Infrastruktur für den Transport von CO2

Eine Kom­po­nen­te ist für al­le Be­rei­che ei­nes ef­fek­ti­ven Car­bon Ma­nage­ments ob­li­ga­to­risch: der Trans­port. CO2 muss zu­ver­läs­sig und si­cher vom Ort sei­ner Ent­ste­hung zu den Or­ten sei­ner Nut­zung oder Spei­che­rung ge­lan­gen. Da­zu ist der Auf­bau ei­ner CO2-Trans­port­in­fra­struk­tur not­wen­dig. Mit Blick auf die un­ter­schied­lich gro­ßen CO2-Men­gen so­wie die Ent­fer­nun­gen von Emit­ten­ten und Ziel­ort ist ei­ne mul­ti­mo­da­le Aus­ge­stal­tung der Trans­port­we­ge not­wen­dig.

Grundlage für CCU, CCS & DAC: Die CO2-Infrastruktur

Durch die CO2-Ab­schei­dung an in­dus­tri­el­len Punkt­quel­len, Bio­gas­-An­la­gen oder bei der di­rek­ten Ent­nah­me aus der Luft (DAC) fal­len, ins­be­son­de­re an in­dus­tri­el­len Punkt­quel­len, gro­ße Men­gen CO2 an. Die­se CO2-Men­gen müs­sen ent­we­der zu ei­ner Spei­cher­stät­te (CCS) oder dem Ort der Wei­ter­nut­zung (CCU) trans­por­tiert wer­den.

Als ein na­tür­li­cher Be­stand­teil von Luft, ist CO2 nicht brenn­bar, nicht gif­tig und nicht was­ser­ge­fähr­dend. Die Be­schaf­fen­heit von CO2 kann ther­mo­dy­na­misch, je nach Druck und Tem­pe­ra­tur, in un­ter­schied­li­chen Ag­gre­gat­zu­stän­den vor­kom­men: gas­för­mig, flüs­sig, fest oder in der dich­ten bzw. über­kri­ti­schen Pha­se vor­lie­gend.

Im so­ge­nann­ten über­kri­ti­schen Zu­stand weist CO2 ein ähn­li­ches Fließ­ver­hal­ten wie Flüs­sig­kei­ten auf. Der über­kri­ti­sche Zu­stand wird bei 31 Grad Cel­si­us und ei­nem Druck von 73 bar er­reicht. Um CO2 über meh­re­re 100 km in ei­ner Pipe­line zu trans­por­tie­ren, muss es auf ei­nen An­fangs­druck von 150 bar und mehr ver­dich­tet wer­den, um die Druck­ver­lus­te ent­lang ei­ner Pipe­line­stre­cke zu kom­pen­sie­ren.

Das Bild zeigt das CO2-Transportschiff Aurora auf offenem Meer. Auf dem Bild steht geschrieben: Webinar CO2-Transport.

Bye Bye, CO2: Multimodaler Transport für CO2

In un­se­rer We­bi­nar­rei­he "Bye Bye, CO2" wid­men wir uns dem The­ma Carbon Ma­nage­ment – von den Grund­la­gen über Ab­schei­de-Tech­no­lo­gien und den Auf­bau der be­nö­tig­ten In­fra­struk­tur bis hin zu si­cher­heits­re­le­van­ten As­pek­ten und den re­gu­la­to­ri­schen Rah­men­be­din­gun­gen für CCU und CCS in Deutsch­land und Eu­ro­pa.

In die­ser Fol­ge be­leuch­ten wir die An­for­de­run­gen und He­raus­for­de­run­gen im CO2-Trans­port. Un­se­re Stu­di­o­gäs­te dis­ku­tie­ren über die ver­schie­de­nen Trans­port­mög­lich­kei­ten wie Pipe­line, Schiff, Lkw und Schie­ne und wie die­se sich op­ti­mal er­gän­zen kön­nen.

Transportmöglichkeiten

Für den Pipe­line-Trans­port ist die Ver­dich­tung des CO2 auf über­kri­ti­sche Zu­stän­de am bes­ten ge­eig­net. Je nach Grö­ße bzw. Durch­mes­ser kön­nen CO2-Pipe­lines mit ei­nem Durch­mes­ser von 400 mm rund 3 Mio. Ton­nen pro Jahr trans­por­tie­ren, wäh­rend Pipe­lines mit ei­nem Durch­mes­ser von 1.000 mm es schaf­fen, 35 Mio. Ton­nen CO2 pro Jahr zu trans­por­tie­ren.

