Published September 7, 2017 | Version v1
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International climate protection with special consideration of CCS technology. Quantitative analysis on a global level and for Germany

Description

Since the beginning of the industrial revolution in the 18th century, the prosperity and economic development of almost all countries of the world has been significantly linked to the use of fossil fuels such as oil, coal or gas. When they are burned, however, greenhouse gases such as e.g. carbon dioxide (CO2) released, which in turn accelerate anthropogenic climate change. Since CO2 is distributed almost equally in the atmosphere, sustainable reduction must also be tackled as part of a global climate protection strategy. The electricity and heating sectors play a key role, as this sector accounts for approximately 50% of global CO2 emissions. However, extensive CO2 reduction commitments are causing significant changes in this sector and will result in a complete structural change in the medium and long term (for example, the growth of renewable energies, the use of storage technologies, etc.). One technology that can help transition to a 100% renewable electricity sector is Carbon Capture and Storage Technology - CCS for short. In coal or gas-fired power plants, the CO2 contained in the exhaust gas is largely separated, transported and ultimately stored in underground storage facilities. In particular, rapidly growing economies such as China and India can thus draw on domestic and cheap fuels such as hard coal in power generation and still significantly reduce emissions in this sector. Against this background, the present work first presents the current state of knowledge on global warming and discusses necessary mitigation strategies for containment. A possible use of CCS technology is influenced by global climate protection goals and strategies as well as national and supranational energy and climate change policies. Based on this, the possible global diffusion of CCS technology in the area of conflict between CO2 reduction paths, established power plant technologies and renewable energies will be investigated. A two-part model approach is followed. On the one hand, on the global level (until the year 2100), it will be modeled in different scenarios as to whether CCS represents an economic technology option for achieving ambitious climate protection goals. On the other hand, a possible diffusion of CCS technology at the national level in Germany is being modeled (until 2050). This approach identifies how the CO2 reductions needed to reduce impacts on the production mix of a particular country.

Abstract (German)

Seit Beginn der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert ist der Wohlstand und die wirtschaftliche Entwicklung fast aller Laender der Erde massgeblich an die Nutzung fossiler Brennstoffe wie Oel, Kohle oder Gas gekoppelt. Bei deren Verbrennung werden jedoch Treibhausgase wie z.B. Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt, die wiederum den anthropogenen Klimawandel forcieren. Da sich CO2 nahezu gleichmaessig in der Atmosphaere verteilt, muss auch die nachhaltige Reduktion im Rahmen einer globalen Klimaschutzstrategie angegangen werden. Dem Elektrizitaets- und Waermesektor kommt dabei eine tragende Rolle zu, da diesem Sektor ungefaehr 50% der weltweiten CO2-Emissionen zuzuschreiben sind. Weitgehende CO2-Minderungsverpflichtungen bedingen jedoch deutliche Veraenderungen innerhalb dieses Sektors und haben mittel- und langfristig einen kompletten Strukturwechsel (z.B. Zuwachs Erneuerbarer Energien, Nutzung von Speichertechnologien etc.) zur Folge. Eine Technologie, die beim Uebergang zu einem 100% erneuerbaren Stromsektor helfen kann, ist die sogenannte Carbon Capture and Storage Technologie - kurz CCS. Dabei wird in Kohle- oder Gaskraftwerken das im Abgas enthaltene CO2 groesstenteils abgeschieden, transportiert und letztendlich in unterirdischen Speichern endgelagert. Insbesondere rasant wachsende Volkswirtschaften wie China und Indien koennen damit bei der Stromerzeugung auf heimische und billige Brennstoffe wie Steinkohle zurueckgreifen und trotzdem Emissionen in diesem Sektor signifikant reduzieren. Vor diesem Hintergrund werden in der vorliegenden Arbeit zunaechst der aktuelle Wissensstand zur globalen Erwaermung dargestellt und erforderliche Klimaschutzstrategien zur Eindaemmung diskutiert. Eine moegliche Nutzung der CCS-Technologie wird sowohl von den globalen Klimaschutzzielen und -strategien als auch von den jeweiligen nationalen bzw. supranationalen Energie- und Klimaschutzpolitiken beeinflusst. Darauf aufbauend wird die moegliche globale Diffusion der CCS-Technologie im Spannungsfeld von CO2-Reduktionspfaden, etablierten Kraftwerkstechnologien und Erneuerbaren Energien untersucht. Dabei wird ein zweiteiliger Modellansatz verfolgt. Es wird zum einen auf globaler Ebene (bis zum Jahr 2100) im Rahmen von verschiedenen Szenarien modelliert, ob CCS eine wirtschaftliche Technologieoption zur Erreichung ambitionierter Klimaschutzziele darstellt. Zum anderen wird eine moegliche Diffusion der CCS-Technologie auf nationaler Ebene in Deutschland modelliert (bis zum Jahr 2050). Ueber diesen Ansatz wird herausgearbeitet, wie sich die zur Eindaemmung notwendigen CO2-Reduktionen auf den Erzeugungsmix eines speziellen Landes auswirken.

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Original title (German)
Internationaler Klimaschutz unter besonderer Beruecksichtigung der CCS-Technologie. Quantitative Analyse auf globaler Ebene und fuer Deutschland

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Imprint Pagination
352 p.
Report number
INIS-DE--2280