5 minute read
Das Northern Lights-Projekt
KOHLENDIOXIDABSCHEIDUNG UND -SPEICHERUNG ZUR REDUZIERUNG VON TREIBHAUSGASEN
Eine Flotte von CO2-Spezialfrachtern ist erforderlich, um CCS auf See optimal zu verwirklichen. Die Kohlendioxidabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) ist ein grundlegendes Element der Entkarbonisierung unserer Welt. Bei diesen Prozessen wird Kohlendioxid (CO2) aus großen Industrieanlagen über Pipelines oder auf Schiffen transportiert und (in der Regel unterirdisch) eingelagert, um zu verhindern, dass es in die Atmosphäre gelangt. Dieses Verfahren spielt für die Energiewende eine wichtige Rolle: Mit erneuerbaren Energien alleine lassen sich die internationalen Energie- und Klimaziele sowie ein Stopp der Emission von Treibhausgasen nicht erreichen, wofür zum einen der langsame Übergang zu grüneren Energien im Energiemix verantwortlich ist. Zum anderen kann Kohlendioxid bei Prozessen emittiert werden, die nichts mit dem Energieverbrauch zu tun haben, etwa bei der Zementherstellung. Die Orte, an denen Kohlendioxid sicher gespeichert werden kann, befinden sich in der Regel nicht in den Regionen, in denen es erzeugt wird. Die OffshoreSpeicherung scheint ungeachtet der damit verbundenen Komplexität im Vergleich zur Onshore-Speicherung, bei der es oft zum Widerstand der örtlichen Bevölkerung kommt, an Unterstützung zu gewinnen. Zum Überwinden der Entfernung zwischen Emissions- und Speicherort gibt es zwei Möglichkeiten: den Transport per Schiff oder per Pipeline. Der Transport auf dem Seeweg ist bei kleineren Volumen und langen Strecken die wirtschaftlichere Option, während Pipelines für große Mengen und Entfernungen von unter 700 km am besten geeignet sind. Bei einem an Bedeutung gewinnenden Prozess wie der CCS erfordert der Transport auf dem Seeweg auch einen kleineren anfänglichen Kapitalaufwand, weshalb der Schiffstransport der anfänglich kleinen CO2-Mengen zu den wenigen verfügbaren Lagerstätten bevorzugt wird.
Wie baut man ein Kohlendioxidschiff?
Es gibt drei Arten von Tankstrukturen für Flüssiggas-Transportschiffe: vollständig unter Druck, Niedrigtemperatur (Atmosphärendruck) und halbgekühlt (halb unter Druck). Flüssig-CO2 kann nur bei einer Kombination von niedriger Temperatur mit Drücken weit über dem Atmosphärendruck bestehen. Daher sollte ein CO2-Frachttank entweder ein Drucktank oder halbgekühlt sein. Der halbgekühlte Typ einschließlich der wenigen existierenden CO2-Frachter soll der Kombination aus Temperatur- und Druckbedingungen Rechnung tragen, die für ein im flüssigen Zustand gespeichertes und transportiertes Gas notwendig ist. Schiffskonstrukteure ziehen diesen Typ vor, weil damit größere und kostengünstigere Schiffe gebaut werden können. Der Frachttank muss auf ca. -54 °C /6 bar bis -50 °C /7 bar ausgelegt sein. Dieser Wert liegt in der Nähe des „Tripelpunkts“ von CO2, bei dem Gas, Flüssigkeit und Feststoffe gleichzeitig vorhanden sind. Die Technik ist heute aber
CO2-Abscheidung
Abscheidung aus industriellen Anlagen Komprimiert und zwischengelagert
Dauerhaft gelagert
CO2 erhalten und zwischengelagert Per Pipeline vor die Küste transportiert Dauerhafte Lagerstätte Transport (2500–3000 m unter Komprimiertes CO2 dem Meeresboden) wird auf Schiffen transportiert
Flüssig-CO2
Flüssig-CO2
noch nicht so weit, dass diese Bauweise effizient und sicher implementiert werden kann. Derzeit operieren CO2-Frachter mit einem höheren Druck und bei ca. -20°C. Sie transportieren Flüssig-CO2 für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie unter Druck stehende Produkte wie Feuerlöscher. Für die Festigkeit und Zähigkeit dieser dickwandigen Druckbehälter bei Temperaturen unter null ist Nickel von grundlegender Bedeutung.
Was ist Northern Lights?
Ungeachtet der diversen Herausforderungen werden heute immer mehr CCS-Projekte realisiert. Northern Lights ist die Transport- und Speicherkomponente des Longship-Projekts, das von der norwegischen Regierung gefördert und unterstützt wird und mit dem CO2 aus industriellen Quellen im Südosten Norwegens (Brevik und Oslo) abgeschieden werden soll. Mit Aufnahme des Betriebs im Jahr 2024 wird Northern Lights (ein Gemeinschaftsunternehmen von Equinor, Shell und Total) das erstegrenzübergreifende Open-Source-CO2-Transport- und Speicherinfrastrukturnetz überhaupt sein. Abgeschiedenes CO2 wird per Schiff zu einem Onshore-Terminal an der norwegischen Westküste und von dort per Pipeline zu einer untermeerischen OffshoreLagerstätte in der Nordsee transportiert. Die Onshore-Zwischen-speicherung des Flüssiggases gewähr-leistet einen konstanten Fluss in die Pipeline und den Meeresboden und ist einer Zuleitung mit zahlreichen Unterbrechungen vorzuziehen, wie dies ohne dieses Onshore-Terminal der Fall wäre.
