Karan Titus, Doktorand an der UC Canterbury erforscht zusammen mit seinem Doktorvater Dr. David Dempsey neue Möglichkeiten zur synergetischen Verknüpfung von Geothermie und Bioenergie, um saubere Energie zu gewinnen und gleichzeitig eine Kohlenstoffsenke zu schaffen. Mit ihrer innovativen Methode setzen sich die Forscher mit den größten Problemen des Klimawandels auseinander: der grundlastfähigen Erzeugung erneuerbarer Energie und der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen.
Treibhausgase in künstlichen Kohlenstoffsenken speichern
Für seine Doktorarbeit untersucht Karan Titus, wie CO₂ aus der Atmosphäre entnommen und im Untergrund gebunden werden kann. Die Wissenschaftler der UC Canterbury wollen durch die Schaffung künstlicher Kohlenstoffsenken der Atmosphäre dauerhaft CO₂ entziehen. Der Schlüssel für dieses Vorhaben könnte laut den Wissenschaftlern in geothermischen Reservoirs liegen. Neuseeland ist eine der weltweit führenden Nationen in Stromgewinnung durch Geothermie. Im Jahr 2020 deckte Strom aus Tiefengeothermie bereits 18 Prozent vom Bedarf des Inselstaats.
Für die Schaffung künstlicher Kohlenstoffsenken bieten Anlagen für Tiefengeothermie perfekte Ausgangsbedingungen. Die Bohrungen in tief gelegene Aquifere sind bereits erfolgt und das zur Stromerzeugung zutage geförderte Wasser muss ohnehin wieder in den Untergrund eingeleitet werden. Dieser Ansatz wird zurzeit ebenfalls in Island erprobt.
Durch das Zusammenspiel von Geothermie und Bioenergie können Synergieeffekte erzielt werden. Durch die Verbrennung von Abfällen aus dem Forstbetrieb kann das Temperaturniveau der Thermalwässer zusätzlich angehoben werden, wodurch weitere Energie gewonnen werden kann. Anschließend kann das CO₂ aus der Verbrennung direkt im Thermalwasser gelöst und in den Untergrund geleitet werden. Modellprojekte aus Island und Frankreich haben in diesem Zusammenhang gezeigt, dass sich in Thermalwasser gelöstes CO₂ effizient in den Untergrund injizieren lässt.
Synergieeffekte zwischen erneuerbaren Energien schaffen
Für seine Untersuchungen stützt sich Titus zudem auf die sogenannte Geothermal Bioenergy and Carbon Capture and Sequestration (BECCS) Techniken. Diese verknüpft die Ansätze der herkömmlichen BECCS-Technologien, bei denen beispielsweise forstwirtschaftliche Abfälle für die Stromerzeugung verbrannt und die dabei entstehenden CO₂-Äquivalente im Untergrund verpresst werden, mit den Möglichkeiten geothermaler Anlagen Wasser in Tiefe Erdschichten zurückzuleiten.
Erste Modellrechnungen zeigen, dass geothermische BECCS negative Emissionen in einer Größenordnung von -200 bis -700g CO₂/kWh haben könnten. Im Vergleich mit den Emissionen von Kraftwerken mit fossilen Energieträgern von etwa 400g CO₂/kWh würde, das eine positive Umkehr im Verhältnis zwischen gewonnener Energie und verursachten Emissionen bedeuten. Da sich darüber hinaus ein Großteil der neuseeländischen Geothermiekraftwerke in der Nähe von Forstbetrieben befindet, müsste die Biomasse für Geothermal-BECCS-Verfahren nicht über weite Strecken transportiert werden. Angesichts staatlicher Anreize und eines Rekordhochs bei der CO₂-Steuer von über 80 Doller pro verursachte Tonne bieten sich nach Angaben von den Wissenschaftlern der UC Canterbury Möglichkeiten für eine branchenübergreifende Forschung in diesem Bereich.
IPCC fordert international mehr Kohlenstoffsenken
Die Abscheidung von Treibhausgasen ist darüber hinaus ein wichtiger Bestandteil internationaler Klimaschutzvereinbarungen. Das International Panel on Climate Change (IPCC) hat erklärt in seinem Sachstandsbericht, dass es einen erheblichen Ausbau von BECCS-Technologien auf globaler Ebene bedarf, um die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu beschränken. Derzeit sind die Technologien jedoch noch wenig erforscht und werden weltweit von nur wenigen Anlagen im großen Maßstab betrieben.
Zur Eindämmung des Klimawandels müssen nun folglich Fördergelder in die Erforschung von BECCS und Geothermal-BECCS Technologien fließen. Das IPCC macht in ihrem Bericht deutlich, dass Nationen weltweit ihre Wirtschaft drastisch dekarbonisieren müssen. In Neuseeland kann das Reallabor die flächendeckende Schaffung von künstlichen Kohlenstoffsenken mithilfe von Geothermie voranbringen.
Quellen: UC Canterbury, The Conversation
