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Standortanalyse und Simulation Ein Netz für das Klimagas – wie CO2 in Zukunft durch Deutschland fließen soll

Quelle: Fraunhofer Scai 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaft- liches Rechnen SCAI
Keller & Bohacek GmbH & Co.
GIG Karasek GmbH

In vielen Bereichen der Industrie wird auch künftig noch Kohlendioxid in erheblichen Mengen anfallen. Damit die Emissionen nicht in die Atmosphäre gelangen, braucht es ein flächendeckendes, sicheres und wirtschaftlich sinnvolles CO2-Transportnetz. Zwei Fraunhofer-Institute arbeiten an diesem Plan.

Die Scai-Software Mynts kommt für strömungsmechanische Simulationen zum Einsatz und untersucht das geplant Netz unter realen physikalischen Bedingungen.(Bild: Fraunhofer Scai)
Die Scai-Software Mynts kommt für strömungsmechanische Simulationen zum Einsatz und untersucht das geplant Netz unter realen physikalischen Bedingungen.
(Bild: Fraunhofer Scai)

Im Fraunhofer-Exzellenzcluster Cines entwickeln Fraunhofer ISI und Fraunhofer Scai Szenarien für ein künftiges CO2-Pipelinenetz. Dazu kombinieren sie strategische Standortplanung mit physikalischer Simulation und liefern damit eine belastbare Grundlage für Entscheidungen von Politik, Industrie und Netzbetreibern.

Fraunhofer ISI analysiert, wo in Zukunft CO2-Emissionen anfallen, beispielsweise in der Stahlindustrie, bei der Müllverbrennung oder in chemischen Prozessen. Gleichzeitig erfasst es, wo CO2 als Rohstoff benötigt wird, etwa für sogenannte CCU-Technologien (Carbon Capture and Utilization). Auf dieser Basis entsteht ein realistisches virtuelles Netz für das Jahr 2045 mit Pipelineverläufen, die Topografie, Transportform (gasförmig oder flüssig), Standortdichte und Kosten berücksichtigen.

Beispielhaftes CO2-Netz für das Jahr 2045, modelliert mit der Cines-Methode.(Bild: Fraunhofer Cines)
Beispielhaftes CO2-Netz für das Jahr 2045, modelliert mit der Cines-Methode.
(Bild: Fraunhofer Cines)

Simulationssoftware prüft das System auf Herz und Nieren

Zum Einsatz kommt dabei die Software Mynts (Multiphysical Network Simulation Tool), entwickelt von Fraunhofer Scai. Sie simuliert das geplante Netz unter realen physikalischen Bedingungen: Wie entwickelt sich der Druck in der Leitung? Wo stockt der Fluss? Wie viele Pumpen sind nötig?

Dabei berechnen die Wissenschaftler auch Extremszenarien wie den plötzlichen Ausfall großer Verbraucher. „Mit Mynts erkennen wir Schwachstellen im System, bevor sie entstehen“, sagt Dr. Mehrnaz Anvari, Leiterin des Geschäftsfelds Network Evaluation Technologies bei Fraunhofer Scai.

Ohne Exporte in Nachbarländer wird es teuer

Ein zentrales Ergebnis der Berechnungen: Ohne Exportoptionen in Nachbarländer müsste Deutschland deutlich größere Rohrdurchmesser einplanen. Das hätte erhebliche Auswirkungen auf Bau- und Betriebskosten. Daran zeigt sich, wie wichtig internationale Kooperationen im Klimaschutz sind. Doch selbst unter nationalen Bedingungen lässt sich mit kluger Planung und realitätsnaher Simulation ein sicheres, wirtschaftliches und zukunftsfähiges CO2-Transportsystem entwickeln.

Das Zusammenspiel aus Standortanalyse und Simulation schafft eine fundierte Entscheidungsbasis für politische Weichenstellungen, den Netzausbau und Investitionsentscheidungen. Und es liefert einen entscheidenden Beitrag zur Frage: Wie gelingt die industrielle Dekarbonisierung – ohne heiße Luft, sondern mit System?

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