Erdgas – Die Entstehung eines natürlichen Energieträgers

Die Ge­schich­te der Ent­ste­hung von Erd­gas be­ginnt vor et­wa drei­ein­halb Mil­li­ar­den Jah­ren. Der Groß­teil der Er­de ist mit Was­ser be­deckt. Win­zi­ge Mi­kro­or­ga­nis­men, Plank­ton ge­nannt, die sich am Grun­de fla­cher Mee­re ab­la­gern, wer­den mit der Zeit durch Sand und Ge­röll be­deckt (Se­di­men­ta­ti­on). Oh­ne wei­te­re Ver­sor­gung mit Sau­er­stoff, un­ter gro­ßem Druck und bei ho­hen Tem­pe­ra­tu­ren wer­den die or­ga­ni­schen Be­stand­tei­le in gas­för­mi­ge Koh­len­stof­fe um­ge­wan­delt. Methan, al­so Erd­gas ent­steht.

Die­ses wan­dert nach sei­ner Ent­ste­hung durch das po­rö­se Ge­stein lang­sam nach oben, bis es auf eine un­durch­dring­li­che Schicht trifft. Hier sam­melt sich das Erd­gas in La­ger­stät­ten. Sol­che La­ger­stät­ten be­zeich­net man als kon­ven­ti­o­nell. Zu­sätz­lich exis­tie­ren auch un­kon­ven­ti­o­nel­le La­ger­stät­ten. Hier­bei be­fin­det sich das Erd­gas noch in dem Ge­stein, in dem es ent­stan­den ist (Mut­ter­ge­stein). Da­mit die­ses Erd­gas ge­för­dert wer­den kann, müs­sen durch zu­sätz­li­che Maß­nah­men Fließ­we­ge ge­schaf­fen wer­den.

Erdgas ist nicht gleich Erdgas

Erd­gas wird je nach Zu­sam­men­set­zung sei­ner Be­stand­tei­le un­ter­schie­den und klas­si­fi­ziert.

Tro­cken­gas ist Erd­gas, das fast aus­schließ­lich aus Methan be­steht und nur ei­nen ge­rin­gen An­teil an Ethan und schwe­ren Koh­len­was­ser­stof­fen be­sitzt.

Im Ge­gen­satz da­zu be­sitzt Nass­gas über 15 Pro­zent schwe­re Koh­len­was­ser­stof­fe. In Auf­be­rei­tungs­an­la­gen wird die­ses Gas nach der För­de­rung ge­trock­net.

Erd­gas, das ei­nen ho­hen An­teil an Schwe­fel­was­ser­stoff (als auch Koh­len­di­oxid) be­sitzt, wird als Sau­er­gas be­zeich­net. Be­vor Sau­er­gas als Brenn­stoff ver­wen­det wer­den kann, wird es di­rekt nach der För­de­rung in Gas-Ent­schwe­fe­lungs­an­la­gen von die­sem Schwe­fel­was­ser­stoff be­freit. Der da­bei an­fal­len­de Schwe­fel kann an­schlie­ßend un­ter an­de­rem zur Pro­duk­ti­on von Farb­stof­fen, In­sek­ti­zi­den und Kunst­dün­gern ver­wen­det wer­den.

Im Ge­gen­satz zu Sau­er­gas be­sitzt Süß­gas nur ei­nen sehr ge­rin­gen An­teil an Schwe­fel­was­ser­stoff.

Erdgas-Förderung: sicher von der Quelle bis ins Haus

Zwi­schen 1.000 und 7.000 Me­tern tief la­gern die heu­te be­kann­ten Erd­gas-Vor­kom­men. Mit­tels Schall­wel­len, Son­die­rung und Pro­be­boh­rung wer­den Erd­gas-La­ger­stät­ten zu­nächst grob ge­or­tet. Ist ei­ne La­ger­stät­te wirt­schaft­lich ren­ta­bel, wird das Erd­gas über die Boh­run­gen nach oben ge­för­dert und an­schlie­ßend über ein rie­si­ges Lei­tungs­netz bis zu den Ver­brauchs­stel­len ge­lie­fert.

