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Carbon Capture and Sequestration (CCS) – Eine vielversprechende Methode

ExxonMobil ist Vorreiter einer der wichtigsten Technologien der nächsten Generation: Carbon Capture and Sequestration (CCS), eine Technologie zur Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid.

CCS ist ein Verfahren, bei dem Kohlendioxid, das anderweitig in die Atmosphäre abgegeben würde, abgeschieden, verdichtet und zur permanenten Speicherung in unterirdische geologische Formationen injiziert wird. Laut Schätzungen des Intergovernmental Panel on Climate Change sind Anlagen zur Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern und große Industrieanlagen für etwa 60 Prozent der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Deshalb würde eine weitflächige Einbindung der wirtschaftlichen CCS-Technologie eine massive Auswirkung auf die weltweiten Treibhausgaskonzentrationen haben.

Die Nutzung der CCS-Technologie für eine maßgebliche Reduzierung der Emissionen ist derzeit noch unvertretbar teuer. Die Erfahrung aus der Re-Injizierung in Verbindung mit laufenden Forschungen und Sequestrierungs-Partnerschaften wird dazu führen, dass die CCS-Technologie in naher Zukunft ein wichtiges Tool für die Reduzierung von Emissionen sein wird, was vor allem durch die Vorarbeit von ExxonMobil ermöglicht wird.

ExxonMobil ist an mehr als 30 Prozent der weltweiten CCS-Kapazität beteiligt. Allein 2014 haben wir über 6 Millionen Tonnen Kohlendioxid für die Sequestrierung abgeschieden. Das entspricht einer Eliminierung der von über 1 Million Personenkraftwagen in einem Jahr erzeugten Treibhausgase. Das Potential dieser Technologie ist jedoch um ein Vielfaches größer.

ExxonMobils Einsatz für die Weiterentwicklung der CCS-Technologie

Bedeutsame Senkungen der Treibhausgasemissionen sind nur durch ein breites Spektrum an Lösungen in den kommenden Jahren zu erreichen. ExxonMobil ist der Überzeugung, dass CCS eine wichtige Rolle bei der Steuerung von Treibhausgasemissionen spielen kann, technisch aber noch nicht ganz ausgereift ist und voll integrierte Demonstrationsprojekte, Unterstützung von Regulierungsbehörden und Gesetzgebern auf allen Ebenen und die Akzeptanz durch die Gesellschaft braucht.

Mit unseren langjährigen Erfahrungen in Operations, Technik, Forschung und Entwicklung ist ExxonMobil optimal aufgestellt, um bei der Weiterentwicklung dieses vielversprechenden Ansatzes zur Senkung der Emissionen eine Führungsrolle zu übernehmen.

Unsere Arbeit im Einzelnen:

  • Zusammenarbeit mit der Europäischen Kommission und anderen Unternehmen am Projekt CO2ReMoVe, das eine Reihe von Technologien evaluiert, um das Einbringen und Speichern von CO2 aus Gasströmen in Feldern weltweit zu überwachen.
  • Gemeinsame Forschungsarbeit mit der Internationalen Energieagentur, dem Massachusetts Institute of Technology, Georgia Tech, der University of Texas und der University of Wyoming.
  • Beteiligung an den Regionalen Sequestrierungs-Partnerschaften des US-Energieministeriums.
  • Intensive interne Forschung und Entwicklung von Technologien im Zusammenhang mit CCS und Mitwirkung an Demonstrationsprojekten.
  • Mitbegründer des Global Climate and Energy Project (GCEP) an der Stanford University, eines langfristig ausgerichteten Forschungsprogramms zur schnelleren Entwicklung einer Reihe wirtschaftlich machbarer Energietechnologien, die die Treibhausgasemissionen weltweit reduzieren helfen.

Die Integration und Leistung von Abscheide-, Transport- und Speichertechniken für die großflächige Anwendung von CCS ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zum allgemeinen Einsatz dieses Systems.

