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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

 

Untersuchung der CO2-Speichermöglichkeiten in Hessen

CO2-Speicherung

Seit Beginn der Industrialisierung ist der Anteil an Treibhausgasen in der Atmosphäre kontinuierlich angestiegen. Vor allem das bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe (v. A. Kohle, Erdöl, Erdgas, Biokraftstoffe) freiwerdende Kohlenstoffdioxid (CO2) ist maßgeblich an der globalen Klimaerwärmung beteiligt. In dem vom Weltklimarat (IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change) herausgegebenen Klimabericht (IPCC, 2005) wird die Abscheidung des in Kraftwerken entstehenden CO2 und dessen Speicherung in geeigneten Gesteinsstrukturen des tieferen Untergrundes (Carbon Dioxide Capture and Storage [CCS] -Prozess) als eine Option angegeben, um den weiteren CO2-Anstieg in der Erdatmosphäre zu vermeiden.

Richtlinien und Gesetze

Die Umsetzung der CCS-Technologie im großtechnischen Maßstab bedarf mit Blick auf Investitionsschutz für Unternehmen, Verantwortlichkeiten und Haftungsfragen eindeutiger nationaler und internationaler rechtlicher Rahmenbedingungen. Eine Richtlinie (2009/31/EG), die den Rechtsrahmen für die Speicherung von CO2 regelt, wurde von der Kommission der Europäischen Gemeinschaften erarbeitet und vom Europäischen Parlament verabschiedet (23.04.2009).

Die europäischen Mitgliedsstaaten haben die EU-Richtlinie in nationales Recht zu überführen. In Deutschland ist dies seit dem 24.08.2012 durch das vom Vermittlungsausschuss von Bundestag und Bundesrat beschlossene Gesetz zur „Demonstration der dauerhaften Speicherung von Kohlendioxid“ geregelt. Der aktuelle Stand des Kohlendioxid-Speicherungsgesetz (KSpG) kann unter folgendem Link eingesehen werden:   http://www.gesetze-im-internet.de/kspg/KSpG.pdf

Danach ist eine jährliche Höchstspeichermenge von vier Millionen Tonnen CO2 insgesamt und 1,3 Millionen Tonnen pro Speicher möglich Eine Länderklausel ermöglicht ein generelles Verbot der unterirdischen CO2-Speicherung in den einzelnen Bundesländern aufgrund bestimmter Abwägungskriterien.

Projekte mit hessischer Beteiligung

Zahlreiche nationale und internationale Forschungsvorhaben beschäftigen sich seit Ende des letzten Jahrhunderts damit, das in Kraftwerken entstehende CO2 zu minimieren, es abzuscheiden und auf Dauer so zu lagern, dass es nicht in die Atmosphäre gelangen kann. Diese Projekte befinden sich in den unterschiedlichsten Forschungs- und Entwicklungsstadien.
Im Rahmen des integrierten Klimaschutzprogramms für Hessen (= INKLIM 2012) des Hessischen Ministeriums für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUKLV) wurde im Jahr 2007 vom Hessischen Landesamt für Naturschutz,Umwelt und Geologie (HLNUG) die Eignung des Untergrundes zur dauerhaften Einlagerung von CO2 untersucht. Hierbei wurden die verschiedenen Speichermöglichkeiten in Hessen

  • Speicherung durch künstliche Mineralisierung,
  • in ausgeförderten Erdgas- und Erdölfeldern,
  • in Salzstöcken,
  • in Kohlenflözen sowie
  • in salinaren Aquiferen

beleuchtet und mögliche konkurrierende Nutzungen aufgezeigt.

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie und Industrieunternehmen geförderte länderübergreifende Forschungsvorhaben „Speicher-Kataster Deutschland“ hatte die systematische, bundesweit einheitliche Erfassung und Interpretation von Informationen über unterirdische Porenspeicherräume (v. A. salinare Aquifere) in Deutschland zum Ziel (Projektzeitraum 2009-2011).
Unter Federführung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) wurden hierbei in enger Kooperation mit den staatlichen geologischen Diensten der Länder Potenzialkarten über die Verbreitung von Speicher- und Barrieregesteinen sowie detaillierte Charakterisierungen von geeigneten Speicherstrukturen erstellt, die der qualifizierten Beratung von Politik, Öffentlichkeit und Wirtschaft durch die zuständigen Fachbehörden dienen. Das HLNUG ist für Hessen der Projektpartner.

