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Erdgas

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Definition: ein hauptsächlich aus Methan bestehendes brennbares Gas aus fossilen Quellen

Englisch: natural gas

Kategorien: Energieträger, Wärme und Kälte, Kraftmaschinen und Kraftwerke

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Erdgas gibt es mit unterschiedlichen Qualitäten – z. B. H-Gas und L-Gas. Wenn nach Kilowattstunden abgerechnet wird, kann dies dem Endkunden freilich egal sein.

Erdgas ist ein brennbares Gas, welches aus unterirdischen Quellen gefördert wird. Es besteht hauptsächlich aus Methan (CH4), kann aber auch diverse andere Gase enthalten, insbesondere Kohlendioxid, Stickstoff, Ethan, Ethen, Propan, Butan und geringe Mengen von Edelgasen. Es variiert je nach Herkunft und Aufbereitung deutlich in der Zusammensetzung und im Heizwert. Sogenanntes H-Gas (high caloric gas) enthält mindestens 87 % Methan und hat einen höheren Heizwert als L-Gas. Bei der Umstellung der Erdgasqualität in einem Versorgungsnetz sollte z. B. die Verbrennungsluftmenge von Heizkesseln entsprechend angepasst werden, um das optimale Verbrennungsluftverhältnis zu erhalten. (Moderne Heizkessel mit Lambdasonde tun dies automatisch.)

Typischerweise liegt der Heizwert von Erdgas zwischen 32 MJ/kg (L-Gas) und 45 MJ/kg (H-Gas). 1 m3 (Kubikmeter) hat einen Heizwert zwischen 31 MJ = 8,6 kWh (L-Gas) und 41 MJ = 11,4 kWh (H-Gas). (Erdgas-Mengen werden häufig in Norm-Kubikmetern angegeben, d. h. nach dem Volumen bei 0 °C und einem Druck von 101325 Pa.) Zum Vergleich liefert ein Liter Heizöl ca. 36 MJ = 10 kWh, also ungefähr so viel wie 1 m3 H-Gas.

Der Brennwert von Erdgas liegt jeweils ca. 10 % höher. Der Unterschied zwischen Brennwert und Heizwert liegt bei Erdgas höher als bei Heizöl, da der Wasserstoffanteil höher ist, somit auch der Anteil des Wasserdampfs bei der Verbrennung.

Bezogen auf den Heizwert ist die Wärmeerzeugung mit Erdgas mit spezifischen Kohlendioxid-Emissionen von ca. 200 g/kWh belastet. Mit voller Brennwertnutzung sind es im Idealfall ca. 180 g/kWh, aber da auch moderne Gasheizungen gewisse Energieverluste aufweisen, kann bei ihnen mit CO2-Emissionen von rund 200 g/kWh gerechnet werden. Dies ist ca. 25 % weniger als mit Heizöl.

Anwendungen

Erdgas wird in großen Mengen für verschiedene Zwecke verwendet, und zwar nicht nur im Energiesektor, sondern auch für chemische Prozesse. Die Hauptanwendungen im Energiesektor sind der Betrieb von Wärmekraftmaschinen wie Gasturbinen und Gasmotoren (Otto- oder Dieselmotoren) sowie die Gewinnung von Wärme durch Verbrennung in Heizkesseln. Bei der Verwendung in Ottomotoren (z. B. in Erdgasfahrzeugen) ist die hohe Klopffestigkeit des Methans vorteilhaft, weil sie (in eigens für den Erdgasbetrieb konstruierten Gasmotoren) einen hohen Kompressionsgrad (ein hohes Verdichtungsverhältnis) zulässt.

Die effizientesten und saubersten Wärmekraftwerke arbeiten mit Erdgas.

Besonders effizient ist die Herstellung elektrischer Energie in Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken, insbesondere wenn zusätzlich die Abwärme genutzt werden kann, also Kraft-Wärme-Kopplung betrieben wird. Diese Kraftwerke haben ebenfalls den Vorteil, in der Leistung relativ schnell und in einem weiten Bereich regelbar zu sein. Deswegen gelten Gas-Kombikraftwerke als ideale Ergänzung für erneuerbare Energie, um Schwankungen von deren Produktion auszugleichen.