Die Größenordnung, die beträchtlichen Investitionen und die dafür benötigte Infrastruktur darf man jedoch nicht außer Acht lassen. Dies sind auch die Hindernisse, die einem breiteren Einsatz von CCS entgegenstehen. Ziel ist eine potentielle Verdopplung der Infrastruktur in der Öl- und Gasindustrie, die im Lauf von mehr als 100 Jahren aufgebaut wurde, in einem Drittel der Zeit. Zudem wird die erhöhte Nachfrage nach Energie zu einem Wettbewerb um Spezialisten zwischen der Energiebranche und CCS führen. Wirtschaftlich wird CCS vermutlich ohnehin erst dann zu rechtfertigen sein, wenn es vorhersehbare Methoden dafür gibt, Kohlendioxidemissionen mit einem Preis zu belegen, oder es einen klaren regulatorischen und gesetzlichen Rahmen dafür gibt.

CCS hat das Potential, die CO2-Emissionen weltweit zu senken. Die Senkung der Emissionen ist ein Problem, das gelöst werden muss, denn andernfalls werden die Emissionen weltweit weiter ansteigen. CCS ist jedoch nicht die perfekte Antwort.

So funktioniert die CCS-Technologie

Schritt 1: Abscheidung von CO2

Der erste Schritt im CCS-Prozess ist das Auffangen bzw. Abscheiden des CO2 von der Feuerstätte, die in Kraftwerken oder Fabriken eingesetzt wird. Die Abscheidung ist der kosten- und energieaufwendigste Schritt im CCS-Prozess.

ExxonMobil besitzt weitreichende Erfahrung mit der Abscheidung von CO2 aus Kohlenwasserstoffen in ihren Erdgasaufbereitungsanlagen, die das Gas reinigen, bevor es über eine Pipeline weiterbefördert wird.

Die modernsten Abscheidungsverfahren verwenden ein Lösungsmittel, mit dem das CO2 aus dem Gasstrom entfernt wird. Die Technologie namens „Controlled Freeze Zone“ von ExxonMobil jedoch, gründet auf dem Einfrieren und anschließenden Schmelzen von CO2 in einer modifizierten Destillationskolonne. Die Controlled Freeze Zone-Technologie senkt die Kosten und Komplexität der Abscheidung des CO2 aus dem Erdgas und könnte große Vorteile für CCS-Systeme mit sich bringen – nicht zuletzt weil es keine Grenzwerte für die CO-Konzentration gibt und das CO2 unter Druck abgelassen wird und so direkt für die Einlagerung bereit ist.

Eine Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung von CCS im industriellen Maßstab ist die Entwicklung kostengünstiger Lösungen zur Abtrennung von CO2 aus Kohlekraftwerken. In diesem Bereich wird derzeit intensiv geforscht.

Schritt 2: Der Transport

Der zweite Schritt besteht im Transport des abgeschiedenen CO2 zur Speicherstätte – geologische Formationen unter Tage wie z. B. erschöpfte Erdöl- oder Gasvorkommen.

Die ExxonMobil Pipeline Company ist Betreiberin oder Mitbetreiberin von 29.000 Kilometern Pipeline in den USA; um die Sicherheit dieser Leitungen zu gewährleisten, werden die modernsten Technologien und umfassende Qualitätssicherungsmaßnahmen eingesetzt. Das Unternehmensprogramm zur Gewährleistung der Intaktheit der Pipeline umfasst eine breite Palette an Prüf- und Überwachungsmethoden – von hydrostatischen Prüfungen bis zu Geräten, die die Rohrleitung von innen auf Mängel oder Korrosion untersuchen. Neben diesen Inspektions- und Wartungsmaßnahmen überwacht das Operations Control Center des Unternehmens den Betrieb der Pipelines rund um die Uhr.

ExxonMobil ist derzeit an einer Reihe von Forschungsprojekten beteiligt, die die Beständigkeit von Stahl und anderen Stoffen gegenüber CO2 untersuchen sollen.