Stand der Projektarbeiten zur CO2-Speicherung beim HLNUG:

  • Bericht im Rahmen von INKLIM, integrierten Klimaschutzprogramms Hessen
  • Zusammenfassung zum Stand der hessischen Arbeiten ist als pdf  verfügbar.
  • Auf der DGG-Tagung 2009 in Dresden wurde ein Poster präsentiert.
  • Der hessische Endbericht zum "Speicherkataster Deutschland" ist hier verfügbar.
  • Die Publikation: Kött, A. & Kracht, M. (2011): Möglichkeiten der CO2-Speicherung in tiefen Aquiferen Hessens.– in: Müller, Chr. & Reinhold, K. (Hrsg.): Geologische Charakterisierung tiefliegender Speicher- und Barrierehorizonte in Deutschland - Speicher-Kataster Deutschland.– Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, Heft 74 kann hier erworben werden. 

Speichermöglichkeiten in Hessen

Die geologischen Voraussetzungen zur dauerhaften (d.h. möglichst länger als 10.000 Jahre) Speicherung von CO2 werden in Hessen nur von tiefen Salzwasser führenden Grundwasserleitern (salinen Aquiferen) sowie entleerten Erdöl- und Erdgaslagerstätten erfüllt. Die Lagerstättenverhältnisse und das Speicherpotenzial der Erdöl- und Erdgasfelder im Oberrheingraben sind in der Regel gut dokumentiert. Im Vergleich zu den Norddeutschen Feldern weisen sie nur sehr geringe Kapazitäten auf und werden z. T. als Gasspeicher genutzt.

Die effektive Nutzung des Speicherpotentials setzt eine hohe Verdichtung des CO2 voraus. Die für die Injektion erforderlichen Druck- und Temperaturbedingungen werden i. A. ab Tiefen größer 800 m u. GOK erreicht. Das Speichergestein (meist poröse Sandsteine und klüftige Kalksteine) sollte mindestens eine Porosität von 10 %, eine Permeabilität von 10 mD und eine Mächtigkeit von 10 m aufweisen. Um die Speichersicherheit zu gewährleisten, muss jedes Speichergestein von einer mindestens 20 m mächtigen, impermeablen Deckschicht überlagert sein, unter der sich das CO2 lateral entlang, aber nicht vertikal nach oben bewegen kann.

Als potenziell nutzbare Speichergesteine wurden u.a. das Rotliegend im Werra-Kali-Gebiet sowie im Oberrheingraben näher untersucht. Angaben über Permeabilitäten und Porositäten sind jedoch in den wenigsten Fällen vorhanden. Der zur Leine-Folge gehörenden Plattendolomit im Werra-Kali-Gebiet ist nur eingeschränkt geeignet, da die Speichersicherheit aufgrund der Eigenschaften der Deckschichten nicht verlässlich gegeben ist. Im Raum Kassel, im Vogelsberg und der Hohen Rhön ist die Datengrundlage unzureichend. Der Mittlere Buntsandstein liegt nur in einem sehr begrenzten Gebiet im Raum Kassel unterhalb 800 m unter der Geländeoberkante. Die tertiären Pechelbronn-Schichten im Oberrheingraben weisen aufgrund zahlreicher NNE - SSW verlaufender Schwellen und Senken sowie ein Mosaik von Kippschollen sehr engräumige Veränderungen in Mächtigkeit und Fazies auf  und sind daher schwer einzuschätzen.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass in Hessen keine ausreichend großen und sicheren Speicherstrukturen vorhanden sind, um eine effektive und nachhaltige Einspeisung von CO2 zu ermöglichen.