Erdgas

Laut Daten des Bundesverbandes der Energie und Wasserwirtschaft e. V. war Erdgas im Jahr 2018 der beliebteste Brennstoff zur Erzeugung von Wärme in Deutschland. In 47,8 % der deutschen Haushalte wird Erdgas verwendet. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan. Neben Wärmeenergie kann Erdgas auch zu Strom oder Treibstoff verarbeitet werden und bietet demzufolge eine breite Auswahl an Anwendungsmöglichkeiten.

Niedrige Kosten, Umweltfreundlichkeit und große Flexibilität sorgen für eine zunehmende Bedeutung des fossilen Rohstoffs. Dafür spricht auch die steigende Zahl von Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken (GuD-Kraftwerk), die auf Gas-Basis, die bei industriellen Prozessen entstehende Abwärme in Strom umwandeln.

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Entstehung und Vorkommen

Die Entstehung von Erdgas reicht Millionen Jahre zurück. Zu dieser Zeit haben sich abgestorbene Algen und Plankton auf dem Meeresgrund abgelagert. Diese wurden anschließend nach und nach von Erd- und Gesteinsschichten bedeckt. Die auf diese Weise eingeschlossenen Rückstände haben sich dann im Laufe der Zeit ohne Sauerstoff sowie bei großem Druck und unter hohen Temperaturen in gasförmige Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Dabei ist vor allem der kleinste Kohlenwasserstoff entstanden – nämlich Methan (CH4). Das so entstandene Erdgas wandert dann in höher liegende Gesteinsschichten und sammelt sich in Lagerstätten an.

Die weltweiten Gasvorkommen werden auf 819.000 Mrd. m³ geschätzt und sind damit höher als diejenigen von Öl. Auf Grundlage des heutigen Verbrauchs und bei gleichbleibender Förderung würden die Vorräte noch gut für 60 Jahre ausreichen. Länder mit besonders großen Vorkommen sind unter anderem Russland, USA, China, Kanada und Australien.

Gewinnung und Fördertechnik

Die Gewinnung von Erdgas ist entweder durch Bohrungen in reinen Erdgasfeldern oder als Nebenprodukt bei der Erdölförderung möglich. Durch den zunächst sehr hohen Druck des Gases von teilweise 600 bar fördert es sich gewissermaßen von selber, sobald die Gaslagerstätte geöffnet ist. Erst wenn der Druck im Laufe der Zeit abgenommen hat, muss bei der Gasförderung künstlich nachgeholfen werden.

Bei der Exploration wird auf ein breit gefächertes Instrumentarium zurückgegriffen. Heutzutage kommen dabei zunächst dreidimensionale physikalische Seismographen, dann geochemische Methoden und schließlich Erdbohrungen zum Einsatz. Bei der Fördertechnik wird grundsätzlich zwischen Bohrungen an Land und auf dem Meer unterschieden.

Die Gasförderung an Land reicht in Tiefen von bis zu 6 km, Erkundungsbohrungen erreichen sogar 10 km. Dabei werden Bohrer eingesetzt, die sowohl senkrecht als auch schräg oder waagerecht bohren können. Bei dem Rotary-Bohrverfahren befindet sich der Bohrmeißel in einem ummantelten Bohrgestänge, welches an einem Flaschenzug im Bohrturm fixiert ist.

Auf dem offenen Meer kann Erdgas beispielsweise über schwimmende Bohrplattformen (“Offshore-Drilling Units”) oder Bohrschiffe gefördert werden. Auf diese Weise können die Bohranlagen in Wassertiefen von bis zu 3.000 m vordringen.

Zusammensetzung und Eigenschaften von Erdgas

Chemisch betrachtet, besteht Erdgas im Gegensatz zu Erdöl nur aus wenigen Bestandteilen. Ist der Kohlenwasserstoffgehalt hoch, spricht man von “nassem” Gas. Bei einem höheren Gehalt von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, wird das Gas hingegen als “Sauergas” bezeichnet. Insgesamt besteht Erdgas aus folgenden Komponenten:

• Methan (CH4) (75-99 %)
• Ethan (C2H6)
• Propan (C3H8)
• Butan (C4H10)
• Ethen (C2H4)

Vor- und Nachteile

Verschaffen Sie sich hier einen Überblick darüber, welche Vor- und Nachteile der Brennstoff Erdgas mit sich bringt:

Versorgung und Zukunft

Erdgas ist ein wesentlicher Bestandteil der Energieversorgung – gegenwärtig, aber auch in Zukunft. Im Jahr 2017 wurden weltweit rund 3.680 Milliarden Kubikmeter Erdgas gefördert. Damit konnte Erdgas 2017 ungefähr ein Viertel des globalen Energiebedarfs abdecken.

