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.

Inhaltsverzeichnis

    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

    Beitragsbild: Erdgas

    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:

      VorteileNachteile
      Ökologie
      • Schadstoffarm
      • Auch in Variante Bio-Erdgas erhältlich
      • Nicht regenerativ
      Sauberkeit und Verbrennung
      • Geringe Feinstaubbelastung
      • Feinstaubbelastung
      Flexibilität
      • Problemlose Einbindung von regenerativen Wärmeerzeugern
      • Zusatzkosten durch Installation
      Versorgung
      • Flächendeckendes Erdgasnetz
      • Große weltweite Vorkommen
      • Angewiesen auf stetige Förderung
      • Nicht jeder Haushalt verfügt über einen Anschluss
      Kosten
      • Sehr kostengünstig
      • Abhängigkeit von Gaspreisentwicklung
      NutzungVariable Nutzung durch:
      • Gebäudewärme
      • Küchengeräte (Herd, Ofen)
      • Stromgewinnung (GuD-Kraftwerk)
      • Mobilität
      • Endliche Ressource, daher nur bedingt zukunftsfähig

      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.

      FAQ – Noch Fragen?

      Aktuell (15.01.2019) kostet Erdgas 5,80 Cent pro kWh bei einem Jahresverbrauch von 1.044,00 € für 18.000 kWh pro Jahr. In diesem Beispiel wurde eine Wohnfläche von 150 m² zugrunde gelegt.

      Der Gaspreis unterliegt jedoch kontinuierlichen Schwankungen. Diese können durch unterschiedliche Einflussfaktoren zustande kommen. Dazu gehören u. a. Angebot und Nachfrage, aktueller Börsenkurs, Mengen- und Preispolitik der OPEC, internationale Politik und Kriege, weltweite Konjunkturentwicklung und die Nachfrage aus der Wirtschaft.

      Da es sich bei Erdgas um einen fossilen und daher nicht regenerativen Brennstoff handelt, ist dieser streng genommen nicht ökologisch. Schließlich sind Förderung, Verarbeitung, Transport und Verbrennung mit dem Ausstoß nicht unerheblicher Mengen an Methan und Kohlenstoffdioxid verbunden.

      Vor allem der Prozess der Förderung von Erdgas muss ökologisch noch optimiert werden. So wird bei der Ölförderung Erdgas als Nebenprodukt abgefackelt, anstatt es ebenfalls zu fördern. Auch durch undichte Stellen in Förderanlagen entstehen starke Belastungen für die weltweite Öko-Bilanz. Schließlich ist die Förderung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten mit Hilfe von Hydraulic Fracturing ebenfalls mit Umweltrisiken verknüpft. Auch das verstärkte Fracking ab dem Jahr 2000 zieht merkliche Belastungen der Umwelt nach sich.

      Dennoch ist Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen wie z. B. Heizöl der ökologischste aller Energieträger und kann bei Verwendung von modernster Brennwerttechnik sehr effektiv eingesetzt werden.

      Die größten Erdgasförderer weltweit in Bezug auf Staaten mit dem größten Fördervolumen sind:

      1) USA, 2) Russland, 3) Iran, 4) Kanada, 5) Katar, 6) China, 7) Norwegen, 8) Australien, 9) Saudi-Arabien, 10) Algerien

      Die größten Erdgasförderer weltweit in Bezug auf Unternehmen mit dem größten Fördervolumen sind:

      1) Saudi Aramco, 2) Gazprom, 3) National Iranian Oil Company, 4) ExxonMobil, 5) Rosneft, 6) Petrochina, 7) BP, 8) Royal Dutch Shell, 9) PEMEX, 10) Kuwait Petrol Corp.

      Anders als das frühere Stadtgas ist Erdgas an sich nahezu geruchslos. Aus Gründen der Sicherheit wird das Erdgas aber mittlerweile mit einem bestimmten Geruch versetzt, damit ein Gasaustritt frühzeitig erkannt wird. Diesen Prozess nennt man Odorierung. Er ist in Bezug auf Technik und Kontrolle im DVGW-Arbeitsblatt G 280-1 geregelt.

