Carbon Capture and Storage

Die Speicherung von Kohlendioxid im Untergrund – sei es an Land oder im Meeresuntergrund – soll dem Klimaschutz dienen. Die gesetzlichen Vorschriften verlangen, den vollständigen und dauerhaften Verbleib des Kohlendioxids im Untergrund. Im Falle von Leckagen kann es zu schädlichen Wirkungen auf das Grundwasser und den Boden kommen.

Inhaltsverzeichnis

 

Grundlegende Informationen

Ziel der unterirdischen Speicherung von Kohlendioxid (CO2) ist die Verringerung von CO2-Emissionen in die Atmosphäre. Das zu speichernde CO2 kann entweder aus fossilen Energieversorgungsanlagen, aus Industrieanlagen oder aus dem Einsatz von Biomasse zur Energieerzeugung stammen. Eine Speicherung ist in ausgebeuteten Gas- oder Erdöllagerstätten, in salinen Aquiferen  oder im Meeresuntergrund möglich. Die Speicherung in die Wassersäule der Meere ist durch internationale Verträge ausgeschlossen.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass durch die Abscheidung von CO2 bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe und einer anschließenden unterirdischen Speicherung 65 bis 80 Prozent des CO2 dauerhaft aus der Atmosphäre ferngehalten werden können. Ob die als Carbon Capture and Storage (CCS) bezeichnete Technik dieses Versprechen halten kann, ist jedoch noch nicht geklärt und gegenwärtig Thema verschiedener Forschungs- und Pilotprojekte.

Problematisch ist vor allem der enorme zusätzliche Energieaufwand für die Abscheidung, den Transport und die Speicherung. Der Einsatz der CCS-Technik erhöht den Verbrauch der begrenzt verfügbaren fossilen Rohstoffe um bis zu 40 Prozent.
Einen effektiven Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels kann die Speicherung von CO2 nur leisten, wenn das eingelagerte CO2 dauerhaft und vollständig in den Speichern verbleibt. Diese Anforderung setzt auch das Kohlendioxidspeicherungsgesetz.

Risiken der CO2-Speicherung

Im Normalbetrieb sind für die menschliche Gesundheit in aller Regel keine negativen Auswirkungen zu erwarten. Gesundheitsrisiken können sich aber infolge von Unfällen (etwa Entweichen des CO2) oder durch eine allmähliche Freisetzung aus dem Speicherkomplex ergeben.

Risiken für das Grundwasser und für den Boden entstehen vor allem durch Leckagen von CO2. Das freigesetzte CO2 kann Schadstoffe im Untergrund freisetzen sowie salzige Grundwässer aus tiefen Aquiferen  verdrängen. Unter ungünstigen Bedingungen können diese verdrängten salzigen Grundwässer bis in oberflächennahe süße Grundwässer und an die Erdoberfläche gelangen. Dort können sie zu Schäden (Versalzungen) im Grundwasser, in Böden und Oberflächengewässern führen.

Die notwendigen oberirdischen Anlagen insbesondere für den Transport und die Speicherung können sich negativ auf Flora, Fauna, Landschaft und die Biodiversität auswirken. Eine effektive Überwachung (Monitoring) ist daher eine zwingende Voraussetzung für den Einsatz der CCS-Technologie. Da Techniken für ein umfassendes Monitoring bislang nicht zur Verfügung stehen, besteht hier erheblicher Forschungsbedarf. Wie weit CCS tatsächlich zum Klimaschutz beitragen kann, bestimmen – neben der anwendungsbereiten Abscheidetechnik – vor allem die tatsächlich verfügbaren Kapazitäten geeigneter Speicher. Im Gegensatz zu den Anlagen für Abscheidung und Transport hängt die Eignung der Speicher vor allem von den natürlichen Gegebenheiten ab. Aus wirtschaftlichen Gründen sollten sich die Speicher in der Nähe der Abscheidungsanlagen befinden.

Die Nutzung weiter Teile des tiefen Untergrundes für eine dauerhafte Speicherung von CO2 über Jahrtausende kann andere Nutzungen einschränken. Nutzungskonflikte können sich insbesondere zur Geothermie und zur Speicherung von Erdgas oder regenerativ erzeugtem Methan ergeben. Um konkrete Konflikte in Bezug auf die Nutzung von geologischen Formationen zwischen CCS und anderen – vor allem nachhaltigen – Nutzungsformen zu vermeiden, ist eine unterirdische Raumordnung erforderlich. Für diese sind noch eindeutige rechtliche Grundlagen und die notwendigen fachlichen Konzepte zu erarbeiten.

