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Ausgabe 01/2007
Treibhauseffekt

Kohlendioxid sicher endlagern?

Bei der Stromerzeugung durch fossile Brennstoffe, Kohle und Erdgas, wird heute etwa ein Drittel aller vom Menschen verursachten Kohlendioxid-Emissionen freigesetzt, pro Kraftwerk mehrere Millionen Tonnen jährlich. Eine Möglichkeit, das Treibhausgas von der Atmosphäre fernzuhalten, wäre, es nach der Verbrennung aufzufangen und im Untergrund einzulagern – in leeren Öl- und Gasreservoirs, Kohleflözen oder porösen Gesteinsschichten.


Unter dem Mikroskop: Sandstein aus dem Ketziner Untergrund. (Foto: GFZ Potsdam)

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Wie es um die Langzeitsicherheit solcher Speicher bestellt ist, weiß man bislang jedoch nicht zuverlässig. Das europäische CO2SINK-Projekt unter Federführung des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) soll dies ändern. In Ketzin, einer kleinen Stadt im Havelland westlich von Berlin begannen Ende Februar die Bohrarbeiten für den europaweit ersten unterirdischen Testspeicher für Kohlendioxid. 60 000 Tonnen sollen hier in den nächsten zwei Jahren unter die Erde gepumpt werden. Dann wird untersucht, ob das Gas für lange Zeit sicher eingeschlossen bleibt.


Geologische Struktur des Norddeutschen Beckens (Grafik: GFZ Potsdam)
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Die Bedingungen in Ketzin sind hierfür günstig: 700 Meter tief unter der Erdoberfläche wölben sich poröse Sandstein-Schichten, deren mit Salzwasser gefüllte Poren das Kohlendioxid aufnehmen sollen. Überdeckt und abgedichtet wird dieser „Aquifer“ von nahezu undurchlässigen Gips- und Tonschichten. Das Gas kann daher nicht seitwärts oder nach oben entweichen, sondern bleibt wie unter einer Glocke gefangen. Die Geologie des Gebiets ist typisch für große Teile Europas und zudem bereits gut untersucht: In den vergangenen Jahrzehnten wurde hier unterirdisch Erdgas gelagert.

„Kohlendioxid verhält sich chemisch aber ganz anders als Erdgas“, erklärt Projektleiter Professor Frank Schilling vom GFZ. „In Wasser gelöst, bildet sich Kohlensäure, die bestimmte Gesteinsarten angreifen kann.“ Auch durch Störungen im Untergrund, durch Bohrungen oder bei Erdbeben könnte das Gas entweichen. „Die unterirdischen Speicher müssen daher – wie in Ketzin geschehen – sehr sorgfältig ausgesucht werden, um größere Freisetzungen zu vermeiden“, betont Frank Schilling. Er schätzt, dass in Deutschland geeignete Lager für etwa hundert Jahre Nutzungsdauer vorhanden sind: „Die unterirdische Speicherung ist nur eine Übergangslösung. Sie könnte die Jetzt-Zeit mit ihrem hohen Kohle- und Gasverbrauch überbrücken, bis kohlendioxidfreie Energiequellen wie Erneuerbare oder Fusion übernehmen können“.



Das Sleipner-Feld unter der Nordsee: Hier wird Kohlendioxid entsorgt (Foto: Statoil)

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Unterirdische Kohlendioxidlagerung ist keine ganz neue Idee. Der derzeit größte als Speicher genutzte Aquifer liegt unter der Nordsee: Im Sleipner-Feld vor der norwegischen Küste wurden seit 1996 über acht Millionen Tonnen Kohlendioxid entsorgt, das zuvor als Verunreinigung zusammen mit Erdgas zu Tage gefördert wurde. So wird die in Norwegen fällige Kohlendioxid-Steuer eingespart. Vielerorts wird eingepresstes Kohlendioxid auch benutzt, um die Ausbeute von Ölfeldern zu erhöhen (siehe Energie-Perspektiven 3/02).

Einmalig in Europa – und anders als die meisten Projekte unter dem Meer oder der Wüste – untersucht man in Ketzin einen Speicher in besiedeltem Gebiet. Während des zweijährigen Experiments wird das Areal ständig überwacht. Die Bohrung zur Kohlendioxid-Einspeisung wird dazu von zwei Beobachtungsbohrungen begleitet, die mit modernster Sensorik bestückt sind.

Das Kohlendioxid, das dort jährlich gespeichert werden soll, entspricht der Menge, welche die Potsdamer Bevölkerung pro Jahr ausatmet. Diese kleinen Mengen sollte ausreichen, so die Projektwissenschaftler, Erkenntnisse über die Injektionstechnologie, über die Sicherheit des Speichers und über mögliche Langfristrisiken und -kosten zu gewinnen. Verwendet wird Kohlendioxid mit einem Reinheitsgrad von 99,9 Prozent, wie es auch in Getränken – Mineralwasser oder Bier – benutzt wird.


Der Speicher in Ketzin: Die Hauptbohrung ist von zwei weiteren Bohrungen flankiert. (Grafik: GFZ Potsdam)
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Die Ausbreitung des Gases will man dann durch seismische Methoden von der Erdoberfläche aus untersuchen, unterstützt durch geochemische und physikalische Messungen in den Bohrlöchern sowie Analysen von Gesteinsproben, Gasen und Flüssigkeiten aus dem Untergrund. Ziel ist es, genau herauszufinden, welche Prozesse durch das Kohlendioxid ausgelöst werden. Die Daten werden anschließend in Simulationsmodelle eingespeist, um Prognosen über die Langzeitsicherheit des Speichers möglich zu machen.

Auch Kostenfragen sollen in Ketzin untersucht werden: Heutige Preise für Lagerung und Langzeitbeobachtung, so eine amerikanische Studie, liegen zwischen 0,6 und 8 US-Dollar pro Tonne Kohlendioxid. Ein Vielfaches kommt für das Abtrennen des Gases im Kraftwerk hinzu. Neben den Kosten wird nicht zuletzt die öffentliche Akzeptanz darüber entscheiden, ob die sich die Kohlendioxid-Versenkung als Klimaschutz-Option durchsetzen kann.

imi


Literatur:
Günter Borm, Andrea Förster: Tiefe salzwasserführende Aquifere – eine Möglichkeit zur geologischen Speicherung von CO2. In: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 55. Jg. (2005) Special, S. 15 - 20.