CO2 kann grund­sätz­lich via Pipe­line, Schiff, Lkw oder Bahn trans­por­tiert wer­den. Der CO2-Trans­port per Pipe­line hat sich tech­nisch be­währt und ist Stand der Tech­nik. Aber auch klei­ne­re Schiffs­trans­por­te von CO2 in Le­bens­mit­tel­qua­li­tät (meist 1.000–2.000 Ton­nen pro Schiffs­la­dung) fin­den schon seit Jahr­zehn­ten statt. Pipe­lines eig­nen sich be­son­ders für gro­ße In­dus­trie­clus­ter oder In­dus­trie­an­la­gen, die gro­ße Men­gen Kohlenstoffdioxid ab­schei­den und ab­trans­por­tie­ren müs­sen.

Für klei­ne­re CO2-Emit­ten­ten, die auch auf CCU/S für ih­ren Stand­ort an­ge­wie­sen und nicht in re­gi­o­na­len CO2-Clus­tern or­ga­ni­siert sind, kön­nen an­de­re Trans­port­ar­ten wie et­wa Lkw, Schiff oder Bahn wirt­schaft­lich sinn­vol­ler als ein Trans­port via CO2-Pipe­line sein. In ei­ni­gen Fäl­len kann auch die Kom­bi­na­ti­on ver­schie­de­ner Trans­port­ar­ten sinn­voll sein. Der mul­ti­mo­da­le CO2-Trans­port ist ein wich­ti­ger As­pekt für die Pla­nung ei­ner CO2-Trans­port­in­fra­struk­tur.

Von al­len Trans­port­mög­lich­kei­ten sind laut der In­ter­na­ti­o­na­len Ener­gie Agen­tur (IEA) Pipe­lines und Schif­fe die am bes­ten ska­lier­ba­ren Op­ti­o­nen mit den nie­drigs­ten Kos­ten pro trans­por­tier­ter Ton­ne CO2. Der Schiffs­trans­port ist al­ler­dings erst bei Ent­fer­nun­gen über 1.000 km ei­ne wirt­schaft­li­che Al­ter­na­ti­ve zum Pipe­line­trans­port.

Et­wa 2/3 der in Pla­nung be­find­li­chen CCU/S-Pro­jek­te, die sich für ei­ne EU-För­de­rung im Rah­men der Vor­ha­ben von ge­mein­sa­mem In­te­res­se (projects of common interest – PCI) und Vor­ha­ben von ge­gen­sei­ti­gem In­te­res­se (projects of mutual interest – PMI) be­wor­ben ha­ben, pla­nen mit mul­ti­mo­da­len CO2-Trans­por­ten.

CO2-Transport in Norwegen

Im Rah­men des Longship-CCS-Pro­jekts be­ab­sich­tigt das Northern Lights Project (Joint Venture von Equinor, Shell und TotalEnergies) in Nor­we­gen, CO2 per Schiff von den bei­den zu Longship ge­hö­ren­den CO2-Ab­schei­dungs­an­la­gen zu ei­nem An­lan­de­ter­mi­nal zu trans­por­tie­ren, von wo aus das CO2 dann über ei­ne Pipe­line zur CO2-Spei­cher­stät­te vor der Küs­te trans­por­tiert wird.

Sicherheit von CO2-Transporten

Um ho­he Si­cher­heits­stan­dards beim CO2-Trans­port zu ge­währ­leis­ten, ist ein ei­ge­nes tech­ni­sches Re­gel­werk not­wen­dig. Ein ent­spre­chen­des Re­gel­werk hat der Deut­sche Ver­ein des Gas- und Was­ser­fa­ches (DVGW) er­ar­bei­tet: Die DVGW-Ar­beits­blät­ter C260 und C463 de­fi­nie­ren den heu­te in Deutsch­land gel­ten­den Stan­dard. Des Wei­te­ren gibt es be­reits ei­ne Rei­he tech­ni­scher und ad­mi­nis­tra­ti­ver Maß­nah­men, um die Aus­wir­kun­gen von Schä­den an ei­ner CO2-Pipe­line schon im Vor­feld zu mi­ni­mie­ren: CO2-Rein­heits­an­for­de­run­gen, Über­wa­chung der Gas­-Rein­heit, Kor­ro­si­ons­über­wa­chung, Druck- und Durch­fluss­mes­sung, Leck-Über­wa­chung oder au­to­ma­ti­sche Pipe­line-Ab­sper­rung bei Leckagen.

