Konzeption eines CO2-Sammel- und Transportnetzes in Österreich

Abstract

Um die Klimaneutralität Österreichs bis 2040 zu erreichen, müssen auch jene Industrieemissionen reduziert werden, die sich technisch oder wirtschaftlich nicht vollständig vermeiden lassen. Insbesondere in den sogenannten Hard-to-abate-Sektoren ist die Abscheidung von CO2 eine zentrale Maßnahme, um verbleibende Emissionen zu minimieren. Für den Transport des abgeschiedenen CO2 zu Speicher- oder Nutzungsstandorten ist eine eigene Infrastruktur erforderlich. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde daher ein konzeptioneller Ansatz zur Planung eines CO2-Sammel- und Transportnetzes für Österreich erarbeitet. Ziel war es, industrielle Punktquellen mit jährlichen Emissionen von über 100 000 Tonnen CO2 zu identifizieren und diese in ein überregionales Pipelinesystem einzubinden. Auf Grundlage öffentlich zugänglicher Emissionsdaten sowie georeferenzierter Standortinformationen wurde ein möglicher Trassenverlauf modelliert. Dabei wurden bestehende Infrastrukturen, wie Gasleitungs- oder Hochspannungstrassen, berücksichtigt, um Eingriffe in die Landschaft möglichst gering zu halten. Die technische Auslegung der Pipeline erfolgte durch die Berechnung von Massenströmen, Durchmessern und Wandstärken in Python. Zur Bestimmung von Druckverlusten sowie zur Analyse thermodynamischer und strömungstechnischer Effekte wurde zusätzlich eine Simulation in Aspen HYSYS durchgeführt. Ein besonderer Fokus lag auf der CO2-Verdichtung, da diese eine zentrale Voraussetzung für den Transport in dichter Phase darstellt. Die Auswahl geeigneter Verdichter-Technologien sowie die Dimensionierung einer exemplarischen Verdichterstation wurden auf Basis von Erfahrungswerten durchgeführt. Das Ergebnis ist ein modular aufgebautes CO2-Sammel- und Transportnetz, das in Clustern entwickelt werden kann und sowohl nationale Speicheroptionen als auch potentielle Anbindungen an internationale Transportinfrastrukturen berücksichtigt. Die Arbeit liefert damit eine fundierte Grundlage für weiterführende Planungen im Bereich des CO2-Transports in Österreich.

In order to achieve climate neutrality in Austria by 2040, those industrial emissions that cannot be completely avoided technically or economically must also be reduced. Especially in the so-called hard-to-abate sectors, the capture of CO2 is a key measure to minimize remaining emissions. A dedicated infrastructure is required to transport the captured CO2 to storage or utilization sites. A conceptual approach for planning a CO2 collection and transportation network for Austria was therefore developed as part of this diploma thesis. The aim was to identify industrial point sources with annual emissions of over 100000 tons of CO2 and to integrate these into a supra-regional pipeline system. A possible route was modeled on the basis of publicly available emissions data and georeferenced location information. Existing infrastructure, such as gas pipelines and high-voltage lines, was taken into account in order to minimize the impact on the landscape.The technical design of the pipeline was carried out by calculating mass flows, diameters and wall thicknesses in Python. A simulation was also carried out in Aspen HYSYS to determine pressure losses and analyze thermodynamic and fluidic effects. A particular focus was placed on CO2 compression, as this is a key requirement for transport in dense phase. The selection of suitable compressor technologies and the dimensioning of an exemplary compressor station were carried out on the basis of empirical values.The result is a modular CO2 collection and transport network that can be developed in clusters and takes into account both national storage options and potential connections to international transport infrastructures. The work thus provides a sound basis for further planning in the field of CO2 transportation in Austria.