Klimawandel Wettlauf um die weiße Kohle

Die Welt wartet auf CO2-arme Kohlekraftwerke. Deutsche Forscher und amerikanische Klimapolitiker müssen sich beeilen: Der echte Durchbruch könnte sonst aus China kommen

Fünf Prozentpunkte. Das ist das Ziel von Ewald Pfaff und Malte Förster. Fünf Prozent Effizienzverlust, das wäre ziemlich gut. Bis jetzt sind es zehn. Und diese zehn Minuspunkte sind der Hauptgrund, warum es noch dauern wird, bis ein Kohlekraftwerk ans Netz geht, das dem Klima nicht schadet. Den Verlust zu mindern, so wie es Pfaff und Förster an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen anstreben, hat Bedeutung für die ganze Welt. Nicht bloß für Kraftwerksbauer, sondern für ganze Staaten, Volkswirtschaften, Klimaziele. Von Aachen über Kyoto und Kopenhagen bis China – es geht um sehr viel Kohle.

Alle großen Energiekonzerne arbeiten an Verfahren, den billigen Brennstoff Kohle sauberer zu verfeuern, den Klimaschädling Kohlendioxid einzufangen und unter der Erde zu verstauen. CCS nennen sich solche Technologien: Carbon Capture and Storage. Die erste kleine Pilotanlage für ein CO₂-armes Kraftwerk hat Vattenfall im vergangenen Jahr in der Lausitz in Betrieb genommen.

Doch egal, wie man es anstellt, immer sinkt der Wirkungsgrad des Kraftwerks. Um eben diese zehn Prozentpunkte. Die Technik katapultiert damit die Effizienz der Stromerzeugung zurück auf den Stand der achtziger Jahre. Für die gleiche Menge Strom muss mehr Kohle verbrannt werden, die Betriebskosten steigen – und der Kohlestrom büßt seinen Preisvorteil ein. Und weil es immer noch kaum etwas kostet, CO₂ in die Luft zu pusten, beeilen sich die Konzerne nicht besonders, die Technik reif für den Einsatz zu machen.

Neben technischen und wirtschaftlichen Schwierigkeiten nennen die Energieunternehmen gern ein politisches Hindernis: Solange die Deponierung des Treibhausgases nicht geregelt sei, ergebe es keinen Sinn, dessen Abscheidung voranzutreiben. Das Argument dürfte bald entfallen, derzeit beraten Bundestag und Bundesrat über ein entsprechendes Gesetz. Die Debatte ist hitzig; Kritiker fürchten, dass die CCS-Technik die fossile Energiepolitik zementiert und den Weg in eine wirklich grüne Zukunft mit erneuerbaren Energien versperrt.

Auch wenn an dem Gesetzentwurf einiges zu kritisieren ist (vor allem, dass die Konzerne die Verantwortung für die CO₂-Deponien schon 30 Jahre nach der Stilllegung kostenlos an die Bundesländer übertragen können): Hätten die Energieversorger ein Argument weniger, bei der CCS-Entwicklung herumzutrödeln, wäre das eine gute Sache.

Denn selbst wenn Deutschland in absehbarer Zeit ohne Kohle und damit ohne Kohlendioxid-Abscheidung zurechtkäme, wäre es ökologisch und ökonomisch klug, die Technik einsatzbereit zu machen. Andere Länder sind nämlich wesentlich weiter von einer grünen Zukunft entfernt, und Kohle ist fast überall auf der Welt reichlich vorhanden.

CCS zu fördern könnte Wirtschaftsförderung, Klimaschutz und Entwicklungshilfe in einem sein. Polen zum Beispiel erzeugt 95 Prozent seines Stroms mit Kohle, werde aber von 2020 an ohne weitere Ausnahmeregelungen die Klimaziele der EU einhalten, behauptete der polnische Klimabotschafter Janusz Reiter vergangene Woche in der ARD. Wie das gehen soll? »Es muss eine Zukunft geben für die Kohle, aber keine Zukunft für CO₂.« Im selben Dilemma stecken China, Indien und Indonesien, Russland, Kasachstan und die Ukraine, Australien, Südafrika und die USA – ein riesiger Markt für Reinemachtechnik aus Deutschland.