Ein CO2-Startnetz für Deutschland

Der klas­si­sche und leis­tungs­stärks­te Weg für den Gas­-Trans­port ist die Nut­zung von Pipe­lines. Der Fern­lei­tungs­netz­be­trei­ber OGE en­ga­giert sich ak­tu­ell auf na­ti­o­na­ler Ebe­ne im Auf­bau ei­nes CO2-Start­net­zes. In den kom­men­den Jah­ren soll ei­ne Netz­struk­tur mit ei­ner Län­ge von 964 Ki­lo­me­tern ent­ste­hen. Da­rü­ber wird der Trans­port von 18,8 Mil­li­o­nen Ton­nen CO2 pro Jahr mög­lich sein. Die ge­naue Tras­sen­füh­rung des CO2-Start­net­zes und der er­gän­zen­den Aus­bau­rou­ten wird OGE fle­xi­bel mit den spä­te­ren Nut­zern an­hand der Trans­port­be­dar­fe ent­wi­ckeln. Das Un­ter­neh­men geht ak­tu­ell von ei­nem kom­plet­ten Neu­bau der In­fra­struk­tur aus.

Über das Start­netz sol­len CO2-Emit­ten­ten mit CO2-Ver­brau­chern ver­bun­den wer­den. Im Rah­men ei­ner Kreis­lauf­wirt­schaft kön­nen an den Stand­or­ten der Ze­ment- und Kalk­in­dus­trie ab­ge­schie­de­ne CO2-Men­gen zu Stand­or­ten der Che­mie­in­dus­trie ge­lan­gen, wo sie als Roh­stoff für die dor­ti­gen In­dus­trie­pro­zes­se die­nen. Da­rü­ber hi­naus ist die An­bin­dung re­le­van­ter Ha­fen­stand­or­te wie Wil­helms­ha­ven an das CO2-Start­netz ge­plant, um über­schüs­si­ge CO2-Men­gen zu geo­lo­gi­schen Spei­cher­stät­ten zu trans­por­tie­ren.

Transnationaler CO2-Transport

Am Stand­ort Wil­helms­ha­ven ent­steht ak­tu­ell ein Energy Hub, der durch ver­schie­de­ne Pro­jek­te auch für ein ef­fek­ti­ves Car­bon Ma­nage­ment von gro­ßer Be­deu­tung ist. So ist das Pro­jekt CO2nnectNow der Wintershall Dea Teil des Vor­ha­bens. Da­bei soll ei­ne In­fra­struk­tur ent­ste­hen, die schwer ver­meid­ba­re CO2-Emis­si­o­nen deut­scher In­dus­trie­stand­or­te für den Wei­ter­trans­port zu zu­ver­läs­si­gen Off­shore-Spei­cher­stät­ten in Dä­ne­mark und Nor­we­gen zwi­schen­spei­chert. Die Trans­por­te sol­len im Jahr 2028 be­gin­nen und schritt­wei­se auf mehr als 10 Mil­li­o­nen Ton­nen CO2 pro Jahr aus­ge­baut wer­den.

Für den Trans­port zu den La­ger­stät­ten ist ge­mein­sam mit dem Part­ner Equinor der Bau der NOR-GE Pipe­line ge­plant. Die­se rund 900 Ki­lo­me­ter lan­ge Pipe­line wird den CO2-Hub dau­er­haft mit der Spei­cher­stät­te un­ter der nor­we­gi­schen Nord­see ver­bin­den.

Und auch in Ros­tock ent­steht ei­ne Ener­gie-Dreh­schei­be: für Was­ser­stoff und CO2. Ne­ben der Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on wer­den hier mit dem Pro­jekt H2GE Ros­tock Tech­no­lo­gien zur Ab­schei­dung und Nut­zung von CO2 un­ter­sucht. Die ge­mein­sa­men An­stren­gun­gen von der VNG AG aus Deutsch­land und dem nor­we­gi­schen Ener­gie­un­ter­neh­men Equinor bil­den die Grund­la­ge für ei­ne Was­ser­stoff- und CO2-Dreh­schei­be.

