In einer neuen Studie wird untersucht, wie ein umfassendes Leitungsnetz für den Transport von Kohlendioxid (CO₂) in Deutschland aussehen könnte. Diese Forschung, die im Rahmen des Fraunhofer-Exzellenzclusters Integrierte Energiesysteme (CINES) durchgeführt wurde, bietet eine detaillierte Netzsimulation, die entscheidend dazu beitragen kann, die zukünftigen Anforderungen an den CO₂-Transport zu bewerten. Bis zum Jahr 2045 könnte ein Netzwerk mit einer Gesamtlänge von etwa 7.000 Kilometern erforderlich sein, um CO₂ aus Industrieanlagen wie Zementwerken oder Müllverbrennungsanlagen zu transportieren.
Die Studie kombiniert erstmals eine realistische Netzstruktur mit einer physikalischen Simulation des Leitungsbetriebs. Durch den Einsatz der Software MYNTS, die vom Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI) entwickelt wurde, konnten die Forscher nicht nur die nötigen Rohrdurchmesser bestimmen, sondern auch die Standorte für Pumpstationen ermitteln, die für einen sicheren Transport des CO₂ erforderlich sind. Diese innovative Herangehensweise ermöglicht es, die Netzplanung auf eine fundierte technische Basis zu stellen.
Die Simulation basiert auf Annahmen über die industrielle Entwicklung und die zu erwartenden CO₂-Mengen bis zum Jahr 2045. Ein zentrales Merkmal der Untersuchung ist die Kopplung dieser Annahmen mit einer detaillierten Analyse des Pipeline-Betriebs. Die Software wurde so angepasst, dass sie die Transporte unter extremen Druckbedingungen simulieren kann, sodass das CO₂ in einem flüssigkeitsähnlichen Zustand bewegt werden kann. Es wird auch berücksichtigt, unter welchen Umständen CO₂ wieder in den gasförmigen Zustand übergehen könnte, was für den stabilen Betrieb des Netzwerks von großer Bedeutung ist.
Dr. Mehrnaz Anvari, die Erstautorin der Studie und Leiterin des Geschäftsfelds „Network Evaluation Technologies“ bei Fraunhofer SCAI, betont die Bedeutung dieser Simulationen für die langfristige Infrastrukturplanung. Eine theoretisch plausible Trasse muss auch in der Lage sein, den realen physikalischen Bedingungen standzuhalten, wie etwa Druck- und Temperaturunterschieden sowie Geländeformen. Besonders die Höhenunterschiede können den Druck in den CO₂-Leitungen stark beeinflussen. Zudem können Verunreinigungen in den Leitungen die Transportbedingungen verändern.
Basierend auf diesen Faktoren wurde ein Szenario gewählt, das von einem hohen Transportbedarf ausgeht. In diesem Modell wird das abgeschiedene CO₂ nicht als Rohstoff in der Chemieindustrie verwendet, sondern hauptsächlich zur Speicherung in Richtung Nordsee geleitet. Das Modell sieht ebenfalls vor, dass jährlich 20 Millionen Tonnen CO₂ aus Nachbarländern durch Deutschland transportiert werden. Diese Annahmen dienen als Belastungstest für das geplante Netzwerk.
Die Trassen des Netzwerks orientieren sich weitgehend an den bestehenden Erdgasfernleitungsnetzen, wobei jedoch davon ausgegangen wird, dass für den CO₂-Transport neue Leitungen erforderlich sind. Dies liegt an den höheren Anforderungen, die der Drucktransport von CO₂ mit sich bringt. Dennoch könnten die bereits vorhandenen Korridore den Planungs- und Genehmigungsaufwand erheblich verringern.
Im Modell der Studie sind die Hauptleitungen mit einem Innendurchmesser von etwa 66 Zentimetern (DN700) ausgelegt, während kleinere Leitungen für die Nebenstrecken verwendet werden. Diese Kombination optimiert die Anzahl der benötigten Pumpstationen und senkt die Kosten, ohne die Effizienz des Netzwerks zu beeinträchtigen. Die geschätzten Investitionen für die Verlegung der Leitungen und die Pumpstationen belaufen sich auf rund 17 Milliarden Euro, wobei diese Summe als Richtwert und nicht als endgültige Kostenschätzung zu verstehen ist.
Die zukünftige Nutzung und Speicherung des CO₂ ist entscheidend für die Auslastung des Netzes. In einem alternativen Szenario könnte ein erheblicher Teil des CO₂ von der Chemieindustrie als Rohstoff verwendet werden, was den Transportbedarf verringern würde. Umgekehrt könnte eine erhöhte Durchleitung von CO₂ aus Nachbarländern die Transportkapazität steigern.
Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind von großer Bedeutung für Netzbetreiber und politische Entscheidungsträger, da sie eine Grundlage bieten, um den erforderlichen Ausbau des CO₂-Netzes frühzeitig zu planen. Die Analyse zeigt, welche Rohrdurchmesser und Leitungslängen bei den angenommenen CO₂-Mengen benötigt werden und wo Pumpstationen erforderlich sind. Auf diese Weise können kritische Abschnitte im Netzwerk identifiziert werden, bevor tatsächliche Bauentscheidungen getroffen werden.
