TY - THES

T1 - Techno - Ökonomische Bewertung potenzieller Carbon Capture and Utilization (CCU) - sowie Carbon Capture and Storage (CCS) - Maßnahmen für die ROHRDORFER ZEMENT GmbH in Gmunden

AU - Ritter, Rene

N1 - gesperrt bis 18-09-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die Europäische Kommission hat im Februar 2024 vorgeschlagen, die Netto-Gesamttreibhausgasemissionen bis 2040 um 90% gegenüber 1990 zu reduzieren. Da die Zementindustrie etwa 4% der Treibhausgasemissionen in Europa verursacht und ein großer Teil dieser Emissionen unvermeidbar ist, sind Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)-Maßnahmen erforderlich, um diese Ziele zu erreichen. Die Forschungsfragen beinhalten die Mindestanforderungen an die CO2-Reinheit sowie die erforderlichen Druck- und Temperaturbedingungen für den Pipeline-Transport. Ziel der Arbeit ist es, einen Kompromiss zwischen den Anforderungen der Emittenten, Pipeline-Betreiber, Speicheranlagen und Nutzern zu finden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, die kostengünstigste Lösung zur CO2-Reduktion für das Zementwerk in Gmunden zu finden. Für die Bewertung wurden verschiedene CO2-Abscheidungstechnologien in vier Szenarien betrachtet. Verglichen werden die Investitions- und Betriebskosten von Oxyfuel-Technologie, Aminwäsche, Membranabscheidung und Pressure Swing Adsorption (PSA) + kryogener Abscheidung. Kurzbeschreibung der Szenarien: ¿Szenario 1: Öffentliches Netz; CO2¿Onshore Speicherung ¿Szenario 2: Pipelinebau nach Atzbach-Schwanenstadt (ca. 20 km); CO2¿Onshore Speicherung ¿Szenario 3: Pipelinebau nach Burghausen (ca. 85 km); CO2 für Carbon Capture and Utilization (CCU) verwendet ¿Szenario 4: Pipelinebau nach Burghausen (ca. 85 km); Anschluss an öffentliches Netz ab Burghausen und anschließende CO2¿Onshore/Offshore Speicherung Im ersten Szenario wird das abgeschiedene CO2 am Werksgelände in ein öffentliches Netz mit entfernungsunabhängigem Tarif eingespeist und Onshore gespeichert. Im zweiten Szenario baut und betreibt die ROHRDORFER ZEMENT GmbH eine Pipeline zum 20 km entfernten Atzbach-Schwanenstadt für Onshore-Speicherung. Szenario drei beinhaltet den Bau einer Pipeline zum 85 km entfernten Burghausen. Im vierten Szenario wird ebenfalls eine Pipeline nach Burghausen gebaut und das CO2 anschließend in ein öffentliches Netz eingespeist und Onshore/Offshore gespeichert. Die Präsenz von Verunreinigungen im abgeschiedenen CO2 beeinflusst den sicheren Transport in der CCUS-Kette erheblich. Besonders kritisch sind geringe Anteile an O2, H2O und vor allem NOx, da NO2 die Korrosivität des Systems stark erhöht und unerwünschte Reaktionen verursacht. Ein deutscher Standard (DVGW C260) wird derzeit entwickelt, um diese Herausforderungen zu adressieren. Die kostengünstige Reduktion von CO2-Emissionen erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Politik, Industrie, Wissenschaft und Zivilgesellschaft. Am günstigsten wären die Kosten bei einem Transport nach Burghausen und der dortigen CO2-Nutzung. Allerdings scheint dieses Szenario fragwürdig, da es für die Anerkennung im EU-Emissionshandel notwendig ist, dass das CO2 langfristig in Produkten gebunden bleibt. Daher wird eine zukünftige Onshore-Speicherung in Österreich als ideal angesehen. Sollte dafür keine rechtliche Grundlage geschaffen werden, könnte eine Speicherung in Deutschland oder Dänemark über ein öffentliches Netz mit distanzunabhängigem Tarif (Szenario 1) erforderlich sein. Ein klares politisches Engagement zur CO2-Abscheidung und der Aufbau entsprechender Infrastruktur sind entscheidend, um die EU-Klimaziele bis 2040 zu erreichen.