Transport von CO2 per Schiff zu den geologischen Speicherstätten

Zügiger Ausbau einer europäischen CO2-Infrastruktur

Auch Län­der oh­ne di­rek­ten Zu­gang zu Spei­cher­stät­ten müs­sen die Mög­lich­keit er­hal­ten, CO2 grenz­über­schrei­tend trans­por­tie­ren zu kön­nen, ob zu ent­spre­chen­den Spei­cher­stät­ten oder zu CO2-Ver­brau­chern. Ne­ben ei­nem Pipe­line-Netz ist für den Trans­port von CO2 auch ein mul­ti­mo­da­ler An­satz nö­tig, der die ge­sam­te lo­gis­ti­sche Band­brei­te nutzt. Denn die Er­rich­tung gro­ßer In­fra­struk­tur-Pro­jek­te wie der NOR-GE-Pipe­line oder des CO2-Start­net­zes be­nö­ti­gen Zeit. Der CO2-Trans­port muss je­doch be­reits kurz­fris­tig be­gin­nen.

Im CO2nnectNow Pro­jekt ist da­her zu­nächst der Schiffs­trans­port von Wil­helms­ha­ven zu den nor­we­gi­schen Spei­cher­stät­ten vor­ge­sehen. Wil­helms­ha­ven eig­net sich dank des dor­ti­gen Tief­was­ser-Kais als Start­punkt für die­se Trans­por­te. Hin­zu kommt ei­ne gu­te Er­reich­bar­keit der Ter­mi­nals im Ha­fen durch Gü­ter­zü­ge.

Un­ab­hän­gig von der Zeit­kom­po­nen­te ist der Bau ei­ner Pipe­line in man­chen Fäl­len je­doch nicht sinn­voll. Ist die Dis­tanz zu kurz oder die zu trans­por­tie­ren­de CO2-Men­ge zu ge­ring, las­sen sich sol­che In­fra­struk­tur­vor­ha­ben häu­fig nicht wirt­schaft­lich dar­stel­len. Ne­ben der Pipe­line ist da­her mit Schiff, Zug und Lkw dau­er­haft ein mul­ti­mo­da­ler Trans­port­an­satz nö­tig. Der Stra­ßen- und Schie­nen­ver­kehr ist be­reits heu­te Stand der Tech­nik beim CO2-Trans­port.

Über die mul­ti­mo­da­len Mög­lich­kei­ten lässt sich das pas­sen­de Trans­port­mit­tel zur je­wei­li­gen Men­ge wäh­len. Hier­bei ent­spre­chen ei­ne Mil­li­on Ton­nen über ei­ne Pipe­line trans­por­tier­tes CO2 et­wa 50 ma­ri­nen Schiffs­la­dun­gen, 250 Bin­nen­schiffs­la­dun­gen, der Ka­pa­zi­tät von 1.000 Gü­ter­zü­gen bzw. von 50.000 Tank­wa­gen auf der Stra­ße.

Abscheidung von CO2

Abscheidung von CO2

Ver­schie­de­ne Ver­fah­ren zur CO2-Ab­schei­dung er­mög­li­chen die Trans­for­ma­ti­on hin zur de­fos­si­li­sier­ten In­dus­trie.

Geologische Speicherung von CO2

Speicherung von CO2

Die geo­lo­gi­sche Spei­che­rung von Koh­len­di­o­xid kann ein wich­ti­ger Bau­stein für ei­ne kli­ma­neu­tra­le Wirt­schaft sein.

Den rechtlichen Rahmen liefern

Der Trans­port zwi­schen CO2-Emit­ten­ten, CO2-Spei­cher­stät­ten und CO2-Ver­brau­chern muss zü­gig er­mög­licht wer­den, um Kli­ma­neu­tra­li­tät in Deutsch­land und Eu­ro­pa er­rei­chen zu kön­nen. Wich­tig ist, dass die recht­li­chen und po­li­ti­schen Rah­men­be­din­gun­gen zü­gig ge­schaf­fen wer­den.

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