Es ist auch möglich, flüssige Energieträger wie Dieselkraftstoff oder Methanol synthetisch aus Erdgas herzustellen (→ Gas-to-Liquids-Verfahren, GtL). Auch ohne chemische Umwandlung ist eine Verflüssigung durch Tiefkühlen möglich (Flüssigerdgas, siehe unten). Die Verflüssigung erleichtert den Transport, verursacht jedoch einen nicht unerheblichen Verlust an Energie.

Ebenfalls ist es möglich, aus Erdgas durch Dampfreformierung Wasserstoff herzustellen. Bis heute wird der größte Teil des verwendeten Wasserstoffs auf diese Weise erzeugt.

Ökologische Aspekte

Die Förderung von Erdgas (siehe unten) kann je nach den Umständen recht umweltfreundlich sein oder auch stark umweltbelastend (insbesondere mit gewissen nicht-konventionellen Fördermethoden).

Eine saubere Verbrennung ist bei Erdgas technisch viel einfacher als z. B. mit Holz.

Erdgas kann ohne großen technischen Aufwand recht sauber verbrannt werden. Es bildet sich dabei fast kein Ruß, und ebenfalls enthält das Abgas praktisch keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe. Schwefeldioxid (SO2) entsteht fast nicht, da (gereinigtes) Erdgas kaum Schwefel enthält. Jedoch entstehen giftige Stickoxide; diese Emissionen können durch eine optimierte Verbrennungstechnik niedrig gehalten werden. Im Wesentlichen kommt es darauf an, dass die Flammengase nicht in zu kurzer Zeit von einer sehr hohen auf eine niedrige Temperatur abgekühlt werden.

Das bei der Verbrennung von Erdgas entstehende Kohlendioxid (CO2) ist klimaschädlich. Allerdings sind die CO2-Emissionen pro erzeugter Kilowattstunde bei Erdgas erheblich niedriger als bei allen anderen fossilen Brennstoffen. Dies gilt insbesondere bei der Stromerzeugung in Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken, da nicht nur weniger CO2 pro kWh Wärme entsteht, sondern auch der Wirkungsgrad des Kraftwerks besonders hoch ist.

Die relative Klimafreundlichkeit von Erdgas kann in ihr Gegenteil verwandelt werden, wenn Methan unverbrannt in die Atmosphäre gelangt – z. B. durch Lecks von Gasförderanlagen oder Pipelines.

Erdgas sollte niemals unverbrannt in die Atmosphäre gelangen. Sein Hauptbestandteil Methan (CH4) ist nämlich sehr klimaschädlich – über 20 mal mehr als das Kohlendioxid, das bei seiner Verbrennung entstünde, wenn der Klimaeffekt über 100 Jahre betrachtet wird. Leider gelangen durch Leckagen z. B. von Erdgaspipelines ständig erhebliche Mengen von Methan in die Atmosphäre. Außerdem gibt es gescheiterte Erdöl- und Erdgasbohrungen (z. B. in der Nordsee), aus denen schon viele Jahre lang große Mengen von Methan ausströmen. Zudem gibt es bei manchen Erdgasnutzungen einen gewissen Methanschlupf. Diese Umstände verschlechtern die effektive Klimabilanz des Erdgases erheblich.

Gefahren bei der Anwendung

Ist die Anwendung von Erdgas nicht gefährlich?

Gemische von Erdgas und Luft sind bei einem Erdgas-Anteil von z. B. 10 % sehr explosiv. Allerdings ist Erdgas etwa im Gegensatz zu Flüssiggas deutlich leichter als Luft, steigt bei Leckagen zumindest im Freien also relativ schnell nach oben, was die Explosionsgefahr reduziert.

Das Eindringen von Luft in Erdgas-Leitungsnetze muss unbedingt verhindert werden, da das Gas sonst in den Leitungen explodieren kann. Entsprechende Unfälle können spektakulär sein, sind jedoch bei Verwendung moderner Installationen sehr selten.