AB - Die Europäische Kommission hat im Februar 2024 vorgeschlagen, die Netto-Gesamttreibhausgasemissionen bis 2040 um 90% gegenüber 1990 zu reduzieren. Da die Zementindustrie etwa 4% der Treibhausgasemissionen in Europa verursacht und ein großer Teil dieser Emissionen unvermeidbar ist, sind Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)-Maßnahmen erforderlich, um diese Ziele zu erreichen. Die Forschungsfragen beinhalten die Mindestanforderungen an die CO2-Reinheit sowie die erforderlichen Druck- und Temperaturbedingungen für den Pipeline-Transport. Ziel der Arbeit ist es, einen Kompromiss zwischen den Anforderungen der Emittenten, Pipeline-Betreiber, Speicheranlagen und Nutzern zu finden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, die kostengünstigste Lösung zur CO2-Reduktion für das Zementwerk in Gmunden zu finden. Für die Bewertung wurden verschiedene CO2-Abscheidungstechnologien in vier Szenarien betrachtet. Verglichen werden die Investitions- und Betriebskosten von Oxyfuel-Technologie, Aminwäsche, Membranabscheidung und Pressure Swing Adsorption (PSA) + kryogener Abscheidung. Kurzbeschreibung der Szenarien: ¿Szenario 1: Öffentliches Netz; CO2¿Onshore Speicherung ¿Szenario 2: Pipelinebau nach Atzbach-Schwanenstadt (ca. 20 km); CO2¿Onshore Speicherung ¿Szenario 3: Pipelinebau nach Burghausen (ca. 85 km); CO2 für Carbon Capture and Utilization (CCU) verwendet ¿Szenario 4: Pipelinebau nach Burghausen (ca. 85 km); Anschluss an öffentliches Netz ab Burghausen und anschließende CO2¿Onshore/Offshore Speicherung Im ersten Szenario wird das abgeschiedene CO2 am Werksgelände in ein öffentliches Netz mit entfernungsunabhängigem Tarif eingespeist und Onshore gespeichert. Im zweiten Szenario baut und betreibt die ROHRDORFER ZEMENT GmbH eine Pipeline zum 20 km entfernten Atzbach-Schwanenstadt für Onshore-Speicherung. Szenario drei beinhaltet den Bau einer Pipeline zum 85 km entfernten Burghausen. Im vierten Szenario wird ebenfalls eine Pipeline nach Burghausen gebaut und das CO2 anschließend in ein öffentliches Netz eingespeist und Onshore/Offshore gespeichert. Die Präsenz von Verunreinigungen im abgeschiedenen CO2 beeinflusst den sicheren Transport in der CCUS-Kette erheblich. Besonders kritisch sind geringe Anteile an O2, H2O und vor allem NOx, da NO2 die Korrosivität des Systems stark erhöht und unerwünschte Reaktionen verursacht. Ein deutscher Standard (DVGW C260) wird derzeit entwickelt, um diese Herausforderungen zu adressieren. Die kostengünstige Reduktion von CO2-Emissionen erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Politik, Industrie, Wissenschaft und Zivilgesellschaft. Am günstigsten wären die Kosten bei einem Transport nach Burghausen und der dortigen CO2-Nutzung. Allerdings scheint dieses Szenario fragwürdig, da es für die Anerkennung im EU-Emissionshandel notwendig ist, dass das CO2 langfristig in Produkten gebunden bleibt. Daher wird eine zukünftige Onshore-Speicherung in Österreich als ideal angesehen. Sollte dafür keine rechtliche Grundlage geschaffen werden, könnte eine Speicherung in Deutschland oder Dänemark über ein öffentliches Netz mit distanzunabhängigem Tarif (Szenario 1) erforderlich sein. Ein klares politisches Engagement zur CO2-Abscheidung und der Aufbau entsprechender Infrastruktur sind entscheidend, um die EU-Klimaziele bis 2040 zu erreichen.

KW - Zementindustrie

KW - Zementproduktion

KW - CO2-Reduktion

KW - Kohlenstoffabscheidung

KW - Kohlenstofftransport

KW - Kohlenstoffspeicherung

KW - CCU

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KW - CCUS

KW - Nachhaltigkeit

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KW - Cement Production

KW - CO2 Reduction

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KW - CCU

KW - CCS

KW - CCUS

KW - Sustainability

M3 - Masterarbeit

ER -