Ewald Pfaff und Malte Förster wollen jetzt in Aachen das größte technische Problem lösen. Im Projekt Oxycoal-AC versuchen sie zusammen mit Kollegen von sechs Instituten, den Effizienzverlust zu verringern. Bezahlt wird das Unterfangen vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen der Cooretec-Initiative (das Kürzel steht für »CO₂-Reduktions-Technologien«) und von Unternehmen, darunter die Energiekonzerne RWE und E.on.

Die Lösung soll in einem schwarzen Pulver stecken, Barium ist drin, auch Strontium, Kobalt und Eisen. Ein Mitarbeiter füllt die feinen Krümel in einen Gummischlauch, in dem ein Metallstab steckt, und versenkt das Ganze in einer milchigen Brühe, die in einem Apparat herumschwappt. Dann klappt er die Tür des Geräts zu. »Wir erhöhen jetzt den Druck der Flüssigkeit«, erklärt Pfaff vom Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau. »Dadurch wird das Pulver zu einem Röhrchen gepresst.« Die Röhren werden dann in einer Art Töpferofen gebrannt – fertig ist die Keramikmembran.

Das Tolle daran: Die Membran kann Sauerstoff aus der Luft abscheiden. Der wird für eines der Verfahren gebraucht, mit dem CO₂-arme Kraftwerke arbeiten könnten, den Oxyfuel-Prozess. Bisher gewinnt man Sauerstoff, indem man Luft stark abkühlt und in ihre Bestandteile zerlegt. So macht das auch Vattenfall in seiner Lausitzer Pilotanlage Schwarze Pumpe. Das kostet Energie, ein großer Teil der zehn Minuspunkte geht auf das Konto der Kühlung. Pfaff ist überzeugt: »Etwa fünf Punkte können wir mit der Membran wieder reinholen.«

Im Sommer wird Malte Förster vom Institut für Wärme- und Stoffübertragung die Röhrchen in einem Versuchskraftwerk testen. Es steht zwischen Mensa und Hauptgebäude auf dem Aachener Campus im ehemaligen Heizkraftwerk der RWTH. Aber mit der Membran ist es noch nicht getan. Auch Brenner, Turbinen und Regelungstechnik müssen angepasst werden, damit die Verbrennung in der Sauerstoff-Rauchgas-Mischung funktioniert. Dafür ist Förster zuständig.

Das Interesse an der Membran ist bereits groß. So beteiligt sich die Linde AG an dem Projekt, einer der führenden Anbieter von Industriegasen und Anlagen zur Luftzerlegung durch Kühlung. Vattenfall ist ebenfalls hellhörig geworden. Hubertus Altmann, Leiter der Kraftwerkstechnik, sagt: »Das ist eine wichtige Arbeit, wir setzen darauf.« Die Membran aus Aachen könnte Schwung in die CCS-Branche bringen.

Auch aus dem Ausland kommen positive Signale: Der Nobelpreisträger und neue US-Energieminister Steven Chu plant, das FutureGen-Projekt wiederzubeleben. Vor einem Jahr noch hatte die Regierung Bush das Vorzeigeprojekt gestoppt, mit dem Argument, die Kosten hätten sich verdoppelt. Nun befand das Government Accountability Office, eine Art Rechnungshof: Tatsächlich sind sie nur um knapp 40 Prozent gestiegen, die Vorgängerregierung hatte es beim Vergleich mit der Inflation nicht so genau genommen. Dieser Rechenfehler – es geht um 500 Millionen Dollar – könnte durchaus Absicht gewesen sein. Die New York Times berichtet von Hinweisen, dass die alte Regierung nach Gründen suchte, um das FutureGen-Projekt zu kippen . Ein gutes Beispiel dafür, dass es bei CCS immer auch um zwei Dinge geht: politischen Willen und Geld.

