Die Zeit des Kohlenstoffmanagements ist gekommen

Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS) gibt es schon seit Jahren, aber Komplexität, Zuverlässigkeit, Kosten und der allgemeine Geschäftsnutzen haben die globale Akzeptanz relativ gering gehalten. Da es kaum externen Druck gibt, der eine breitere Akzeptanz fördert, und jede Einrichtung in eine eigene CCUS-Lösung investieren muss, hat dieses Instrument die Kosten-Nutzen-Schwelle einfach nicht erreicht. 

Das Blatt wendet sich, da die Verpflichtungen der Unternehmen, aggressive Netto-Null-Ziele zu erreichen und sich für staatliche Anreize zu qualifizieren, die Kreativität in Bezug auf die Schaffung einer tragfähigen Kostenstruktur für ein effektives Kohlenstoffmanagement gefördert haben. Es wird immer deutlicher, dass die Einhaltung der Netto-Null-Ziele bedeutet, dass mehr CCUS-Einrichtungen benötigt werden. Laut dem 2021 Global Status of CCS Report (Bericht zum globalen Status von Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) sind derzeit nur 135 kommerzielle CCUS-Großanlagen weltweit in Betrieb, aber bis 2050 werden mehr als 2.000 benötigt, um die globalen Klimaschutzziele zu erreichen.

Eine praktikable, flächendeckende Fähigkeit zur CO2-Entfernung würde bedeuten, dass sich neue Energiequellen wie Wasserstoff schneller entwickeln könnten. Letztlich ist erneuerbarer Wasserstoff aus kohlenstofffreien oder „grünen“ Quellen wie Sonne und Wind äußerst attraktiv. Die Nachfrage nach Wasserstoffanwendungen muss jedoch schnell wachsen, um Skaleneffekte zu erzielen. Das CCUS ermöglicht dies durch „dekarbonisierten Wasserstoff", einen Meilenstein hin zu unserer Wasserstoffzukunft. Auch wenn wir dieses Versprechen noch nicht in großem Maßstab verwirklicht haben, kann CCUS die Produktion von sauberem Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen (den überwiegenden Quellen der heutigen Wasserstoffproduktion) erleichtern. Mit einem gezielten zur Ausrichtung auf wirtschaftliche Faktoren könnte CCUS als kostengünstiger Weg dienen, kohlenstoffarmen Wasserstoff in großer Menge auf neue Märkte zu bringen. 

 

Wird „Carbon Capture-as-a-Service“ (Kohlenstoffabscheidung als Dienstleistung) die Lösung sein?

Um CCUS-Projekte wirtschaftlich umsetzbar zu machen, verweisen viele auf neue regionale Hubs für die Kohlenstoffabscheidung, die CO₂ in das Geschäftsmodell „Carbon Capture-as-a-Service“ (Kohlenstoffabscheidung als Dienstleistung) umwandeln können. Anstatt separate CCUS-Einrichtungen zu entwickeln, die extrem kostspielig sein können, würden sich diese Hubs die Infrastruktur und ein Pipeline-Netzwerk teilen, um Kohlenstoff aus einer Vielzahl lokaler Raffinerien und petrochemischer, Düngemittel-, Stahl- und anderer Anlagen in unmittelbarer Nähe abzuscheiden, zu sammeln, zu transportieren und zu speichern. Dieser Ansatz schafft eine gemeinsam genutzte Ressource, was zu größeren kommerziellen Möglichkeiten und erheblich besseren Skaleneffekten führt, da sich die Unternehmen die Kosten für die Speicherung teilen und die Gesamtkosten durch den Transport von komprimiertem CO₂ in einem größeren, gemeinsamen Pipelinenetz mindern können.

Ebenso wichtig wie die Optimierung des Abscheidungsprozesses selbst sind eichpflichtige und fiskalische Messsysteme, mit denen die Masse des von einem Ort zum anderen und von einem Unternehmen zum anderen transportierten CO2 genau gemessen werden kann. Dies ermöglicht es den Herstellern, die Emissionen aus ihren eigenen Quellen zu quantifizieren, was für die Bepreisung von Kohlendioxid und die Einhaltung von Vorschriften erforderlich ist. Zudem erfahren die Lagereinrichtungen, wie viel sie ihren Lieferanten in Rechnung stellen müssen. 

Unabhängig davon, ob Unternehmen CO2 für Steuergutschriften quantifizieren oder CCUS auf andere Weise monetarisieren, ist es für die Aufrechterhaltung der Rentabilität von entscheidender Bedeutung, dass sie sich auf Lösungen für den eichamtlichen Verkehr wie hochpräzise Durchflussmessgeräte, die extreme Drücke, Tieftemperaturen und große Dichteschwankungen tolerieren können, und Inline-Analysatoren, die chemische Verunreinigungen in gasförmiger oder flüssiger Form erkennen können, verlassen können.

Schnellere Einführung durch Automatisierung

Der Aufbau neuer Hubs, die Kohlenstoffabscheidung wirtschaftlich attraktiv gestalten sollen, erfordert fortschrittliche Automatisierungstechnologien, Lösungen mit digitalen Zwillingen, Software und neue Engineering-Tools, die sicherstellen, dass die Anlagen sicher, zuverlässig und kostengünstig funktionieren.

