Folgen des Klimawandels für die Natur, Gesellschaft und Politik

liezzy schrieb:ppb = 10^-9

also die amerikanische Billion. :D

Peter0167 schrieb:Werden Stickoxide nun schneller abgebaut? Ich habe da was von einer erhöhten Reaktivität infolge UV-Strahlung und anderen Einflüssen gelesen. Ist das tatsächlich der Grund?

Ja. Stickoxide werden relativ schnell in der Atmosphäre abgebaut bzw. ausgewaschen (-> Sauerer Regen), wobei der genaue Mechanismus recht komplex ist. Deswegen ist auch ihre Konzentration in der Atmosphäre gering (deutlich kleiner als von CO₂!) und man findet sie vorallem dort, wo Sie entstehen. Also in der Nähe von Dieselmotoren.

Deswegen kann sich die NO_X Konzentration in einer Stadt von Strasse zu Strasse unterscheiden.

Chemik schrieb:man findet sie vorallem dort, wo Sie entstehen. Also in der Nähe von Dieselmotoren.

Heute morgen habe ich gelesen, dass fast 40% der Stickoxidbelastung in Hamburg von der Schifffahrt verursacht werden. Und das obwohl die richtigen Dreckschleudern in Schutzzonen wie dem Hafen nur mit Marinediesel fahren, oder die Abgase filtern. Ist man dann raus aus der Schutzzone, wird auf Schweröl umgestellt, und der Dreck landet ungefiltert in der Atmosphäre.

Aber zunächst mal Danke für deinen Beitrag. Das Thema ist echt komplex, vielleicht sogar ein wenig chaotisch, und da hilft mir jedes noch so kleine Mosaiksteinchen, um meine Vorstellungen zu ordnen und auf eine solide Grundlage zu stellen.

Peter0167 schrieb:Heute morgen habe ich gelesen, dass fast 40% der Stickoxidbelastung in Hamburg von der Schifffahrt verursacht werden.

Laut NABU ist die Schifffahrt sogar der Hauptverursacher der Luftverschmutzung in ganz Europa.

Die Schifffahrt ist einer der Hauptverursacher von Luftverschmutzung in Europa. Ohne Gegenmaßnahmen werden die klima- und gesundheitsschädlichen Abgase von Kreuzfahrt- und Frachtschiffen im Jahr 2020 die Emissionen aller anderen Quellen in der EU übertreffen. Diese Abgasmengen müssen deutlich reduziert werden!

https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/verkehr/schifffahrt/index.html

Und das liegt offenbar daran, dass die Frachtschiffe der Binnenflotte teilweise völlig veraltet sind.

https://www.welt.de/wirtschaft/article188614625/Stickoxid-Debatte-Alt-und-kaum-nachruestbar-So-dreckig-sind-Binnenschiffe.html

@liezzy

Da du hier im Forum vermutlich DIE Koryphäe in Bezug auf Kraftwerkstechnik bist, frage ich dich einfach mal direkt nach deiner fachlichen Einschätzung.

Die Diskussionen um die CSS-Kraftwerke, bei denen Teile der CO₂-Emissionen mit hohem Energieaufwand herausgefiltert werden, und in riesigen unterirdischen Lagerstätten eingelagert werden sollen, gibt es ja schon seit vielen Jahren.

Nun habe ich von einer Weiterentwicklung dieser Technologie gehört, bei der auf eine Einlagerung verzichtet werden kann. Das CO₂ selbst dient als Arbeitsmittel, welches in einem geschlossenen Kreislauf zum Antrieb der Turbinen genutzt wird. Nur ein geringer (klimaneutraler) Anteil gelangt anschließend in die Atmosphäre, der größte Teil wird wieder in die Brennkammer geleitet und erneut genutzt.

https://www.torial.com/ralph.diermann/portfolio/261589

Nun aber errichtet das US-Startup Net Power in Texas ein weiteres - mit einer neuen Technik, die CCS doch noch zum Durchbruch verhelfen soll. "Wir werden kein Kohlendioxid in die Atmosphäre entlassen, keine Stickoxide und auch keine anderen Schadstoffe", sagt Unternehmenssprecher Walker Dimmig. Dabei werden die Kosten pro produzierte Kilowattstunde Strom laut Dimmig nicht höher sein als bei konventionellen Gas- und Dampfkraftwerken (GuD-Kraftwerken), der derzeit am wenigsten klimaschädlichen Form der fossilen Energieerzeugung.

Das Ganze hat dann sogar noch einen Wirkungsgrad, der bei knapp 60% liegt. Für mich klingt das fast zu phantastisch, um wahr (ohne Haken) zu sein. Was hältst du davon?

Hier habe ich noch ein Link, wo ein wenig mehr zur Technik steht:

https://aiomag.de/net-power-kraftwerk-faengt-bei-stromproduktion-co2-emissionen-ein-11478 (Archiv-Version vom 01.10.2020)

Dort heißt es auch, dass im nächsten Jahr bereits die ersten 300MW-Kraftwerke ans Netz gehen soll.