Nun könnte die neue Klimapolitik von Barack Obama zusammen mit der wissenschaftsfreundlichen Linie von Chu der CO₂-Abscheidung Auftrieb geben. Das Geld dafür könnte aus dem US-Konjunkturpaket kommen: Das Energieministerium erhält in diesem Jahr 1,6 Milliarden Dollar extra.

Australien, der größte Kohleexporteur der Welt, hat soeben das Global Carbon Capture and Storage Institute (GCCSI) gegründet. Es soll CCS-Projekte weltweit koordinieren und beschleunigen. Bis zu 50 Millionen Euro will die australische Regierung jährlich in das Projekt stecken, zwanzig Nationen und mehr als vierzig Unternehmen haben ihre Unterstützung zugesagt. »Das ist ein mutiger Schritt von Premierminister Rudd. Ich denke, er hatte das ganze Gerede satt«, sagt der Institutschef Nick Otter, der vom französischen Kraftwerksbauer Alstom kommt. Auf dem G-8-Gipfel im Juli in Italien will Rudd für die CO₂-Abscheidung werben.

Der echte Durchbruch aber könnte aus einer ganz anderen Richtung kommen: China arbeitet an einem eigenen CCS-Projekt mit dem Namen GreenGen, bis 2015 soll ein Demonstrationskraftwerk mit 400 Megawatt Leistung laufen. Damit könnte China das erste Land überhaupt sein, das eine Anlage in dieser Größenordnung startet. RWE plant in Deutschland etwas vage für Ende 2014 oder Anfang 2015, Vattenfall will bis 2015 eine 250-Megawatt-Anlage bauen, das australische ZeroGen-Projekt peilt 2017 an. Wann die USA mit ihrem FutureGen-Unterfangen fertig werden, weiß niemand. »Ich wäre nicht überrascht, wenn das erste CCS-Kraftwerk der Welt in China stehen würde«, sagt Howard Herzog, Chef des CCS-Forschungsprogramms am Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Ausgerechnet China: der größte CO₂-Emittent der Welt, der 80 Prozent seines Stroms mit Kohle erzeugt, alle zehn Tage ein neues Kraftwerk ans Netz bringt und sich dabei wenig um die globale Erwärmung schert, mit dem Argument, man habe Aufholbedarf – erst die Wirtschaft, dann das Klima. Dieses Schmuddelkind der Klimapolitik also soll das weltweit erste CO₂-arme Kraftwerk zustande bringen?

Technisch sei das China durchaus zuzutrauen, sagt Malte Förster von der RWTH Aachen. »Im Westen heißt es oft, die Chinesen kommen. Falsch! Die sind längst da.« Förster, der selbst mit chinesischen Wissenschaftlern zusammenarbeitet, hat das Oxycoal-Projekt auf einer Konferenz in Wuhan vorgestellt. Dort forscht ein ehemaliger RWTH-Postdoc, der als Professor in seine Heimat zurückgekehrt ist. Auch der Membran-Mann Pfaff schätzt die Arbeit der chinesischen Kollegen: »In den Materialwissenschaften kommen inzwischen 70 Prozent der Veröffentlichungen aus China.« Zwar sagt die Masse allein nichts über die Qualität aus, aber klar ist: Es bewegt sich etwas.

Im vergangenen Jahr hat der staatliche Energiekonzern Huaneng eine Pilotanlage für die Rauchgaswäsche errichtet, die einen Teil des Abgases aus dem Pekinger Gaobeidian-Kraftwerk von Kohlendioxid befreit. Zwischen Ankündigung und Inbetriebnahme des Projekts vergingen gerade einmal neun Monate. Im Vergleich dazu kommen westliche Vorhaben nur im Schneckentempo voran.