In Europa beziehen die Staaten ihr Erdgas in großen Teilen aus eigener Förderung. Das meiste Erdgas stammt dabei aus Norwegen. Da die Vorkommen in der Nordsee immer weiter erschöpft werden, sind europäische Länder auf Importe von Erdgas angewiesen. Im Jahr 2012 hat Deutschland 38 % seines Erdgases aus Russland importiert. Alternativ bieten sich Transporte von Flüssigerdgas aus Algerien an.

Gegenwärtig steigt der Erdgasverbrauch in Europa an. Der Bedarf für Gasheizungen bleibt zwar stabil, aber durch flexible Gaskraftwerke nimmt die Wichtigkeit des Rohstoffes im Stromsektor immer weiter zu. Die Nutzung regenerativer Energieträger nimmt zwar zu, jedoch wird Erdgas noch viele Jahre ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung bleiben.

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Transport und Lagerung

Da die Erdgasvorkommen sehr ungleich auf dem Globus verteilt sind, ein hoher Bedarf aber fast überall besteht, spielt der Transport des Rohstoffes eine große Rolle. Unter einem hohen Druck von 90 bar lassen sich große Mengen an Erdgas über Pipelines transportieren. Bei einem Rohrdurchmesser von 1 m können 15 Gigawatt übertragen werden. Das entspricht der Leistung mehrerer Hochspannungsleitungen. Bekannte Pipelines sind unter anderem Nord Stream (zwischen Russland und Deutschland) und Interconnector (zwischen Großbritannien und dem europäischen Kontinent)

Wenn Erdgas in einen anderen Aggregatzustand versetzt wird, ist auch ein Transport ohne Pipelines möglich. Bei der Umwandlung in Flüssigerdgas z. B. wird eine Verringerung des Volumens bis auf ca. 1/600 erwirkt. So entsteht komprimiertes Erdgas (CNG), verflüssigtes Erdgas (LNG) und Gas-to-Liquids (GtL). Dies kann über Tankschiffe und LKWs von der Förderstätte zum Ort der Nutzung transportiert werden.

Der Nachteil dieser Variante besteht darin, dass das Erdgas dauerhaft auf unter -160 Grad gekühlt werden muss. Außerdem müssen für die Verflüssigung ca. 10 bis 25 % des Rohstoffheizwerts aufgewandt werden. Daher ist dieser Transport nur sinnvoll, wenn keine Pipeline zur Verfügung steht und große Transportdistanzen zu bewältigen sind.

Neben herkömmlichen Lagerungsmöglichkeiten von Erdgas, wird der Rohstoff auch in großem Umfang in Untergrundspeichern gesammelt. In Deutschland werden auf diese Weise gut 18 Milliarden Kubikmeter Erdgas gelagert. Dies dient zum Ausgleich von Lastschwankungen, kurzfristigen Importausfällen und als Reserve für den Notfall.

Gefahren und Sicherheit

Bedingt durch seine Eigenschaften birgt der Rohstoff Erdgas ein nicht zu unterschätzendes Risiko für die Sicherheit von Mensch und Umwelt. Bei einem Erdgas-Anteil von 10 % kann ein Erdgas-Luft-Gemisch hochexplosiv sein. Durch sein geringes Gewicht steigt Erdgas allerdings sehr schnell auf und mindert so die Gefahr einer Explosion.

Der Giftgehalt von Erdgas ist allgemein relativ niedrig. Vor der Reinigung kann das Erdgas allerdings noch Mengen an Schwefelwasserstoff oder radioaktive Substanzen enthalten, die als giftig einzuschätzen sind. Bei der Verbrennung entstehen hauptsächlich Kohlendioxid und Wasserdampf – beides ungiftig, zumal die Gasverbrennung einen vergleichsweise niedrigen Schadstoffgehalt mit sich bringt. Durch zu geringe Luftzuführung kann bei der Verbrennung unter Sauerstoffmangel jedoch das sehr giftige Kohlenmonoxid (CO) entstehen.

Auch bei Förderung und Transport müssen die höchsten Sicherheitsstandards gewahrt werden. So kann das Eindringen von Luft in Erdgas-Leitungsnetze und Pipelines äußerst folgenschwer sein. Durch die Vermischung besteht nämlich die Gefahr, dass sich das Erdgas in der Pipeline jederzeit entzündet. Unfälle an Förderplattformen aus der Vergangenheit belegen, dass hier eine Gefahr von Lecks in den Förderleitungen besteht. Diese lassen sich meist erst nach vielen Tagen oder Wochen verschließen und haben sehr negative Auswirkungen auf die Umwelt.