Erdgas ist ziemlich ungiftig – ganz anders als Stadtgas!

Erdgas ist (ganz im Gegensatz zu Stadtgas) im Wesentlichen ungiftig; allerdings kann das Gas vor der Reinigung noch gewisse Mengen giftiger Gase wie z. B. Schwefelwasserstoff (H2S) sowie radioaktive Substanzen enthalten. Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen hauptsächlich das ungiftige Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf, mit typischerweise deutlich geringeren Schadstoffgehalten des Abgases als bei anderen Brennstoffen. Jedoch kann bei Verbrennung unter Sauerstoffmangel das sehr giftige Kohlenmonoxid (CO) entstehen.

Gewinnung von Erdgas

Konventionell förderbares Erdgas

Erdgas wird aus unterirdischen Quellen gefördert, die nach vorherrschender wissenschaftlicher Meinung ähnlich wie Erdöllagerstätten durch die Zersetzung biologischer Stoffe unter sauerstoffarmen Bedingungen entstanden sind. Somit gehört Erdgas zu den fossilen Energieträgern.

Die wichtigsten und am leichtesten auszubeutenden Erdgas-Lagerstätten sind sogenannte Erdgasfallen unter undurchlässigen Gesteinsschichten. Nach seiner Bildung in tieferen Schichten ist das Erdgas nach oben gewandert, bis es auf eine undurchlässige Deckschicht stieß und dadurch darunter eingeschlossen blieb. Zum Teil liegt das Erdgas direkt über einer Erdöllagerstätte (als Begleitgas). Andere Lagerstätten enthalten nur Erdgas ohne flüssige Anteile (dry gas wells) oder auch Erdgas vermischt mit Gaskondensat (nasses Erdgas, wet gas).

Konventionelle Erdgaslagerstätten stehen oft unter hohem Druck, so dass die Förderung relativ einfach ist. Vor allem bei großen Gasfeldern, die mehrere Jahrzehnte lang betrieben und dabei insgesamt mehrere tausend Milliarden Kubikmeter Gas abgeben können, ist dies sehr rentabel.

Unkonventionell förderbares Erdgas

Diverse andere Arten von Erdgaslagerstätten sind weniger ergiebig und/oder schwerer auszubeuten:

  • In manchen Fällen hat das Speichergestein im Laufe der Zeit seine Gasdurchlässigkeit verloren. Die Förderung des dann sogenannten Tight Gas ist erheblich erschwert; sie erfordert nicht-konventionellen Methoden, bei denen die Gasdurchlässigkeit durch hydraulisches Aufbrechen (Fracking) erhöht wird.
  • Betreffend die Förderung gilt Ähnliches für Schiefergas (“shale gas”); auch hier wird Fracking benötigt. Das Schiefergas ist jedoch anders als Tight Gas im selben Gestein (einer Art von Tongestein) entstanden, welches von Anfang an gasundurchlässig war.
  • In Kohleflözen kann Erdgas an die poröse Kohle adsorbiert sein; es wird als Kohleflözgas bezeichnet. Auch hier ist für die Förderung das Fracking nötig.
  • Unter anderem in Meeresböden gibt es Lager von Methanhydrat. Wie diese gefördert werden könnten und wie groß die Gefahren z. B. großer Methan-Ausbrüche wären, ist noch nicht klar.

Die Förderung von Schiefergas kann die insgesamt gewinnbaren Erdgasmengen erheblich ausweiten. Sie ist jedoch mit vielfältigen Umweltbelastungen verbunden.

