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Rauchgaswäsche
Abbildung 1: Kehrichtverbrennungsanlage Linth (Bildquelle).
Mit der Rauchgaswäsche wird CO2 aus den Abgasen von Verbrennungsanlagen abgeschieden. Das am meisten verbreitete Verfahren dazu, ist die Amin-Wäsche. Ihr Vorteil ist, dass sie bei bestehenden Verbrennungsanlagen nachgerüstet werden kann und keine Eingriffe in den eigentlichen Verbrennungsprozess notwendig sind.
Bei der Amin-Wäsche wird das CO2 in einer nachgeschalteten Abgaswäsche mittels einer wässrigen Aminlösung aus dem Rauchgas des Kraftwerks entfernt. (Post-Combustion). Ein bedeutender Vorteil der Amin-Wäsche ist, dass die dafür benötigten Anlagen bei bestehenden Verbrennungsanlagen nachgerüstet werden können und keine Eingriffe in den eigentlichen Verbrennungsprozess notwendig sind. Die Amin-Wäsche wird heute schon in grossem Massstab zur Reinigung von Erdgas verwendet und wird auch vereinzelt in Wärmekraftwerken eingesetzt.
In einer Branchenvereinbarung mit dem Bund haben sich die schweizerischen Kehrichtverwertungsanlagen verpflichtet, bis 2030 mindestens eine Anlage zur CO2-Abscheidung in Betrieb zu nehmen. Ein entsprechendes Pilotprojekt für die KVA-Linth wurde initiiert. Für die Nachrüstung von Kehrichtverbrennungsanlagen und anderen Wärmekraftwerken eignet sich insbesondere die Amin-Wäsche, weshalb sich die die folgenden Betrachtungen auf dieses Verfahren beziehen.
Potenzial
Nach erfolgtem Ersatz der fossilen Energieträger wird in den schweizerischen Wärmekraftwerken mit Holz, Müll und Biogas geheizt (vgl. https://georgschwarz.ch/waermekraftwerke/). Dafür werden 1,3 Mt/a Holz, 2,2 Mt/a fossiler Müll, 1,9 Mt/a Biomüll, 0,1 Mt/a Klärschlamm und 0,1 Mt/a Biogas verbrannt. Beim Verbrennen von 1 kg Holz werden rund 1,8 kg CO2 freigesetzt, beim Müll und Klärschlamm sind es 1,1 kg CO2/kg und beim Biogas 2,0 kg/m3 CO2. Insgesamt entstehen in den schweizerischen Wärmekraftwerken 7,0 Mt CO2. Hinzu kommen 0,8 Mt CO2 aus Pyrolysegas, alles zusammen 7,8 Mt CO2.
Energiebedarf und Kosten
Die Amin-Wäsche benötigt für die Abscheidung von 1 kg CO2 1,1 kWh Wärme (in Form von Dampf) und 0,3 TWh Strom (vgl. Karpf, R & Dütge, V., 2016, Tab. 7). Hinzu kommen 0,1 kWh für die Kompression des CO2. Unter Berücksichtigung der schweizerischen Situation entspricht dies einem Strombedarf von 1,2 kWh/kg CO2.
Die Amin-Wäsche hat einen Abscheidegrad von 90%. Folglich können von den anfallenden 7,8 Mt CO2 7,0 Mt CO2 abgeschieden werden. Die dafür benötigte Strommenge beläuft sich auf 8,4 TWh/a.
Für die Abschätzung der Kosten der CO2-Abscheidung wurde auf die Angaben einer Kostenstudie des International CCS Knowledge Centers abgestützt. Dort wird als Beispiel die Nachrüstung einer CO2-Abscheideanlage in einem kanadischen Kohlekraftwerk mit einer Jahresproduktion von 2,2 Mt CO2 aufgeführt (vgl. Table 7.4). Als Kosten für die Nachrüstung werden 968 Mio. CAD angegeben (vgl. Table 8.1). Bei einem Kurs von 1,4 CHF/CAD ergeben sich spezifische Investitionskosten von 314 CHF/t CO2. Die Betriebskosten belaufen sich auf 7,1 CHF/t CO2 (vgl. Table 8.3) und die Kapitalkosten bei einem Realzins von 1,6% und einer Betriebsdauer von 20 Jahren auf 18,5 CHF/t CO2. Der für die Abscheidung benötigte Strombedarf beläuft sich im vorliegenden konkreten Fall je nach Kraftwerksleistung zwischen 1,1 MWh/t CO2 und 1,4 MWh/t CO2 (vgl. Table 7.4).
Die Kosten für die Abscheidung der oben genannten CO2-Menge von 7,0 Mt betragen 179 Mio. CHF/a. Hinzu kommen die variierenden Kosten für die benötigte Strommenge von 8,4 TWh/a.
Akzeptanz
Die gesellschaftliche Akzeptanz der CO2-Abscheidung bei den Wärmekraftwerken kann als hoch eingeschätzt werden. Dies weil die benötigten Abscheideanlagen relativ kompakt sind und zudem an den bestehenden Standorten erstellt werden.
Hingegen sind die politische Rahmenbedingungen noch nicht geklärt. Insbesondere fehlt eine nationale Strategie, welche mit entsprechenden Anreizen die Finanzierung der entstehenden Zusatzkosten regelt. Aus diesen Gründen wurde z.B. im Rahmen des geplanten Neubaus der KVA Zuchwil auf die Realisierung einer CO2-Abscheideanlage verzichtet (KEBAG Zuchwil).