Damit müsste ich mich mal eingehend beschäftigen. Aber im Moment will mir nicht einleuchten, wie das CO2 in irgendeiner Form abgebaut werden kann und wie man gänzlich ohne Stickoxide oder Sulfate hinkommt. Denn wenngleich im Erdgas davon weniger drin ist als in Kohle, ist eben ein bisschen was drin. Rauchgasreinigung gäbe es auf verschiedenen Wegen, z. B. das leiten über saure und alkalische Wäscher (dann hat man das Zeug aber im Abwasser) und für die Stickoxide z.B. eine Dosierung von Ammoniak oder Harnstoff (siehe auch Ad Blue Dosierung bei LKWs).

liezzy schrieb:und wie man gänzlich ohne Stickoxide oder Sulfate hinkommt.

Naja, ich habe es so verstanden, dass hier nicht wie üblich die Umgebungsluft bei der Verbrennung genutzt wird (ca. 80% N-Anteil), sondern Sauerstoff und CO₂. D.h., die Stickoxide entstehen erst gar nicht, oder nur ganz geringe Mengen.

Was ich nicht kappiere ist, wenn 97% des CO₂ hinterher wieder in den (fast) geschlossenen Kreislauf zurückgeführt wird, dann braucht die Anlage doch so gut wie kein Erdgas mehr, wenn es erst mal am laufen ist, sondern nur noch Sauerstoff. Und dann frage ich mich, woher kommt dann letztlich die Nutzenergie und die Energie zum Betrieb des Kraftwerkes?

Peter0167 schrieb:https://www.torial.com/ralph.diermann/portfolio/261589

Wenn ich diesen Artikel richtig verstehe, will man als Umlaufmedium statt Dampf CO2 nehmen. So weit so gut. Nun ist aber der Dampfkreislauf in einem GuD ein mehr oder weniger geschlossenes System (quasi wie deine Heizung). Es gibt zwar Verluste, aber dennoch geschlossen. Die Rückleitung des heißen CO2 in die Brennkammer gibt es beim GuD auch, indem das heiße Abgas durch den Vorwärmer gejagt wird und damit der Dampf bereits vorgewärmt wird, so dass er im Kessel dann auf überkritischen Zustand gebracht wird. Meinem Verständnis nach ist der Unterschied zu einem normalen GuD, dass CCS betrieben wird.
Nun ist CCS meiner Ansicht nach nur eine Verlagerung des Problems. Denn soweit ich weiß, ist nicht sicher geklärt, ob das CO2, das man unter hohem Druck in ehemalige Erdgaslager pumpt, auch sicher dort bleibt. Mal abgesehen davon hat diese Methode u.U. etwas von Fracking, also evtl. eher den gegenteiligen Effekt.

Peter0167 schrieb:dass hier nicht wie üblich die Umgebungsluft bei der Verbrennung genutzt wird (ca. 80% N-Anteil), sondern Sauerstoff und CO2

Hab ich was überlesen? Das hab ich in dem Artikel nicht gelesen.

liezzy schrieb:Hab ich was überlesen? Das hab ich in dem Artikel nicht gelesen.

steht im zweiten Link:

In diesem Kraftwerk „brennt“ CO2

Der britische Ingenieur Rodney Allam, der eigentlich im Ruhestand ist, hat gemeinsam mit dem Energieversorger NET Power aus Durham, North Carolina, einen neuen Verbrennungszyklus entwickelt. Der Prozess ist nach dem Erfinder benannt. Der Allam-Zyklus soll mit gutem Wirkungsgrad und ohne Emissionen eine Revolution für die Umwelt einläuten.

Er kommt ohne Stickstoff und Wasserdampf aus und verwendet statt dessen fluides, überkritisches Kohlendioxid und reinen Sauerstoff.
Konventionelle Kraftwerke brennen mit Umgebungsluft, die zu rund 80 Prozent aus Stickstoff besteht. Dabei entsteht dann Stickstoffoxid im Verbrennungsprozess, das wiederum sauren Regen verursacht.

Unter dem Absatz ist auch eine prinzipielle Darstellung des Kreislaufs zu sehen, die bekomme ich aber irgendwie nicht kopiert.

Ich bin da zunächst man von der energetischen Seite rangegangen, und betrachte das als Black-Box. Hinein gelangt quasi nur reiner Sauerstoff und ein minimaler Anteil Gas (?), hinten raus kommen 300MW Nutzenergie und etwas Wasser und ca. 3% CO₂. Da stimmt doch was nicht!?

Ah, mit einem Screenshot geht es ...


Original anzeigen (0,2 MB)

Ich hätte den zweiten Artikel noch vorher lesen und ä bissi über Chemie nachdenken sollen...

Die Lösung wird darin liegen:

Kohlendioxid wird überkritisch bei einer Temperatur ab etwa 31°C und bei einem Druck von mehr als rund 74 bar (oder 7,38 Megapascal).

Der kritische Punkt von Wasser liegt bei 374°C und 22 MPa.

Das bedeutet, dass man deutlich weniger Energie benötigt, CO2 in den überkritischen Zustand zu bringen als Wasser.