Kerntechnologien für die Kohlenstoffabscheidung sind traditionelle Technologien zur Prozesstrennung, die eine Grundlage des Know-hows von Emerson darstellen. Dieses Know-how hat zusammen mit Software und Lösungen einige der weltweit größten CCUS-Projekte unterstützt, von der Standortbewertung und -modellierung bis hin zu Betrieb und Überwachung. 

Die Optimierung des Kohlenstoff-Abscheidungsprozesses ist der erste Schritt; Emersons Energiemanagement-Informationssysteme (EMIS) helfen, die Prozesstransparenz zu erhöhen und liefern Daten für eine bessere Entscheidungsfindung. Das EMIS liefert aktuelle, aussagekräftige Informationen über die Energieleistung des Standorts, um Ineffizienzen und Unregelmäßigkeiten besser zu erkennen. Dies hilft den Betreibern, in Echtzeit Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, um Zeit und Energie zu sparen. Durch die Erkennung minderwertiger Leistung kann das EMIS den Energieverbrauch am Standort um bis zu 15 % senken. Eine präzise Steuerung rotierender Ausrüstung kann zudem den Energieverbrauch senken und einen guten Maschinenzustand gewährleisten, wodurch Ausfallzeiten vermieden werden.

Das CO₂ muss verflüssigt werden, damit es zu einer CCUS-Anlage transportiert werden kann. Dank Emersons Know-how im Bereich Prozesssteuerung und zuverlässige Messungen kann das CO2 kontinuierlich überwacht werden. Kompressoren spielen eine entscheidende Rolle im Prozess; Emersons allgegenwärtige Sensortechnologien und Datenanalysen ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung des Zustands und der Leistung von Kompressoren, um Ausfallzeiten, Anlagenschäden und übermäßige Wartungskosten zu vermeiden. Optimierte digitale Ventillösungen gewährleisten den stabilen Durchfluss zum Kompressor, was Schäden vermeidet und die Nutzungsdauer des Kompressors verlängert. 

Projekte zur unterirdischen Kohlenstoffspeicherung hängen von einer zuverlässigen und genauen Analyse der unterirdischen geologischen Formationen ab. E&P-Software (Exploration und Förderung) aus Emersons AspenTech-Softwaregeschäft bietet in Verbindung mit digitalen Zwillingslösungen eine dynamische Simulationsmodellierung physischer Umgebungen, die eine genaue Kartierung und Vermessung unterirdischer Speicherkomplexe ermöglicht. Darüber hinaus ist eine zuverlässige Beurteilung der Dichtheit der Langzeitlagerung für Unternehmensentscheidungen hinsichtlich der Anlagenauswahl und -entwicklung wichtig. Bohrlochmessgeräte liefern kontinuierliche Echtzeitdaten vom Lagerstättenspeicher, stellen die Bohrlochintegrität und Prozesszuverlässigkeit sicher, während die Software die auf seismischen Daten beobachteten Veränderungen des Untergrunds über die gesamte Projektlaufzeit hinweg analysiert und interpretiert.  

Schließlich ist die Einhaltung des Zeitplans und des Budgets bei neuen CCUS-Projekten von entscheidender Bedeutung für die Risikominderung. Der Projektsicherheitsansatz von Emerson vereint moderne Projektmanagementstrategien, innovative technische Verfahren und digitale Technologien mit dem Ziel, Kosten zu senken, die Komplexität zu reduzieren und Veränderungen zu berücksichtigen. 

 

Potenzial für eine umfangreichere Dekarbonisierung schaffen

Maßnahmen zur Stärkung der CCUS-Einführung wirken sich schon jetzt auf die Umwelt aus, ihr Potenzial für künftige Auswirkungen ist jedoch noch größer. In dem Maße, wie die Industrie CCUS weiter vorantreibt, kann das Modell des Hubs zur Kohlenstoffabscheidung auch zu einer regionalen Wasserstoffproduktionsanlage erweitert werden. Kunden des CCUS-Dienstes können auch Wasserstoff für ihre Produktionsprozesse erwerben. Das bei der Produktion von dekarbonisiertem Wasserstoff entstehende CO₂ kann sofort im Hub gebunden werden.

Dieses Zwei-Wege-Modell hat das Potenzial, ein geschlossenes Kreislaufsystem, also eine Kreislaufwirtschaft, für Kohlenstoff und Wasserstoff zu schaffen. Von der Nutzung von Anlagenabfällen über die gemeinsame Nutzung von Energie- und Materialströmen bis hin zur Abscheidung von Kohlenstoff und der Erzeugung von Wasserstoff aus der wirtschaftlichsten Quelle wird es zu einer Kreislaufwirtschaft, die sowohl Wasserstoff als auch Kohlenstoff wiederverwendet und neu einsetzt, gleichzeitig Kosten senkt und Einnahmen generiert. Das Erreichen von Netto-Null wird ohne CCUS praktisch unmöglich sein. Im Kampf gegen den Klimawandel haben die Hubs für die Kohlenstoffabscheidung das Potenzial, einen entscheidenden Beitrag zu leisten.