Wie wird Erdgas gefördert?

Boh­rung: Mit­hil­fe ei­ner Bohr­an­la­ge wird nach Erd­gas ge­bohrt. Ei­ne Bohr­an­la­ge be­fin­det sich auf ei­nem Bohr­platz und be­steht haupt­säch­lich aus ei­nem Bohr­turm und wei­te­ren An­la­gen, die den Bohr­pro­zess un­ter­stüt­zen. Ein Bohr­platz ist grund­sätz­lich so auf­ge­baut, dass sich sämt­li­che Mo­du­le der An­la­ge auf ei­ner be­to­nier­ten Ober­flä­che be­fin­den, an de­ren Rand eine Rin­ne ist, die sämt­li­che Flüs­sig­kei­ten auf­fängt, so dass kei­ne ver­schmutz­te Flüs­sig­keit in die Um­ge­bung ge­lan­gen kann. Die Boh­rung selbst wird sorg­fäl­tig von In­ge­nieu­rin­nen und In­ge­nieu­ren ge­plant, so­dass die op­ti­ma­le Bohr-Rou­te exakt be­folgt wer­den kann.

Vor der ei­gent­li­chen Boh­rung wird zu­erst ein Stand­rohr ge­setzt, um die trink­was­ser­füh­ren­den Schich­ten zu schüt­zen. An­schlie­ßend wird für die je­wei­li­gen Ge­steins­schich­ten mit dem auf die Ei­gen­schaf­ten des Ge­steins ab­ge­stimm­ten Bohr-Equip­ment ge­bohrt. Da­zu be­fin­det sich an ei­nem Bohr­strang ein Bohr­mei­ßel, der sich dreht und so­mit das Ge­stein zer­stört. Es wird im­mer zeit­nah ein Ab­schnitt ver­rohrt und ze­men­tiert, so­dass das um­lie­gen­de Ge­stein von der Boh­rung ab­ge­schirmt und so­mit ge­schützt wird. Mit­hil­fe ei­ner Ab­sperr­ein­rich­tung mit meh­re­ren Si­cher­heits­ven­ti­len (Blow-Out-Preventer) wird si­cher­ge­stellt, dass kein Gas un­kon­trol­liert aus­tre­ten kann. Mit­hil­fe ge­eig­ne­ter Sen­so­ren und Mes­sun­gen wird fest­ge­stellt, wann die Erd­gas-La­ger­stät­te wie ge­plant er­reicht ist und die Boh­rung ab­ge­schlos­sen wer­den kann.

För­de­rung: Nach der Erd­gas-Boh­rung wird der Blow-Out-Preventer durch ein Erup­ti­ons­kreuz er­setzt, wel­ches ein kon­trol­lier­tes Aus­strö­men des Ga­ses wäh­rend der För­de­rung er­mög­licht. Durch ein ein­ge­bau­tes Steig­rohr, das bis in die La­ger­stät­te reicht, kann das Erd­gas zur Erd­ober­flä­che ge­för­dert wer­den. Häu­fig reicht der Druck in der La­ger­stät­te aus, so­dass das Erd­gas oh­ne wei­te­re Maß­nah­men ge­för­dert wer­den kann. Ist dies je­doch nicht der Fall, kann durch be­stimm­te Maß­nah­men der Druck in der Erd­gas-La­ger­stät­te er­höht wer­den. Das ge­för­der­te Erd­gas kann im An­schluss dann in Pipe­lines zum Be­stim­mungs­ort trans­por­tiert wer­den oder auch in Ver­flüs­si­gungs­an­la­gen zu LNG ver­flüs­sigt wer­den.