 

Klimapolitische Einordnung von CCS

Es ist streitig, ob globale Klimaschutzziele international langfristig ohne CCS erreicht werden können. In Deutschland stellt der ambitionierte Ausbau der erneuerbaren Energien in Kombination mit den geplanten Effizienzsteigerungen eine Alternative zu CCS im Energiesektor dar – eine Alternative, die auch unter Kostengesichtspunkten attraktiv ist. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist die Anwendung von CCS nicht erforderlich, um die Klimaschutzziele in Deutschland zu erfüllen. Daher wird CCS bei nachhaltigen Klimaschutzszenarien im Energiesektor nicht berücksichtigt. Das hat auch den Hintergrund, dass die CO2-Speicherung als eine „End-of-pipe“-Technologie anzusehen ist, bei der der „Abfall“ CO2 im Untergrund deponiert werden soll. Ferner birgt die Technik, wie oben beschrieben, einige Umweltrisiken. CCS könnte in Deutschland eventuell als Übergangslösung bedeutsam werden, falls sonstige klimaschonende Maßnahmen nicht rechtzeitig im erforderlichen Maße umgesetzt werden und die ehrgeizigen Klimaschutzziele Deutschlands anders nicht eingehalten werden könnten. Vor diesem Hintergrund wäre eine Erforschung der Technologie sinnvoll, um sie insbesondere für die unvermeidbaren Emissionen aus Industrieprozessen oder in Verbindung mit Biomasse einsetzen zu können.

 

Rechtsvorschriften für CCS

Das deutsche Recht regelt alle Glieder der CCS-Kette. Die Abscheidung des CO2 regelt vor allem das Bundesimmissionsschutzgesetz, den Transport und die Speicherung das Kohlendioxid-Speicherungsgesetz (KSpG) . Das KSpG lässt seit 2012 die Erforschung, Erprobung und Demonstration der CO2-Speicherung in begrenztem Ausmaß zu. Dabei begrenzt es die Menge des jährlich zu speichernden CO2 für Deutschland insgesamt sowie für die einzelnen Speichervorhaben. Zudem erlaubt das KSpG den Ländern gesetzlich zu bestimmen, in welchen Gebieten die Erprobung und Demonstration zulässig sein soll und in welchen nicht. Für die Zulassung konkreter Speichervorhaben ist nach KSpG eine Planfeststellung erforderlich. Diese steht im behördlichen Ermessen und ist an strenge Umweltanforderungen geknüpft. Unter anderem ist gegen Beeinträchtigungen von Mensch und Umwelt Vorsorge nach dem anspruchsvollen „Stand von Wissenschaft und Technik“ zu treffen. Die Betreiber der CO2-Speicher sind verpflichtet, umfangreiche Maßnahmen- und Monitoringkonzepte zu erarbeiten und anzuwenden. Die Zulassungsentscheidungen nach dem KSpG treffen die Landesbehörden.

Das KSpG setzt die Richtlinie der Europäischen Union (EU) über die geologische Speicherung von Kohlendioxid um. Mit der Richtlinie schuf die EU einheitliche Mindestanforderungen für die CO2-Abscheidung, -transport und -speicherung in den Mitgliedstaaten. Unter anderem müssen CO2-Speicher genehmigt werden. Außerdem gibt es materielle Anforderungen für deren Auswahl und Betrieb sowie für nachsorgende Maßnahmen. Auf der internationalen Ebene sind es die Meeresschutzübereinkommen OSPAR (Übereinkommen zum Schutz der Meeresumwelt des Nordostatlantiks) und das Londoner Protokoll (Protokoll zum Londoner Übereinkommen über die Verhütung der Meeresverschmutzung durch das Einbringen von Abfällen und anderen Stoffen), die Regelungen für die CO2-Speicherung aufstellen. Diese verbieten die CO2-Speicherung in der Wassersäule. Die Speicherung im Meeresuntergrund lassen sie grundsätzlich zu, stellen aber hohe Anforderungen zum Schutz der Meeresumwelt.

 

Aufgaben des Umweltbundesamtes nach Kohlendioxid-Speicherungsgesetz

Das KSpG überträgt dem Umweltbundesamt Aufgaben im Zusammenhang mit der CO2-Speicherung. Dabei stehen deren Umweltwirkungen im Mittelpunkt: Das UBA ist nach Paragraf 5 KSpG damit beauftragt, im Rahmen der Potenzialanalyse und -bewertung des Bundes die Grundlagen für eine wirksame Umweltvorsorge zu erarbeiten. Die Potenzialanalyse wird vom Bundeswirtschaftsministerium im Einvernehmen mit dem Bundesumweltministerium erstellt. Zulassungsbehörden für Untergrunduntersuchungen, Speichervorhaben und Speicherstilllegungen sind die Landesbehörden.

