiner fossilen Brennstoffe nicht im Weg stehen sollte, und dass, wenn CCS und andere Emissionsminderungsmethoden zur Entwicklung dieser Brennstoffe notwendig sind, der Globale Norden dafür zahlen sollte.
Was sagen diese unterschiedlichen Modelle und Einstellungen über den Zustand von CCS aus? Zunächst einmal kann man wohl sagen, dass es an Klarheit darüber mangelt, wozu CCS dient. Die in den USA entwickelten wirtschaftspolitischen Instrumente haben nur eine kleine CCS-Industrie gefördert, die die großen Emittenten praktisch ignoriert und die Produktion fossiler Brennstoffe steigert.
durch verbesserte Ölgewinnung. Ein ähnliches Ergebnis könnte in Südostasien erwartet werden, wo CCS – als Teil des Umwelt-, Sozial- und Governance-Programms (ESG) eines nationalen Öl- und Gasunternehmens – durch Entlüftung zu weniger Emissionen führen könnte, aber dennoch Erdgas als Brennstoff ermöglicht. Viele Kritiker sehen CCS als Wegbereiter für fossile Brennstoffe, und im Falle der USA könnte man sagen, dass dies zutrifft. Anderswo in Europa, mit den vielleicht modernsten
Obwohl es ein politisches und regulatorisches System gibt, das ein umfassenderes CCS-System fördert, ist der Start von CCS im großen Maßstab nur langsam vorangekommen, und es sind noch keine großen Projekte in Betrieb. In Afrika wird CCS wahrscheinlich nur langsam vorankommen, weil es zu teuer ist und weil es der schnellen Entwicklung fossiler Brennstoffe im Wege stehen könnte, die von vielen als entscheidend für Afrikas Wachstum angesehen werden.
CCS ist eine nützliche Technologie. Sie ist sicher und technisch umsetzbar. Außerdem ist sie derzeit die einzige Möglichkeit, die Großindustrie zu dekarbonisieren, und könnte bei der Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe im globalen Süden, der einen hohen Energiebedarf hat, nützlich sein. Allerdings führt ihre Kommerzialisierung, auf welchem Weg auch immer, manchmal zu
Ziele werden verwässert. Wir müssen uns der Tatsache stellen, dass CCS Geld kostet, und unsere Politiker müssen ehrlich sein, wer dafür zahlen soll und wofür wir es tun.
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Weiterführende Literatur
1. V. Masson-Delmotte et al. (Hrsg.) IPCC, 2018: Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger. In: Globale Erwärmung von 1,5 °C. Ein IPCC-Sonderbericht, Cambridge University Press, Cambridge, Großbritannien und New York, NY, USA, S. 3-24. https:// doi.org/10.1017/9781009157940.001.
2. https://www.iea.org/events/introducing-thesustainable-development-scenario
3. https://www.energy-transitions.org/publications/better-energy-greater-prosperity/
4. https://www.cbo.gov/publication/59345
Author: Stephanie Burrell
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