Erdgas (Methan)

Die saubere Alternative zu Kohle und Öl

Erdgas ist eine natürliche und fossile Brennstoffquelle, die hauptsächlich aus Methan besteht. Es kann aber auch andere Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan und Butan sowie kleinere Mengen an Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelverbindungen enthalten. Es wird oft als sauberere Alternative zu Kohle und Öl betrachtet. Die Verbrennung von Erdgas erzeugt weniger CO2-Emissionen als Kohle oder Öl.

Erdgasvorkommen sind in vielen Teilen der Welt weit verbreitet. Dies stellt eine zuverlässige und potenziell kostengünstige Energiequelle dar. Die Entstehung ist ein Ergebnis von Millionen Jahren geologischer Prozesse. Es bildet sich durch den Abbau von organischen Materialien, die unter hohem Druck und hoher Temperatur in den Tiefen der Erdkruste komprimiert werden.

Im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen, liegt das grösste Potenzial von Erdgas in seiner Vielseitigkeit und seiner geringeren Umweltauswirkungen. Zudem sind moderne Gaskraftwerke für ihre Flexibilität bekannt, um Spitzenlasten oder unvorhergesehene Nachfrageschwankungen optimal auszugleichen. Moderne Gaskraftwerke können schnell hoch- und runtergefahren werden.

Herstellung

Erdgas wird durch Bohrungen in die Erdkruste gewonnen. Dabei wird das dort gelagerte Gas durch Pipelines oder Tankwagen zu Verarbeitungsanlagen transportiert, wo es von Verunreinigungen wie Wasser und Schwefel befreit, und für den Einsatz aufbereitet wird.

  • Entfernung von Schwefel: Adsorption ist ein gängiges Verfahren zur Entfernung von Schwefelverbindungen. Dabei wird das Erdgas durch ein Adsorptionsmaterial wie Aktivkohle, Zeolithe oder spezielle Harze geleitet, die die Schwefelverbindungen aus dem Gas aufnehmen. Alternative zur Adsorption ist die Absorption (Binden mit Lösungsmitteln) oder in seltenen Fällen die chemische Umwandlung.
  • Entfernung von Wasser: Die häufigste Methode, um Wasser aus Erdgas zu entfernen ist die Trocknung. Dazu leitet man das Gas durch eine Substanz, die Wasser absorbieren kann. Zum Beispiel molekularsiebhaltige Materialien oder Glykole. Das Wasser wird anschliessend von der Trockenmittelsubstanz aufgenommen, während das trockene Gas weitergeleitet wird. In selteneren Fällen erfolgt die Wasserentfernung mittels Kondensation oder Druckwechseladsorption (PSA).

Lagerung und Transport

In der Regel wird Gas in seiner gasförmigen als auch in seiner verflüssigten Form in speziell konstruierten Anlagen gelagert. Die gängigsten Methoden sind dabei:

  • Hohlraumspeicher: Das sind natürliche oder künstliche Hohlräume unter der Erde. Zum Beispiel Erdöl- oder Gasspeicherstätten, abgesetzte Salzbergwerke oder natürliche Gesteinsformationen. Das Erdgas wird in diese Hohlräume gepumpt und bis zum Gebrauch gespeichert.
  • Porenraumspeicher: Diese Speicher nutzen natürliche Gesteinsstrukturen, um das Erdgas zu lagern. Das Gas wird in poröses Gestein wie Sandstein oder Karstgestein gepresst und dort gehalten, bis es gebraucht wird.
  • Druckbehälter: Erdgas kann in speziellen Tanks, in der Regel aus Stahl oder anderen robusten Materialien, gelagert werden. Oftmals werden sie in der Nähe von Industrieanlagen oder Verteilzentren aufgestellt.
  • Flüssigerdgas (LNG*) Tanks: Durch die starke Kühlung wird Erdgas verflüssigt und zu LNG (liquefied natural gas). Dabei wird das Volumen stark reduziert und das Erdgas in seiner verflüssigten Form in isolierten Tanks gelagert und transportiert.
 

Die Auswahl der geeignetsten Lagermethode hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Dabei spielen die Menge, die Dauer und die Bedingungen vor Ort eine Rolle. Lagerung und Transport sind unmittelbar miteinander verknüpft.

  • Pipeline-Transport: Die gängigste Methode sind Pipelines. Das Erdgas wird durch ein Netzwerk von Pipelines gepumpt, das oftmals Tausende Kilometer umfasst. Durch Kompressorstationen wird Druck erzeugt, und das Gas wird durch die Pipelines bewegt.
  • Flüssigerdgas (LNG) Transport: Das Flüssigerdgas wird über speziell isolierte Tanks verschifft.
  • Tankwagen und Tanklastwagen: Kurzstreckentransporte erfolgen oftmals per Tankwagen oder Tanklastwagen, die spezielle Gastanks aufweisen.
  • Schiffsleitung und Rohrleitung: Unterwasserleitungen auf dem Meeresboden ermöglichen den Transport von Erdgas über grosse Entfernung.

Vor- und Nachteile von Erdgas (Methan, CH4)

Vorteile:
  • Niedrigere Emissionsrate: Verbrennung von Erdgas erzeugt weniger CO2-Emissionen als Kohle oder Öl.
  • Verfügbarkeit: Es gibt grosse Vorkommen von Erdgas weltweit.
  • Effizienz: Moderne Gaskraftwerke sind relativ effizient und können schnell hoch- und runtergefahren werden, um Spitzenlasten auszugleichen.

Nachteile:
  • Treibhausgasemissionen: Bei Förderung, Transport und Verarbeitung von Erdgas können Methanemissionen entstehen, ein Treibhausgas.
  • Abhängigkeit: Die Nutzung von Erdgas perpetuiert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Zudem besteht eine (immer kleiner werdende) Abhängigkeit von Russland.
  • Fracking: Einige Erdgasvorkommen erfordern Fracking, was mit Umweltproblemen wie Wasserverschmutzung und Erdbebenrisiken verbunden ist.
  • Nicht erneuerbare Ressource: Wie Kohle und Öl ist Erdgas nicht unendlich vorhanden.

Ausblick

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Zukunft von Erdgas. Darunter fallen technologische Entwicklungen, Entscheidungen in der Energiepolitik, das Umweltbewusstsein sowie die wirtschaftlichen Bedingungen.

 

*LNG steht für „liquefied natural gas“ (verflüssigtes Erdgas) und bezeichnet Erdgas, das durch Kühlung auf sehr niedrige Temperaturen (-162°C oder -259°F) verflüssigt wurde.