Ein großer Nachteil der nicht-konventionellen Förderung z. B. von Schiefergas und Tight Gas ist, dass pro Vorkommen nur relativ geringe Mengen von Gas gewonnen werden können. Entweder sind nämlich die Vorkommen räumlich stark begrenzt, oder das Fracking erlaubt ihre Nutzung nur in einem begrenzten Bereich. Deswegen erfordert die Förderung großer Gasmengen, dass man sehr viele Bohrungen vornimmt. Die einzelnen Förderstätten können oft nur wenige Jahre lang genutzt werden, da ihre Vorkommen rasch erschöpft werden, während konventionelle große Gaslagerstätten über viele Jahre oder sogar Jahrzehnte ergiebig sind. Die Folge davon ist, dass z. B. in den USA große Landstriche mit Bohrungen und Abwasserteichen durchsetzt und häufig geradezu verwüstet werden. Zudem erhöht die Vielzahl der Bohrungen die Gefahr des Austritts von klimaschädlichem Methan in die Atmosphäre. Der Artikel über Fracking enthält hierzu mehr Details.

Angesichts der Erschöpfung vieler konventioneller Erdgasfelder werden zunehmend auch sehr viel aufwendigere neue Techniken für die Gewinnung von “unkonventionellem Erdgas” angewandt. Die höheren Kosten werden akzeptiert, wenn der Gaspreis genügend hoch ist. Da die unkonventionellen Vorkommen meist klein und stark verstreut sind, müssen ständig neue Bohrungen gemacht werden, während alte große Gaslagerstätten über viele Jahre oder sogar Jahrzehnte ergiebig waren. Der Energieverbrauch und die Umweltbelastungen durch die Förderung sind in der Regel erheblich größer als bei konventionellem Erdgas.

Weitere Verarbeitung des Erdgases; Quecksilber und andere Schadstoffe im Rohgas

Das geförderte Rohgas muss vor der Verwendung in der Regel noch verarbeitet werden. Insbesondere müssen diverse Gase wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff vom Rohgas abgetrennt werden. Manche Lagerstätten produzieren ein Magergas, das nur z. B. 30 % Methan enthält und ansonsten viel Kohlendioxid. Durch die Aufbereitung gewinnt man daraus aber gewöhnliches Erdgas z. B. auch in H-Gas-Qualität, nur eben in entsprechend geringerer Menge.

Auch radioaktive Stoffe können im Rohgas vorkommen. Sie werden herausgefiltert, wobei radioaktive Abfälle entstehen.

Helium kann als wertvolles Nebenprodukt anfallen; das Gas mancher Lagerstätten enthält mehrere Prozent Helium. Es stammt aus dem Alpha-Zerfall radioaktiver Substanzen, beispielsweise von Radium. Auch im Erdgas selbst kommen radioaktive Substanzen vor, beispielsweise Radium 226 und Radon 222, und im oft mit geförderten Lagerstättenwasser können weitere Substanzen wie Radium 228 und Thorium 228 vorkommen. Auch wenn ihre Konzentrationen gering sind, können sich aufgrund der großen geförderten Mengen große Mengen ansammeln. Deren Entsorgung scheint vielerorts nicht zufriedenstellend geregelt und überwacht zu sein.

Quecksilbergefahren durch Erdgas – hat man je davon gehört?

Je nach Lagerstätte kann das Gas auch erhebliche Mengen von Quecksilberdampf enthalten; in manchen Fällen liegt die Quecksilberkonzentration bei mehreren Milligramm pro Kubikmeter, d. h. in der Größenordnung der Sättigungskonzentration. Das bedeutet, dass durch den Jahresverbrauch eines einzigen Haushaltes bereits etliche Kilogramm Quecksilber anfallen können. Mit modernen Filteranlagen kann das Quecksilber praktisch vollständig vom Gas abgetrennt werden, und im Idealfall wird das Quecksilber in nutzbarer Form gewonnen, ohne dass etwas davon in die Umwelt kommt. Leider geschieht dies in der Praxis nicht überall so. Beispielsweise führte die Erdgasförderung in der Altmark (DDR) zwischen ca. 1970 und 2005 zu starken, auch erheblich gesundheitsschädlichen Quecksilberbelastungen insbesondere für beteiligte Arbeiter (denen dann aber Entschädigungen vorenthalten wurden), und die ökologische Sanierung des Förderfelds verschlang hunderte von Millionen Euro vor allem aus Steuermitteln [3]. Zeitweise wurde auch den Verbrauchern stark mit Quecksilber verseuchtes Erdgas geliefert, was vor allem bei Verwendung in Gasherden gefährlich war. Auch die Förderung von Schiefergas in den letzten Jahren hat offenbar an einigen Standorten zu Quecksilber-Verseuchungen des Erdreichs geführt. Ob heute z. B. bei der Gasförderung in Sibirien so etwas zuverlässig unterbunden wird, ist schwer nachprüfbar.