Im Rahmen der landesbehördlichen Verfahren kann das Umweltbundesamt Stellung nehmen. Dies gibt ihm die Möglichkeit, sich in Bezug auf die Umweltwirkungen in die Zulassungsvorhaben einzubringen und die Landesbehörden fachlich zu beraten. Das UBA beteiligt sich zudem an dem im KSpG vorgesehenen Wissensaustausch über Vorhaben zur CO2-Abscheidung- und Speicherung und kann diese Erkenntnisse für seine wissenschaftliche Arbeit zu CCS verwenden. Bei der Führung des Registers über CO2-Leitungen und -speicher durch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ist das UBA Einvernehmensbehörde.

 

Positionspapiere des Umweltbundesamts

In einem Hintergrundpapier 2009 formuliert das Umweltbundesamt Anforderungen an den Einsatz der CCS-Technik, um CO2 sicher und umweltgerecht abzuscheiden, zu transportieren und im Untergrund zu deponieren.
Mit der Stellungnahme  zu einem Antrag der Fraktionen DIE LINKE und BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN für ein CCS-Verbotsgesetz im Landtag Sachsen-Anhalt am 7. März 2013 hat das Umweltbundesamt seine Position fortgeschrieben.

Das Umweltbundesamt hatte schon 2006 eine Studie und ein Positionspapier zur technischen CO2-Abscheidung und -Speicherung veröffentlicht. Die Studie beschreibt die Grundlagen und technischen Möglichkeiten sowie die Umweltauswirkungen. Sie kommt zu dem Schluss, dass die CO2-Abscheidung und Speicherung nur eine zeitlich befristete Übergangstechnik ist.

 

CCS im Emissionshandel

Gemäß Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz (TEHG), durch das die EG-Emissionshandels-Richtlinie in nationales Recht überführt worden ist, sind auch Einrichtungen im Rahmen der CCS-Kette vom Emissionshandel erfasst. Dies ergibt sich aus dem Anwendungsbereich § 2 Absatz 1 des TEHG, wobei hier auf den Anhang 1 Teil 2 verwiesen wird. Unter den Nummern 29 bis 31 sind die Anlagen der CCS-Kette näher benannt, wobei für die Tätigkeit nach TEHG nach Anlagen zur Abscheidung (Nr. 29), Rohrleitungsanlagen zur Beförderung (Nr. 30) und Speicherstätten zur geologischen Speicherung (Nr. 31) von Treibhausgasen zu unterscheiden ist. Alle drei Tätigkeiten unterliegen in vollem Umfang den Anforderungen an die Überwachung von CO2-Emissionen.

Für diese drei Tätigkeiten gilt die Monitoring-Verordnung (MVO, Nr. 601/2012) der EU Kommission daher ebenso in vollem Umfang. In Anhang IV der MVO werden zusätzliche Vorgaben für aktivitätsspezifische Überwachungsmethoden formuliert. Unter die Nummern 21 bis 23 des Anhangs IV MVO fallen dabei auch die drei Glieder der CCS-Kette, wobei im Rahmen der Betrachtungen des KSpG nur die Speicherung nach Anhang IV Nummer 23 MVO relevant ist. Die oberirdischen Teile Abscheidung und Transport von CO2 sind nicht Bestandteil des KSpG und in ihrer Monitoringmethodik auch wesentlich weniger komplex.

Für die geologische Speicherung von CO2 gilt es aber, die Anforderungen an das Monitoring zu erfüllen. Hierzu müsste der Betreiber einer solchen emissionshandelspflichtigen (Speicherungs-) Anlage ein zweistufiges Monitoring aufsetzen. Gemäß Anhang IV Nr. 23 A. MVO muss der Betreiber eine qualitative Monitoringmethode vorschlagen. Diese muss geeignet sein, Leckagen aus dem Speicherkomplex zuverlässig zu identifizieren. Allein die Definition des Speicherkomplexes ist nicht trivial, die kontinuierliche Überwachung einer möglichen Leckage scheint bislang nur schwer umsetzbar zu sein. Tritt eine Leckage auf, so muss der Betreiber diese CO2-Mengen beim quantitativen Monitoring zwingend berücksichtigen. Hierbei kommen nach dem Wortlaut der MVO „Emissionen“ oder eine „Leckage in die Wassersäule“ in Betracht. Im Fall der Emissionen (Freisetzung in die Luft) ist ein flächendeckendes Bodenmonitoring erforderlich, inklusive eines vorgelagerten Baselinemonitorings . Im Fall der Leckage in die Wassersäule ist festzulegen, wie diese quantifiziert werden soll, die MVO fordert hier eine Quantifizierung der CO2-Leckage pro Kalendertag. Bei der Quantifizierung der CO2-Leckagen ist darüber hinaus zu berücksichtigen, dass nach Anhang IV Nr. 23 B.3. die Einhaltung einer Gesamtunsicherheit von 7,5 Prozent gefordert wird.