Ver­flüs­si­gung: Hier­für wird Erd­gas nach der För­de­rung in Auf­be­rei­tungs­an­la­gen ge­trock­net und ge­rei­nigt, so­dass fast rei­nes Methan ver­bleibt. Die­ses wird an­schlie­ßend in Ver­flüs­si­gungs­an­la­gen mit Hil­fe ge­eig­ne­ter Kühl­mit­tel und un­ter Aus­nut­zung des Joule-Thomson-Ef­fekts auf –162 °C ge­kühlt, wo­durch das Methan flüs­sig wird. Das LNG wird in ge­eig­ne­ten Tanks per Schiff oder Lkw zum Be­stim­mungs­ort trans­por­tiert. Hier kann es di­rekt als LNG ver­wen­det oder wie­der in den gas­för­mi­gen Zu­stand re­ga­si­fi­ziert und ins Gas-Netz ein­ge­speist wer­den.

Floating LNG (FLNG): Floating LNG be­deu­tet, dass das Erd­gas be­reits offshore (auf dem Meer) di­rekt über der Erd­gas-La­ger­stät­te auf der Platt­form zu LNG ver­flüs­sigt wird, auf der es auch ge­för­dert und auf­be­rei­tet wur­de. Das hat den Vor­teil, dass kei­ne Pipe­lines im Meer für den Trans­port zum Land und an Land kei­ne zu­sätz­li­che Ver­flüs­si­gungs­an­la­ge be­nö­tigt wer­den.

Die Spei­che­rung: Erd­gas wird un­ter­ta­ge ge­spei­chert. Bei Un­ter­ta­ge-Gas-Spei­chern wird un­ter­schie­den zwi­schen Po­ren­spei­chern und Ka­ver­nen­spei­chern. Ka­ver­nen sind künst­lich an­ge­leg­te Hohl­räu­me in Salz­stö­cken. Salz eig­net sich be­son­ders gut zur Spei­che­rung von Erd­gas, da es von Na­tur aus gas­un­durch­läs­sig ist. Bei den Po­ren­spei­chern han­delt es sich meist um ehe­ma­li­ge na­tür­li­che La­ger­stät­te, de­ren po­rö­ses Ge­stein das Erd­gas wie ein Schwamm auf­saugt und spei­chert.

Flüssiges Erdgas Gas-Speicher

Wie lange reichen die weltweiten Erdgas-Vorräte und woher kommen sie?

Erd­gas kommt in na­he­zu je­dem Teil der Er­de als na­tür­li­che Res­sour­ce vor. Die bis­her er­schlos­se­nen fos­si­len Erd­gas-Vor­kom­men rei­chen laut Ex­per­ten noch für min­des­tens 70 Jah­re – bei gleich­blei­ben­dem Ver­brauch. Al­ler­dings gibt es nach wie vor be­kann­te und noch nicht er­schlos­se­ne Re­ser­ven und zu­dem wer­den auch im­mer noch neue Vor­kom­men ent­deckt und neue För­der­tech­no­lo­gien ent­wi­ckelt. Die Ver­sor­gung ist da­mit lang­fris­tig ge­si­chert. Gleich­zei­tig wird die Pro­duk­ti­on von neuen Ga­sen zu­neh­mend ge­stei­gert. Was­ser­stoff, Bio­gas und syn­the­ti­sches Gas sor­gen für zu­sätz­li­che Zu­kunfts­si­cher­heit.

Biogas, erneuerbare Energie

Grüne Energie Biogas

Als Un­ter­stüt­zung zur fluk­tu­ie­ren­den Wind- und Son­nen­ener­gie si­chert die er­neu­er­ba­re Ener­gie Bio­gas zu­ver­läs­sig die Ener­gie­ver­sor­gung. Durch die re­gi­o­na­le Pro­duk­ti­on ist Deutsch­land we­ni­ger auf Im­por­te an­ge­wie­sen.

Biogas

Wasserstoff

Was­ser­stoff ist das ers­te Ele­ment im Pe­ri­o­den­sys­tem und ein Ener­gie­trä­ger mit Zu­kunft. Er kann hoch­fle­xi­bel ein­ge­setzt wer­den.

Wasserstoff

SNG

Mit der Strom-zu-Gas-Tech­no­lo­gie kann Öko­strom ge­spei­chert und zur kli­ma­neu­tra­len Gas-Er­zeu­gung ge­nutzt wer­den.

SNG
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