In sehr geringen Mengen werden dem Erdgas Geruchsstoffe (Odorierungsstoffe) zugesetzt (in der Regel erst vom örtlichen Gasversorger), damit austretendes Gas bemerkt werden kann.

Erdgas wird häufig zusammen mit Erdöl angetroffen, d. h. als Erdölbegleitgas. In manchen Fällen wird es vor Ort abgefackelt, wenn unzureichende Mengen oder große Entfernungen eine Nutzung unwirtschaftlich machen. Angesichts begrenzter Ressourcen und des entstehenden klimaschädlichen Kohlendioxids ist das Abfackeln zunehmend umstritten und in etlichen Ländern verboten. In der Nordsee beispielsweise spielt das Abfackeln heute praktisch keine Rolle mehr.

Transport und Speicherung von Erdgas

Erdgas-Pipelines

Erdgas-Piplines können enorme Leistungen transportieren – weit mehr als eine Hochspannungsleitung. Dabei entstehen moderate Transportverluste.

Erdgas lässt sich gut in Pipelines (Rohrleitungen) unter hohem Druck (z. B. 90 bar) transportieren. Große Pipelines transportieren große Gasmengen, die extrem hohen Leistungen entsprechen. Bei einem großen Rohrdurchmesser von z. B. einem Meter können mehr als 15 Gigawatt übertragen werden, was mehreren der stärksten Hochspannungsleitungen entspricht.

Gasverluste durch Leckagen können dabei klein gehalten werden. Jedoch ist ein gewisser Energieaufwand nötig, um das Erdgas für den Transport zu komprimieren; beispielsweise wird nach jeweils ca. 150 bis 200 km eine weitere Verdichterstation benötigt, die den Druck wieder erhöht. (Reibungsverluste in der Pipeline lassen den Druck entlang der Strecke abfallen; anders gesagt ist eine gewisse Druckdifferenz nötig, um den Erdgas-Strom gegen die Reibung anzutreiben.) Die Kompressoren werden in der Regel mit einem Teil des Erdgases betrieben. So entsteht ein Energieverlust von z. B. 2 % pro 1000 km.

Die Entspannung des Gases am Ende einer Hochdruck-Pipeline braucht Wärme. Es kann aber auch Strom dabei gewonnen werden, was bisher aber leider noch wenig praktiziert wird.

Das komprimierte Erdgas hat in Fernleitungen einen Druck von z. B. 90 bar und wird bei Verteilung in kleinere Netze zunehmend auf niedrigere Drucke entspannt. Die Druckminderung geschieht meist an einfachen Drosselventilen. Da sich das Gas bei der Entspannung abkühlt, muss es vor den Drosselventilen vorgewärmt werden, um eine Vereisung der Leitungen zu vermeiden. Hierzu wird oft Wärme durch Verbrennung eines Teils des Erdgases erzeugt. Besser ist natürlich die Nutzung von Abwärme für diesen Zweck. Energetisch noch wesentlich günstiger ist es, eine Erdgas-Entspannungsanlage mit einer Entspannungsturbine zu realisieren, die über einen Generator elektrische Energie erzeugt, und die Vorwärmung mit Hilfe von Abwärme eines Blockheizkraftwerks vorzunehmen.

Flüssigerdgas

Flüssigerdgas erlaubt Transporte mit Schiffen, unabhängig von Pipelines. Hier gibt es aber größere Energieverluste.