Bisher ist dem Umweltbundesamt nicht bekannt, dass die Einhaltung dieser Monitoringvorgaben durch Studien, Forschungen oder in der Praxis belegt worden wäre. Dies gilt sowohl für ein kontinuierliches qualitatives Monitoring, als auch für ein quantitatives Monitoring unter Berücksichtigung der zulässigen Gesamtunsicherheit von 7,5 Prozent.

 

CCS im Clean Development Mechanism (CDM)

Bedeutend für die Verbreitung von CCS-Projekten ist die internationale Anerkennung der damit erzielten Emissionsminderung. Denn aus dieser resultiert gegebenenfalls ein finanzieller Erlös, der die Refinanzierung der Projekte ermöglicht. Für CCS-Projekte in Entwicklungsländern, den Non-Annex-I-Ländern der Klimarahmenkonvention und des Kyoto-Protokolls , steht dafür das Instrument „Clean Development Mechanism (CDM)“ zur Verfügung.

Die Anforderungen für eine Anerkennung von CCS im CDM wurden 2011 auf der 7. Vertragsstaatenkonferenz des Kyoto-Protokolls in Form von umfangreichen „Modalities and Procedures“ konkretisiert. Anschließend wurde vom CDM-Exekutivrat eine Arbeitsgruppe (CCS WG ) eingerichtet: Sie soll die Methodenvorschläge von Projektentwicklern darauf überprüfen, ob sie die Anforderungen einhalten – Eine Voraussetzung für die Anerkennung von CCS-Projekten. Diese Arbeitsgruppe wird von José Miguez aus Brasilien geleitet.

Wesentliche Anforderungen aus den „Modalities and Procedures“ des CDM-Exekutivrats sind:

  • Der Gastgeberstaat muss seine freiwillige Teilnahme am CCS-Projekt bestätigen und einen nationalen Rechtsrahmen für Standortauswahl, Genehmigung, Schadensvermeidung und Schadensbehebung sowie Haftungsfragen für Schäden aller Art vorweisen.
  • Die nationale CDM-Genehmigungsbehörde muss im „Letter of Approval“ (LoA) bestätigen, dass die Projektentwickler das Recht zur Speicherung von CO2 besitzen, finanzielle Vorkehrungen für Betrieb und Abschluss getroffen haben, dass sie mit der im Project Design Document beschrieben Haftungsverteilung und -übertragung einverstanden ist und ob der Gastgeberstaat die Verantwortung für ein späteres Entweichen des CO2 übernehmen kann, oder diese Verantwortung bei den Nutzern der Certified Emission Reductions (CER) verbleiben soll.
  • Eine umfassende Risiko- und Sicherheitsanalyse sowie eine Umweltverträglichkeitsstudie müssen erstellt werden.
  • Die Projektgrenze enthält alle Teile der Prozesskette von der Abscheidungseinrichtung über die Transportstrecke bis zum Speicher in seiner erwarteten unterirdischen Ausdehnung.
  • Die regelmäßigen Verifizierungen durch unabhängige Prüforganisationen (Designated Operational Entities) auf der Grundlage eines Monitorings durch den Betreiber müssen auch nach Ende des Anrechnungszeitraums bis zum offiziellen Ende des Projekts stattfinden.
  • Im Fall eines in der Verifizierung bestätigten Entweichens von CO2 müssen die Projektentwickler entsprechende CER aus dem Projekt oder gleichwertige CO2-Zertifikate löschen.
  • Im Fall des Nicht-Einreichens eines Verifizierungsberichts müssen die Projektbeteiligten alle aus dem Projekt entstandenen CER durch Löschung anderer CO2-Zertifikate kompensieren.
  • Sofern die Projektbeteiligten ihrer Löschungspflicht nicht nachkommen, müssen entweder der Gastgeberstaat –  sofern er sich zur Haftungsübernahme zu Beginn verpflichtet hat – oder die Nutzerstaaten (Annex-I-Staaten) die ausstehende Menge an CO2-Zertifikaten löschen.
  • Für die Betriebsphase und die Schließungsphase liegt die Haftung für das Projekt und den Speicher bei den Projektteilnehmern, erst nach Ende des Monitorings (20 Jahre nach dem Ende des Anrechnungszeitraums) geht die Haftung an den Gastgeberstaat über.

Insgesamt sind diese Anforderungen damit als umfassend und streng zu bewerten, gleichzeitig liegt auch eine große Verantwortung beim Gesetzgeber und den Vollzugsorganen des Gastgeberstaats.
Bisher wurden keine konkreten Projektvorschläge eingereicht, die aktuelle Situation im Kohlenstoffmarkt bietet dazu derzeit auch kaum Anreize. Die vom CDM-Exekutivrat anerkannten Methoden und Kriterien können jedoch auch für internationale Klimaschutzprojekte in anderem Rahmen Maßstäbe setzen.