Umwelt & Kohle

Dem Weltklimarat (IPCC) zufolge ist der weltweite CO2-Anstieg des letzten Jahrhunderts ausschließlich auf die durch Menschen verursachten CO2-Emissionen zurückzuführen, die durch die Verwendung fossiler Brennstoffe freigesetzt werden. Diese sogenannte Theorie der anthropogenen Klimaerwärmung (Anthropogenic Global Warming oder auch AGW) geht davon aus, dass CO2-Emissionen maßgeblich für den weltweiten Temperaturanstieg und den daraus resultierenden Klimawandel verantwortlich sind.

Der CO2-Gehalt in der Erdatmosphäre beträgt etwa 2.800 Milliarden Tonnen. Mit einem Anteil von 400 ppm (ca. 0,04 %) ist dieser Wert im Vergleich zu den anderen Bestandteilen der Atmosphäre relativ gering. Die Erde setzt jährlich etwa 1.200-1.900 Milliarden Tonnen Kohlendioxid um (Aufnahme und Abgabe). Nur etwa 57-64 Milliarden Tonnen (3-5 %) davon sind menschengemacht und lediglich 14 Milliarden Tonnen (1 %) stammen von der Kohleverbrennung. 27-32 Milliarden Tonnen (2 %) hingegen sind auf die Landwirtschaft zurückzuführen. Das restliche Kohlendioxid wird auf natürlich Weise durch die Meere, Mikroben, Insekten, Säugetiere, Vulkane und Wälder freigesetzt. CO2 wird in Form von Kohlenstoff in Meeressedimenten, Ozeanen, Böden, in der Vegetation und organischen Substanzen gespeichert. Die Menge dieses in der Erdoberfläche gespeicherten Kohlenstoffs ist um ein 100.000-faches höher als das gesamte CO2-Equivalent in der Atmosphäre.

Es steht außer Frage, dass die Verbrennung fossiler Energien CO2-Emissionen verursacht – dieser Anteil ist jedoch relativ unbedeutend. Der atmosphärische CO2-Gehalt ist im historischem Rückblick seit jeher stark schwankend – völlig unabhängig von der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Wasserdampf – und Wolken bestehen aus Wasser – wird als das wesentliche Treibhausgas angesehen und sein Einfluss auf das lokale Wetter ist weitläufig akzeptiert.

Die folgende Abbildung zeigt, dass der der CO2-Gehalt in der Atmosphäre nicht mit der Verbrennung fossiler Energien korreliert, sondern vielmehr mit der Temperatur. Auch scheint der CO2-Gehalt in Äquatornähe tendenziell höher zu sein.

 


 Satellitenaufnahme des CO2-Gehalt in der Atmosphäre Oktober-November 2014


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Professor Salby, ehemaliger Wissenschaftler des Weltklimarates, weist darauf hin, dass es im Zeitraum 1997-2014 in der Tat keine statistische Erwärmung gegeben habe und die gemessene CO2-Konzentation nicht in Zusammenhang mit den Aktivitäten der Industrie stehe. Vielmehr sei die CO2-Konzentration abhängig von der Temperatur, welche wiederum von der Sonnenaktivität beeinflusst werde.

Weitere Informationen und Details zum Thema Umwelt & Kohle finden sich auch in dem von Dr. Lars Schernikau veröffentlichten Artikel: “Why CO2 is not the problem (what really causes weather and climate change)”.

 


 Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken weltweit


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Quellen: Deutsche Bank (2007); Dr. Lars Schernikau: “Economics of the International Coal Trade – The Renaissance of Steam Coal”, Springer 2010.

Es wird erwartet, dass zukünftige Technologien die Kraftwerkseffizienz auf bis zu 60 % steigern werden. Dies ist jedoch nur von geringer Bedeutung für die aktuelle Problematik der CO2-Abscheidung und -Speicherung (auch als Carbon Capture and Storage oder CCS bezeichnet). Heute sind einige Verfahren bekannt, wie das von Kraftwerken ausgestoßene CO2 abgeschieden werden kann und Ingenieure arbeiten derzeit mit drei grundlegenden CCS-Techniken.

Rauchgasreinigung
In einem zusätzlichen Reinigungsverfahren wird unter atmosphärischem Druck das CO2 von dem entstaubten und entschwefelten Rauchgas getrennt. Der Vorteil dieser Technologie liegt darin, dass sie in jedem herkömmlichen Kraftwert angewendet werden kann. Allerdings sinkt die Kraftwerkseffizienz von etwa 42 % (Standard in Deutschland) auf 28 %, was einen erheblichen Nachteil darstellt.

Oxyfuel-Verfahren
Bei diesem Verfahren wird während der Verbrennung des fossilen Rohstoffes nicht Luft, sondern rückgeführtes CO2 und Sauerstoff zugeführt. Da das Rauchgas nun bereits überwiegend aus CO2 besteht, kann es ohne einen zusätzlichen Reinigungsschritt abgeschieden werden. Folglich erzielen Kraftwerke, die dieses Verfahren anwenden, derzeit einen Wirkungsgrad von bis zu 37 %.

Kombi-Prozess mit integrierter Vergasung
Dieses im Englischen als Integrated Gasification Combined Cycle oder IGCC bezeichnete Verfahren stellt derzeit das vielversprechendste dar. Das CO2 wird bereits vor der Verbrennung des Rohstoffes abgeschieden. Dabei wird der jeweilige Brennstoff zu Brenngas umgewandelt, das CO2 abgetrennt und das verbleibende Gas in einer Gasturbine verbrannt. Bei dieser Technik werden derzeit Wirkungsgrade von bis zu 40 % erzielt, was beinahe dem heutigen Kraftwerksstandard in Deutschland entspricht. Das Verfahren ist vergleichsweise günstig, allerdings sind die Investitionskosten für ein IGCC-Kraftwerk bis zu 80 % höher als für ein herkömmliches Kraftwerk.

CCS-Verfahren werden an dieser Stelle nicht detaillierter dargestellt, da der Theorie der anthropogenen Klimaerwärmung nur geringe Bedeutung beigemessen wird, wie bereits im Abschnitt Umwelt & Kohle dargestellt.