      Am häufigsten werden schwefelhaltige organische Verbindungen wie Tetrahydrothiophen oder Merkaptangemische als Odoriermittel verwendet. Der Geruch soll abstoßend riechen. Ökologisch begründet, werden in den letzten Jahren zunehmend schwefelarme Odoriermittel benutzt.

      Nähere Auskünfte zu diesem Thema lassen sich auch auf https://www.dvgw.de/ entnehmen. Dies ist die Website des “DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. – Technisch-wissenschaftlicher Verein”.

      Gas wird in der Regel in folgende Arten unterteilt:

      • Acetylengas
      • Aerogengas/Aërogengas/Luftgas/Benoidgas
      • Biogas
      • Bio-Erdgas
      • Blaugas
      • Erdgas L
      • Erdgas H
      • Generatorgas
      • Gichtgas
      • Holzgas
      • Leuchtgas/Stadtgas/Steinkohlegas (wird heutzutage nicht mehr verwendet)
      • Propangas/Flüssiggas
      • Wassergas
      • Wollgas/Swinter-Gas

      Abhängig von ihrer Herkunft und chemischen Zusammensetzung haben Gasarten einen unterschiedlichen Energiegehalt bzw. Brennwert. Für den Verbraucher ist die Gassorte jedoch unerheblich. Viel stärker kommt es tatsächlich darauf an, welchen Brennwert das entsprechende Gas hat. Bei L-Gas beträgt der Brennwert rund 10 kWh/m³, während dieser bei H-Gas bei etwa 11,5 kWh/m³ liegt.

      Bio-Erdgas bzw. Bio-Methan wird über Synthesegas aus einer Vergasung von Biogas erzeugt. Biogas wird wiederum aus zu vergärender bzw. fermentierender Biomasse unter Sauerstoffausschluss gewonnen. Die Biomasse setzt sich meist aus Pflanzenresten, tierischen Abfällen, Energiepflanzen oder Zwischenfrüchten zusammen.

      Als konventionelle Vorkommen bezeichnet man die herkömmlichen Gas-Lagerstätten, die z. B. in sogenannten „Erdgasfallen“ in mehreren hundert Metern oder sogar einigen Kilometern Tiefe lagern. Dabei befindet sich häufig das Erdgas über dem schwereren Erdöl.

      Die unkonventionellen Vorkommen sind hingegen erst in tieferen Gesteinsschichten vorzufinden, was die Förderung ungleich schwerer macht. Entsprechende Bohrungen finden erst seit einigen Jahren statt und werden als “Fracking” bezeichnet. Manche Berichte gehen sogar davon aus, dass die unkonventionellen Lagerstätten weltweit größer als die konventionellen sind.

      Die folgenden Arten von Erdgas werden in unkonventionellen, also besonders tiefliegenden und schwierig zugänglichen Lagerstätten gefördert:

      • Schiefergas: In Tonschichten
      • “Tight”-Gas: In Poren im Sandstein
      • Kohleflözgas auch Grubengas oder „Coalbed Methane“/CBM: In Kohleflözen
      • Gashydrate: Auf Meeresboden oder in Permafrostböden
      • Aquifergas: In Grundwasserschichten eines Aquifers

      South-Pars” ist das mit weitem Abstand größte Gasfeld weltweit. Das dem Iran und Katar zuzurechnende Areal wird auf ein Vorkommen von 35.000 km³ geschätzt.

      Ja. Gerade bei der starken Ausbeutung eines großen Gasfeldes können durch veränderte Druckverhältnisse im Boden Erdbeben entstehen.

      Über den Autor

      Heiko Rexer

      Heiko ist unser technischer Leiter bei ökoloco. Er ist Installateur- und Heizungsbauermeister und mit über 18 Jahren Berufserfahrung Spezialist im…
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