Erdgas (Methan)
Die CO2-ärmere Alternative zu Kohle und Erdöl
Erdgas besteht als fossiler Brennstoff hauptsächlich aus Methan. Es kann aber auch andere Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan und Butan sowie kleinere Mengen an Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelverbindungen enthalten. Erdgas wird oft als „saubere“Alternative zu Kohle und Öl betrachtet, weil seine Verbrennung weniger CO2-Emissionen erzeugt.
Moderne Gaskraftwerke können schnell hoch- und runtergefahren werden. Sie sind deshalb sehr gut dafür geeignet, um Spitzenlasten oder unvorhergesehene Nachfrageschwankungen optimal auszugleichen.
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.