Was in dem Artikel nicht beschrieben/beachtet wird: Wo kommt der reine Sauerstoff her. Das Linde-Verfahren ist ein ziemlich energieintensiver Prozess. Die Produktion des Sauerstoffes müsste man auf jeden Fall gegen rechnen.

liezzy schrieb:Das bedeutet, dass man deutlich weniger Energie benötigt, CO2 in den überkritischen Zustand zu bringen als Wasser.

Was ja auch super ist, aber woher kommt nun die Nutzenergie? Wir haben hier ein System, in dem 94% der Masse in einem inneren Kreislauf rotiert. Von "draußen" kommen 4,75% O und 1,25% Gas (vermutlich Erdgas). Raus kommen 2,75% Wasser, 3,25% CO₂, und 300MW.

liezzy schrieb:Wo kommt der reine Sauerstoff her

Daran habe ich auch schon gedacht, der wird wohl industriell per Rektifikation gewonnen. Hab da leider noch keine Angaben zum Energiebedarf bei diesem Verfahren gefunden, und ob der schon in den 60% Wirkungsgrad berücksichtigt wurde, ist auch unklar.

Aber wenn es sich nicht rechnen würde, dann würde man die Dinger doch gar nicht erst bauen...

Peter0167 schrieb:aber woher kommt nun die Nutzenergie?

Die Nutzenergie kann nur aus den 1,25% Gas kommen. Der Rest scheint dadurch erreicht zu werden, dass man das heiße CO2 am laufen hält und somit nur noch Energie aufbringen muss, um es von heiß auf überkritisch zu bringen. Das andere bringt der reine Sauerstoff. Damit und mit den hohen Temperaturen wird eine vollständige Verbrennung des CH4 erreicht.

Peter0167 schrieb:und ob der schon in den 60% Wirkungsgrad berücksichtigt wurde, ist auch unklar.

Was man wiederum im Vergleich zu einem GuD auch berücksichtigen muss, dass es keine Energie für die Rauchgasreingung benötigt.

Peter0167 schrieb:Aber wenn es sich nicht rechnen würde, dann würde man die Dinger doch gar nicht erst bauen...

So wie ich das verstanden habe, ist da auch erst eins im Bau.

Klingen tut es ziemlich gut. Wenn man da mehrere Systeme miteinander kombiniert... überschüssige Windenergie geht in Elektrolyse zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff, mit Wasserstoff Brennstoffzelle betreiben, Sauerstoff geht in den Allam-Zyklus... Wobei das sicher einer Wirtschaftlichkeitsberechnung bedarf...

liezzy schrieb:Wobei das sicher einer Wirtschaftlichkeitsberechnung bedarf...

Wirtschaftlichkeit sollte aber gerade in diesen Zeiten nicht allein ausschlaggebend sein. Die Entscheidung, sich von der Kernkraft und den Kohlekraftwerken zu verabschieden, war eine politische. Darum sollte es angesichts des Potentials einer solchen klimaneutralen Technologie, auch eine politische Unterstützung geben, in Form von was auch immer, ... Zuschüssen, Steuerermäßigungen, etc.

Ich selbst wäre auch bereit, einen höheren Strompreis zu bezahlen, solange es dem Klimaschutz was bringt.

liezzy schrieb:So wie ich das verstanden habe, ist da auch erst eins im Bau.

Der Prototyp in Texas steht bereits (50MW), und der Betreiber erwartet, dass die ersten Anlagen 2021 ans Netz gehen. Klingt für mich nach mehreren, wobei es schon Sinn machen würde, zunächst mal mit einem zu beginnen. :D

Ein 50 Megawatt-Prototyp des Allam Zyklus steht in LaPorte, Texas. NET Power erwartet, dass die ersten kommerziellen 300 Megawattanlagen 2021 ans Netz gehen.

Um das Ganze mal größenordnungsmäßig einzuordnen:

Der Gesamtbedarf beim Strom wird für Deutschland bis zum Jahr 2030 auf ca. 750TWh pro Jahr geschätzt. Geht man von einem Anteil der erneuerbaren Energieträger von 60% aus, müssten 300TWh konventionell erzeugt werden.

Ist sicher ne Milchmädchenrechnung, aber immerhin eine Rechnung. :D

300MW sind bei 360 Tagen etwa 2,6TWh, d.h. wir bräuchten in etwa 115 (300TWh/2,6TWh) solcher Kraftwerke in D. (Redundanz mal außen vor gelassen ---> halt ne Milchmädchenrechnung)

... nur mal so, um ne grobe Vorstellung zu haben.

Peter0167 schrieb:Ich selbst wäre auch bereit, einen höheren Strompreis zu bezahlen, solange es dem Klimaschutz was bringt.

Du bist Dir schon im Klaren, dass es bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung nicht um Dich als Privatkunden geht, sondern um die Industrie?! Wenn die abwandert (was sie bereits tut), dann war's das bald mit reichen Deutschland. Und dann war's das auch mit innovativen Technologien in D, die können sich nämlich nur reiche Länder leisten.
Es muss einfach mit Maß erfolgen! Die derzeitige Energiepolitik in D ist alles andere.