Mit Direct Air Capture zur Klimaneutralität

Um die Klimaziele zu erreichen, werden in zahlreichen Szenarien und Strategien sogenannte negative Emissionen diskutiert. Sobald Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre entnommen und dauerhaft gebunden wird, ist von negativen Emissionen die Rede. Als eine mögliche Technologie gilt die direkte Entnahme von CO2 aus der Umgebungsluft. Sie wird Direct Air Capture (DAC) genannt, im Falle einer anschließenden unterirdischen Speicherung auch Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS).

In ihrem referierten Artikel analysieren Simon Block und PD Dr. Peter Viebahn aus dem Forschungsbereich Sektoren und Technologien am Wuppertal Institut sowie Prof. Dr.-Ing. Christian Jungbluth vom NOWUM-Energy Institute der Fachhochschule Aachen den Einsatz eines "Niedertemperatur"-DAC-Verfahrens in mehreren Fallstudien für Nord-, Mittel- und Süddeutschland. Dazu betrachteten sie insbesondere den Ressourcenverbrauch (Energie, Wasser und Fläche) und die Kosten, die bei einer Entnahme und Speicherung von 20 Megatonnen CO2 pro Jahr entstehen würden. Sie fanden heraus, dass vor allem die Erzeugung der großen Mengen an Strom und der Wärme, die für den Einsatz von DAC benötigt werden, zu einem hohen Flächenbedarf führt. Rund 46 Prozent des elektrischen Energiebedarfs lassen sich demnach auf den Betrieb von Luftwärmepumpen mit Strom aus Photovoltaik oder Windenergie zurückführen, die den Wärmebedarf des DAC-Prozesses decken. Insgesamt würden die DAC-Anlagen 1,4 Prozent des gesamten deutschen Strombedarfs in 2045 verursachen.
Aus diesem Grund und wegen des niedrigen DAC-Temperaturniveaus von 100 Grad Celsius sehen die Autoren insbesondere bei der Nutzung bestehender Abwärme eine Möglichkeit, den elektrischen Energiebedarf zu reduzieren. Jedoch machen vor allem die Investitionskosten für die DAC-Anlage mit mehr als 60 Prozent einen Großteil der CO2-Entnahmekosten aus.
Die Autoren errechneten spezifische Kosten von 125 bis 138 Euro pro entnommener Tonne CO2. Werden der Transport und die Speicherung des CO2 in geologischen Lagerstätten unter der Nordsee berücksichtigt, erhöhen sie sich auf 161 bis 176 Euro pro Tonne CO2. Damit liegen die Kosten etwa in der Größenordnung des für 2030 prognostizierten Preises von 160 Euro pro Tonne CO2 im Emissionshandelssystem der Europäischen Union.

Da es bisher weltweit jedoch nur wenige kleine DAC-Anlagen gibt, sind alle Annahmen und die resultierenden Ergebnisse mit hohen Unsicherheiten verbunden. Die Autoren zeigen daher weiteren Forschungsbedarf auf und skizzieren ein Forschungsprogramm für DAC, mit dem insbesondere die Implikationen für das Energiesystem aufgezeigt und eine ganzheitliche Bewertung einer zukünftigen Umsetzung in Deutschland erfolgen sollte.

Der Artikel entstand im Rahmen des Projekts "iNEW 2.0 – Inkubator Nachhaltige Elektrochemische Wertschöpfungsketten" und ist im nachfolgenden Link in englischer Sprache (Open Access) abrufbar.