Erdgas kann auch in verflüssigter Form als Flüssigerdgas (LNG = liquefied natural gas, nicht zu verwechseln mit Flüssiggas) transportiert werden, insbesondere in großen Tankschiffen. Die Kompression auf ca. 1/600 des Volumens ist für den Transport sehr vorteilhaft, jedoch ist eine Kühlung auf etwas unter −160 °C nötig. Für die Verflüssigung müssen ca. 10 bis 25 % des Heizwerts des Erdgases aufgewandt werden. Deswegen ist der Transport als Flüssigerdgas nur für große Transportdistanzen (Tausende von Kilometern) wirtschaftlich, und natürlich nur wo keine Pipelines verfügbar sind.

Speicherung

Erdgas lässt sich in oberirdischen und unterirdischen Druckbehältern speichern. Besonders große Volumina können in ausgedienten Salzstöcken sowie in Erdöl- und Erdgaslagerstätten gespeichert werden. Ebenfalls möglich ist die Verwendung der Transportpipelines für Speicherzwecke, wenn der Betriebsdruck variiert werden kann.

Bei unterirdischen Gasspeichern unterscheidet man Kavernenspeicher, die ein völlig offenes Volumen für das Gas haben, von Porenspeichern, bei denen das Gas in einem porösen Gestein gespeichert wird. Hohe Ein- und Ausspeiseleistungen sind mit Kavernenspeichern möglich, kaum dagegen mit Porenspeichern. Kavernen können Felskavernen sein, entstehen aber auch z. B. als ausgesolte Steinsalzkavernen.

Oberirdische Speicher wurden früher häufig als zylinderförmige Gasometer gebaut. Heute sind kugelförmige Speicher, die mit hohem Druck von z. B. 10 bar betrieben werden können, gebräuchlicher. Sie weisen typischerweise viel geringere Volumina auf als unterirdische Gasspeicher und dienen zur lokalen Pufferung kurzfristiger Verbrauchsspitzen.

Konkurrenz von Erdgas und Erdöl

Erdgas kann insbesondere Heizöl ersetzen. Häufig kann sogar der gleiche Heizkessel verwendet werden, und nur der Brenner muss ausgetauscht werden. Viele Heizungsanlagen wurden von Heizöl auf Erdgas umgestellt, was verschiedene Gründe hat:

Auch manche Verbrennungsmotoren (insbesondere Ottomotoren) lassen sich relativ einfach auf den Betrieb mit Erdgas umrüsten, erreichen allerdings häufig nicht gleich hohe Wirkungsgrade wie speziell für Erdgas optimierte Motoren. (Umgerüstete Dieselmotoren sind diesbezüglich besser.) Auch in Motoren werden die Abgase tendenziell weniger umweltbelastend als bei Betrieb mit Benzin, und Erdgas ist preisgünstiger als Benzin. Bei mobilen Anwendungen (in Erdgasfahrzeugen) ist aber nachteilig, dass das Gas in schweren und voluminösen Druckbehältern transportiert werden muss, was zu höherem Fahrzeuggewicht, kleinerer Reichweite und oft auch vermindertem Stauraum führt. Außerdem sind Erdgastankstellen nicht überall anzutreffen.

Als Brennstoff für Kraftwerke konkurrenziert Erdgas vor allem Steinkohle im Bereich der Mittellast. Es kann aber auch in Spitzenlast-Kraftwerken mit Gasturbinen an Stelle von Kerosin oder Schweröl verwendet werden.

Handel mit Erdgas

Die Endverbraucher werden von Energieversorgungsunternehmen (EVU), hier auch als Gasversorger bezeichnet, beliefert. Diese kaufen das Erdgas von großen Produzenten (meist im Ausland) oder von anderen EVU und sorgen für die Feinverteilung an die einzelnen Haushalte und Unternehmen über ihre Verteilungsnetze. Ebenfalls sind sie verantwortlich für die Zwischenspeicherung, um Verbrauchsspitzen decken zu können.