In der ersten Betriebsphase baut Northern Lights derzeit zwei 130m lange CO2-Spezialfrachter mit einer Kapazität von 7500m3. Darin wird das abgeschiedene und verflüssigte CO2 von mehreren Emittenten zur OnshoreZwischenspeicherstätte transportiert, bevor es per Pipeline an einen 100 km von der Küste entfernten Ort geleitet und 2600 m unter dem Meeresboden dauerhaft gelagert wird. In der ersten Phase sollen nach und nach bis zu eineinhalb Millionen Tonnen pro Jahr unter dem Meeresboden gelagert werden. Das entspricht der Menge, die mit den beiden Schiffen jährlich befördert werden kann.
Für dieses Konzept unverzichtbar: Nickel
Weil es nur wenige CO2-Spezialfrachter gibt, mussten sich Ingenieure und Schifffahrts-Klassifikationsgesellschaften für die Konstruktion der beiden Northern Lights-Frachter auf das KonstruktionsDie geplante CCS-Wertschöpfungskette auf See von der Emission bis zur Einlagerung unter dem Meer.
An Standorten im südöstlichen Norwegen emittiertes CO2 wird per Schiff zu einer OnshoreZwischenspeicherstätte transportiert, bevor es per Pipeline zu einer untermeerischen Offshore-Lagerstätte in der Nordsee befördert wird. material für die Druckbehälter an Bord einigen. Es musste einfach herzustellen und in der Lage sein, einem hohen Druck und niedrigen Temperaturen zu widerstehen. Die Entscheidung fiel auf einen 50 mm dicken Druckbehälterstahl P690QL2 (EN 10028-6, Typ 1.8888) mit einem Nickelanteil von 2,5 %. Die beiden Druckbehälter auf jedem Schiff werden bei 15 bar und -26 °C betrieben, also Werten, die aus Sicherheitsgründen weit vom Tripelpunkt entfernt sind. Das bedeutet ca. 3000 Tonnen Stahl, die 75 Tonnen Nickel enthalten.
Die CCS-Wertschöpfungskette besteht ferner aus folgenden Komponenten:
• Einer Onshore-Zwischenspeicherung: 12 Druckbehälter mit einer Gesamtkapazität von 8250 m3. Auch hier wird
Nickel benötigt, um dem Druck und der niedrigen Temperatur standzuhalten.
Das gesamte Tanklager umfasst 2000
Tonnen Druckbehälterstahl P460ML1 (EN 10028-5) und P355NL1 (EN 100283), der bis zu 0,5 % Nickel enthält. • Einer 100 km langen Pipeline mit einem
Außendurchmesser von 323,8 mm für das CO2 im flüssigen Zustand. Also gilt auch hier, dass hoher Druck mit einer niedrigen Temperatur gepaart wird. Die
Pipeline verläuft auf dem Meeresboden bis zu dem Ort, an dem das CO2 in eine geologische Lagerstätte 2,6 km unter dem Meeresboden injiziert wird. Die Pipeline besteht aus DNV 450 FPDSRohrleitungsstahl (ähnlich wie API 5L X65) mit 0,5 % Nickel. Bei einer Stärke von ca. 16 mm, wie sie der Großteil der Pipeline aufweist, bedeutet das ca. 13.000 Tonnen Stahl, die 65 Tonnen Nickel enthalten.
• Das Management einer so langen
Pipeline in einer Offshore-Umgebung erfordert, dass in einem Hauptstrang mehrere Nebenröhren gebündelt werden. Die kleinen Röhren im
Hauptstrang enthalten die Hydraulik für die Fernsteuerung von Ventilen und
Chemikalien. Diese Röhren mit einer
Wandstärke von nur 1,42 mm sind nach der Installation schwer zugänglich und müssen gegen Salzwasser beständig sein. Aus Resilienzgründen werden sie aus Superduplex-Edelstahl des Typs 2507 (S32750) gefertigt. Ein 35 km langer Hauptstrang mit vier 2507-Röhren entspricht ca. 10 Tonnen Nickel. Dem Northern Lights-Modell zufolge wird CCS bis 2024 Wirklichkeit werden. Ca. 150 bis 200 Tonnen Nickel sind erforderlich, um auf diese Weise 1,5 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr abzuscheiden und zu speichern. Wer mit CCS und anderen Technologien hoch gesteckte Klimaziele erreichen will, ist zweifellos auf Nickel angewiesen.
NORTHERN LIGHTS
PROJEKTKARTE
Das Northern Lights-Konsortium ist für Transport und Lagerung zuständig Onshore-Anlage im Industriegebiet Naturgassparken bei Bergen
Fortum Oslo Varme Müllheizkraftwerk
NorcemZementwerk