Schritt 3: Einbringen und Speicherung

Die dritte und letzte Komponente von CCS ist das Einbringen von CO2 in unterirdische Speicherstätten, um es dort zu speichern. ExxonMobil kennt sich in diesem Bereich gut aus, da das Unternehmen seit Langem Wasser, Erdgas und CO2 im Rahmen der tertiären Ölgewinnung und eines soliden Ressourcenmanagements einbringt.

Das einsatzerprobte Programm des Unternehmens, um die Sicherheit von Einspritzbohrungen zu gewährleisten, umfasst zudem mechanische Untersuchungen, Korrosionskontrolle und computergesteuerte Systeme.

ExxonMobil verfügt über umfangreiche technische Erfahrung bei der Überwachung und Gewährleistung der Intaktheit unserer Felder. Unser Wissen und unsere Erfahrung mit diesem Stadium der CCS-Technologie stammt aus erster Hand, weil wir an CO2-Einbringungsprojekten in der Nordsee und in LaBarge, Wyoming, beteiligt sind.

Die langjährige Erfahrung von ExxonMobil mit CCS-Komponenten

Seit über 30 Jahren erforschen, entwickeln und nutzen die Ingenieure und Wissenschaftler von ExxonMobil Technologien, die eine Rolle dabei spielen könnten, CCS in kommerziellen Anwendungen wirtschaftlich zu machen. So ist beispielsweise unsere patentierte Controlled Freeze Zone-Technologie ein einstufiges Verfahren, das CO2 und andere Verunreinigungen effizienter aus einem Erdgasstrom abscheiden könnte. Sie hat das Potential, CCS erschwinglicher zu machen.

Bei der Konzeption und Entwicklung von weltweit führenden Gasverarbeitungsanlagen, Pipelines und Einbringungsprojekten sorgt ExxonMobil unter Verwendung moderner Technologien und umfassender Qualitätssicherungsmaßnahmen dafür, dass die Anlagen sicher sind.

Wir können auf erfolgreiche Ergebnisse in einem Förderverfahren mit der Bezeichnung tertiäre Ölförderung verweisen, bei dem CO2 in eine Lagerstätte eingebracht wird, um das dort eingeschlossene Öl und Gas zu extrahieren, das sonst nicht gefördert werden könnte. Alleine in den USA wurden bereits mehr als 300 Mrd. Kubikmeter CO2 für tertiäre Ölförderprojekte verwendet.

Diese technische Erfahrung mit den drei Hauptkomponenten von CCS kommt derzeit in verschiedenen Initiativen zum Tragen, die ExxonMobil zu einem besseren Verständnis der besonderen Herausforderungen verhelfen sollen, die auf dem Weg zur wirtschaftlich tragbaren Nutzung von CCS noch überwunden werden müssen.

So arbeitet ExxonMobil beispielsweise mit Partnern an einer Reihe von Forschungsprojekten zu CCS: Verbesserung der Abscheidetechnik, Modellierung der Strömungen im Reservoir, geologische Speicherung und Integritätsmodelle sowie die Beurteilung von Dichtheit und Kapazität von Öl- und Gaslagerstätten, Aquiferen und Kohleflözen für die mögliche Verwendung als Speicher.

2008 schied ExxonMobil in LaBarge, Wyoming, rund 4 Mio. Tonnen CO2 ab, das zur tertiären Ölförderung und für andere industrielle Verwendungszwecke verkauft wurde – höhere CO2-Abscheidungen als bei jedem anderen ähnlichen Projekt weltweit. Darüber hinaus ist ExxonMobil an einem CCS-Projekt in der Nordsee beteiligt, bei dem CO2 von Erdgas aus Offshore-Bohrungen abgeschieden und dann in einen salinen Aquifer injiziert wird; mehr als 15 Mio. Tonnen CO2 wurden im Rahmen des Projekts sicher unter Tage gespeichert. Diese praktischen Anwendungen helfen uns insbesondere beim Verständnis der Schritte, die auf dem Weg in die Zukunft von CCS notwendig sind.

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