Preise und Steuern

Erdgas wird je nach Verwendung (in Heizungen, als Kraftstoff oder in Kraftwerken) unterschiedlich hoch mit der Erdgassteuer belegt. Es wird vielerorts tiefer besteuert als Heizöl und Benzin, weil sein vermehrter Einsatz zum Ersatz dieser anderen Brenn- und Kraftstoffe umweltpolitisch und energiepolitisch wünschenswert ist. Jedoch steigt der Erdgaspreis langfristig etwa parallel zum Ölpreis, insbesondere weil Erdgas und Heizöl in direkter Konkurrenz stehen. Diese Ölpreisbindung wurde vielfach sogar in Verträgen festgelegt, verliert allerdings zunehmend an Bedeutung. Abweichungen vom langfristigen Preisverhältnis führen aber an verschiedenen Orten zu Verschiebungen des Verbrauchs, etwa durch Umstellung von Gasfeuerung auf Ölbetrieb oder umgekehrt.

Erdgasvorräte

Wird Erdgas ebenso wie Erdöl knapp werden?

Die globalen Vorräte an Erdgas sind deutlich höher als die von Erdöl. Beim heutigen Verbrauch und vor allem mit zukünftigen Verbrauchssteigerungen dürfte eine erhebliche globale Verknappung von Erdgas trotzdem spätestens in wenigen Jahrzehnten eintreten.

Schon heute wird Erdgas in manchen Regionen spürbar knapper, etwa durch die deutlich nachlassende Produktion in der Nordsee. In Nordamerika hat die Förderung von Schiefergas die Marktlage vorläufig stark entspannt; allerdings stoßen neue Vorhaben wegen der eingetretenen Umweltbelastungen (siehe oben) zunehmend auf Widerstände in der Bevölkerung. Für Europa ist aus verschiedenen Gründen nicht zu erwarten, dass Schiefergas in großem Umfang das konventionelle Erdgas z. B. aus Russland ersetzen wird: Die Vorkommen sind schlechter untersucht, vermutlich auch kleiner und weniger günstig verteilt, das Land ist stärker besiedelt, und die Umweltvorschriften sind strenger als in den USA.

Große konventionelle Gasvorräte liegen im Nahen Osten, benötigen aber zur großräumigen Nutzung umfangreiche Investitionen in weitere große Pipelines und Installationen zur Verflüssigung und für den Transport von Flüssigerdgas.

Erdgasversorgung in Europa

Woher bekommt Europa sein Erdgas?

Die europäischen Länder beziehen ihr Erdgas zu einem erheblichen Teil aus eigener Förderung, insbesondere in der Nordsee. Norwegen weist dort die größte Förderung auf, gefolgt von den Niederlanden. Kleinere Mengen werden gewonnen in Großbritannien, Dänemark und Deutschland. In 2007 wurden noch ca. 39 % des Verbrauchs aus europäischen Quellen gedeckt, aber dieser Anteil sinkt stetig, da die Gasfelder in der Nordsee zunehmend erschöpft werden und durch Neufunde nicht ausgeglichen werden können. Dadurch werden die Importe aus Russland immer wichtiger. (Deutschland bezog in 2012 38 % des Erdgases von Russland.) Um eine allzu große Abhängigkeit zu vermeiden, versucht man auch Lieferungen aus anderen Ländern zu beziehen; beispielsweise könnten zukünftig wesentliche Mengen von Flüssigerdgas aus Algerien mit Tankschiffen transportiert werden.

Gaskraftwerke verbrauchen in Deutschland den kleineren Teil des Erdgases. Wenn der Verbrauch in Heizungen reduziert wird, kann das Gas in Kraftwerken sinnvoller genutzt werden.

Der Erdgasverbrauch in Europa ist in den vergangenen Jahrzehnten stark angestiegen. Der Bedarf für Heizungsanlagen ist zwar inzwischen relativ stabil, da zwar einerseits viele zusätzliche Gasheizungen gebaut werden, andererseits aber der Wärmebedarf vielerorts durch verbesserte Wärmedämmung rückläufig ist. Im Stromsektor nimmt die Bedeutung von Erdgas jedoch zu, teilweise weil flexible Gaskraftwerke die fluktuierende Einspeisung aus erneuerbaren Energien gut ausgleichen können, auch mit moderaten CO2-Emissionen.