Huaneng war auch am amerikanischen FutureGen-Projekt beteiligt. Als dieses gestoppt wurde, reagierte man in Peking demonstrativ genervt. »So etwas wird in China nicht passieren«, sagte Lu Xuedu, im Wissenschaftsministerium für globale Umweltangelegenheiten zuständig, dem Wissenschaftsmagazin Nature. »Wenn die chinesische Regierung sagt, wir machen etwas, dann machen wir das auch.« Propaganda, sicher. Aber mit einem wahren Kern: Chinas Politiker könnten mit ihrer Kompromisslosigkeit die CCS-Technik sehr schnell in die Tat umsetzen. Auch der MIT-Experte Herzog glaubt: »Es könnte dort leichter sein, eine Demonstrationsanlage zu bauen.«

Mehr noch: China könnte sogar ganz aus eigener Kraft eine industrielle Abgas-Waschanlage auf die Beine stellen, und zwar bevor deutsche oder amerikanische Unternehmen so weit sind. Damit könnte das Kohleland auf den Weltmarkt für grüne Technologien drängen. Immerhin hat das Reich der Mitte beste Kontakte in viele Entwicklungs- und Schwellenländer.

Auf den Fortschritt des chinesischen GreenGen-Projekts werden also die Australier von ZeroGen und die Amerikaner von FutureGen genauso schauen wie deutsche Energiekonzerne. In der Hafenstadt Tianjin haben die Bauarbeiten für die erste Stufe bereits begonnen. Schon Ende des Jahres soll das 250-Megawatt-Kraftwerk mit IGCC-Technik (Integrated Gasification Combined Cycle) fertig sein, zunächst ohne CO₂-Abscheidung. Bis 2015 soll ein IGCC-Kraftwerk mit 400 Megawatt folgen. Mehr ist derzeit von Chinas GreenGen-Planern nicht zu erfahren. »Ich darf Ihnen leider kein Interview geben«, schreibt der Forschungsingenieur Liu Yu in einer E-Mail. »Ich schlage vor, das irgendwann später im Jahr zu wiederholen, wenn die Luft rein ist.«

Über eines kann das vorgelegte Tempo jedoch nicht hinwegtäuschen: China plagen bei der großflächigen Einführung der CO₂-Abscheidung dieselben Probleme, um die auch im Westen kontrovers gestritten wird – nur in viel größerem Maßstab.

»Solange es nichts kostet, CO₂ auszustoßen, wird niemand in ein CCS-System investieren«, sagt Liu Hengwei, Gastwissenschaftler für Energiepolitik an der Harvard University. Dann bliebe es bei beeindruckend schnell gebauten Vorzeigeanlagen, womöglich unabhängig von ausländischer Technik. Viel wichtiger als technische Zusammenarbeit ist es deshalb, finanzielle Anreize zu schaffen. Etwa indem China in einen weltweiten Emissionshandel einbezogen würde. Reduktionsziele gelten für das Land bislang nicht.

Einzig der sogenannte Clean Development Mechanism (CDM) aus dem Kyoto-Protokoll bietet einen Anreiz: Wer für Klimaprojekte in Entwicklungsländern bezahlt, kann deren Einsparungen auf die eigenen Reduktionsziele anrechnen. China verdient bislang am meisten daran. Bis 2012 werden so wohl sieben Milliarden Dollar aus Europa dorthin fließen – noch ein Tropfen auf den heißen Stein. Andreas Oberheitmann, Direktor des Forschungszentrums für Internationale Umweltpolitik an der Tsinghua-Universität in Peking, plädiert dafür, den CDM auszubauen und auch Maßnahmen zur Abgaswäsche darüber zu vergüten.

Das Abkommen von Kyoto läuft 2012 aus. In diesem Herbst wird in Kopenhagen um einen Nachfolgevertrag gerungen, der Kampf um einen Kompromiss ist längst entbrannt: In Bonn streiten gerade auf Einladung der UN Vertreter von 182 Staaten über Formeln und Formulierungen. Es geht um politischen Willen und Geld – und um ganz viel Kohle.

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