In Deutschland wurden in 2010 38 % des Erdgases von der Industrie verbraucht, 32 % von Haushalten (hauptsächlich für Heizungszwecke) und nur 13 % von Gaskraftwerken. Wenn der Wärmebedarf von Gebäuden weiter reduziert wird, entsteht ein zusätzlicher Spielraum für den Einsatz von Erdgas in Kraftwerken.

Einspeisung von Biomethan

Das Erdgasnetz erlaubt auch Zumischungen von Biomethan. Es kann ähnlich wie Ökostrom bezogen werden, ohne dass aber eine physische Zuordnung der Lieferungen erfolgt.

In Erdgas-Pipelines kann auch Biomethan (aus Biogas hergestelltes Gas in Erdgasqualität) eingespeist werden. Es gibt einen Handel von “Öko-Gas” ähnlich wie der von Ökostrom: Interessierte Verbraucher bezahlen gezielt für eingespeistes Biogas, obwohl sie materiell gesehen das gleiche Gemisch von Erd- und Biogas wie die Bezüger von “normalem” Gas am gleichen Ort beziehen. Auf diese Weise kann die Erzeugung von Biogas gefördert werden mit der Perspektive, dass längerfristig ein erheblicher Teil des Erdgases durch Biogas ersetzt wird.

Biogas ist nicht zu verwechseln mit EE-Gas, welches mit Hilfe elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird ohne Verwendung biologischer Prozesse. Außerdem lässt sich synthetisches Erdgas durch Kohlevergasung herstellen.

Einspeisung von Wasserstoff

Wasserstoff kann dem Erdgas nur in recht begrenzten Konzentrationen zugemischt werden. Trotzdem ergäbe sich so eine große Speicherkapazität z. B. bei der Verwertung von Überschussstrom.

Im Zusammenhang mit dem Konzept Power to Gas könnte zukünftig Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Hilfe von zeitweise anfallender überschüssiger elektrischer Energie (als EE-Gas) erzeugt wird, in Erdgaspipelines eingespeist werden. Solange der Wasserstoffanteil unterhalb von ca. 5 % bliebe, wäre das problemlos möglich. Bei höheren Beimischungen ergeben sich allerdings Probleme daraus, dass die volumetrische Energiedichte des Wasserstoffs viel geringer ist als die von Methan, was unter anderem zu Abrechnungsproblemen führt: Gaszähler erfassen das Volumen, und bei schwankender Energiedichte lässt sich daraus nicht mehr die gelieferte Energiemenge ermitteln. Auch die Transport- und Speicherkapazität der Leitungen wäre reduziert. Deswegen wäre anstatt höherer Beimischungen voraussichtlich eine Methanisierung nötig, d. h. die Herstellung von Methan aus Wasserstoff und Kohlendioxid.

Literatur

[1]Daten zu Erdgas von Agenda 21, http://www.agenda21-treffpunkt.de/daten/erdgas.htm
[2]“Das Desaster vor der Tür. Seit fast 20 Jahren strömen aus einem Bohrloch in der Nordsee große Mengen des Treibhausgases Methan”, http://www.zeit.de/2010/24/Nordsee-Bohrloch-Methan, ZEIT online
[3]Hermann Bubke, Studie zur Kontamination von Arbeitnehmern mit Quecksilber bei der Erdgasförderung in der Altmark, http://heavenorshell.se/wp-content/uploads/2011/02/Autorisierte_Quecksilberstudie_Bubke_Sept-2010.pdf

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Methan, Biogas, EE-Gas, synthetisches Erdgas, Schiefergas, Tight Gas, Fracking, Gaskondensat, Brennstoff, Kraftstoff, Erdgasfahrzeug, Gasheizung, Brennwertkessel, Erdöl, fossile Energieträger, Versorgungssicherheit, Abfackelung, Biomethan

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