Wie wird LNG hergestellt?

Liquefied Natural Gas (LNG) ist ein Erdgasprodukt, welches kein natürlich vorkommender Energieträger ist. LNG wird durch technische Verfahren aus Erdgas oder aus Biomethan hergestellt. Bevor das Rohgas verflüssigt wird, wird es zunächst gereinigt und aufbereitet. Dabei werden in verschiedenen Verfahren Verunreinigungen, Wasser, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoff und Gas-Kondensate (langkettige Kohlenwasserstoffe) entfernt.

Anschließend erfolgt die Wärmeabgabe des Gases über einen Wärmetauscher an ein Kühlmittel, welches zunächst Propan sein kann, bei tieferen Temperaturen können es Methan selbst oder Stickstoff sein. Dabei wird der sogenannte Joule-Thomson-Effekt von Gasen genutzt, wobei verdichtetes Gas bei Entspannung abkühlt. Da sich bei dessen Verdichtung die Temperatur erhöht, ist eine Vorkühlung des verdichteten Gases durch bereits gekühltes Gas erforderlich. Wendet man das Verfahren in mehreren Schritten an, können sehr tiefe Temperaturen erreicht werden, bis das Methan seine spezifische Kondensationstemperatur von –162 °C erreicht. Nur wenige Gase kondensieren bei noch tieferen Temperaturen, so z. B. Wasserstoff bei unter –250°C. Die Herstellung von LNG ist ein energieintensiver Prozess, hingegen sind die Energieaufwendungen für den Transport im Vergleich zu Pipelinegas deutlich niedriger. Aufgrund der höheren Energiedichte von LNG durch die Verflüssigung, kommt diese Gasalternative primär im Langstreckengüterverkehr und in der Schifffahrt zum Einsatz – in Fahrzeugen, bei denen eine Elektrifizierung nicht praktikabel ist. Im Vergleich zu CNG ist die Energiedichte mit ca. 6 kWh/l dreimal höher, bzw. beträgt sie 60 Prozent von einem Liter Diesel.

LNG als Kraftstoff LNG in der Schifffahrt

Wie kommt LNG nach Deutschland?

Im Gegensatz zu CNG wird LNG in anderen Weltregionen hergestellt und im tiefkalten flüssigen Zustand nach Europa importiert. LNG lässt sich problemlos per Schiff transportieren. LNG-Tanker bringen das flüssige Erdgas aus den USA, Katar, Algerien, Norwegen oder Australien zu den LNG-Importterminals in Mitteleuropa. Diese Terminals wurden in den letzten Jahren an allen strategisch wichtigen Punkten entlang der europäischen Küsten errichtet. Dort wird es zunächst in großen Tanks zwischengelagert, später regasifiziert und in das europäische Gas-Netz eingespeist. Im Jahr 2023 sind an der deutschen Nord- und Ostseeküste drei schwimmende LNG-Terminals in Betrieb genommen worden. Insgesamt wurden über die neuen Terminals in Wilhelmshaven, Brunsbüttel und Lubmin 66,2 Terawattstunden Erdgas angelandet.

Der Transportsektor bietet unter den Gesichtspunkten der schadstoffarmen Verbrennung, der hohen technischen Reife, Verfügbarkeit und der Bezahlbarkeit einen idealen Markt, um erdölbasierte Kraftstoffe vor allem im Straßengüterverkehr und in der Schifffahrt zu ersetzen. Hierfür wird ein kleiner Teil des angelandeten LNG im Importterminal nicht regasifiziert, sondern in flüssiger Form in hochisolierten Tanks in sogenannten Breakbulk-Terminals zwischengelagert. Von hier aus wird das LNG entweder per Lkw zu Bunkerstationen und Tankstellen für die Versorgung von Schiffen und schweren Lkw transportiert oder direkt auf LNG-Bunkerschiffe, die wiederum andere LNG-Schiffe versorgen.

LNG-Terminals

Ein geringer Anteil wird jedoch zur dezentralen Energieversorgung oder als Kraftstoff mittels eines LNG-Tanktrailers nach Deutschland importiert. An speziellen LNG-Tankstellen wird das flüssige Gas in doppelwandigen hochisolierten Behältern gespeichert und bei der Betankung auf den erforderlichen Betriebsdruck erhöht. Dies erfolgt über Wärmetauscher.

Die meisten Lkw benötigen einen Betriebsdruck zwischen 3 und 8 bar. Bei diesen Drücken beträgt die Temperatur des flüssigen Gases –150 °C bis –130 °C. Je nach Lkw-Typ wird der Betriebsdruck vor der Betankung an der Tankstelle erzeugt. Über eine kryogene Förderpumpe wird das flüssige Gas in den hochisolierten Kraftstoffbehälter gefördert. Durch die hohe Energiedichte sind Reichweiten von bis zu 1.800 km je Tankfüllung möglich. Dabei sind die Motoren bei CNG- und LNG-Lkw identisch, da es sich chemisch um den gleichen Energieträger handelt. Während der gesamten Wertschöpfungskette wird das Gas nicht aktiv gekühlt, wodurch es sich mit der Zeit erwärmt. Um schädliche Methanemissionen zu vermeiden, sind kontinuierliche Verbräuche erforderlich. Dies ist bei jährlichen Laufleistungen zwischen 120.000 bis 180.000 km jedoch unkritisch. Ein Stillstand von ca. einer Woche ist jedoch für den gefüllten Kraftstoffbehälter des Lkw kein Problem.

Aufgrund der hohen Energiedichte ist LNG auch äußerst interessant als Kraftstoffalternative für die Schifffahrt. Vor allem getrieben von immer strengeren Auflagen für Ihre Luftschadstoffemissionen werden alternative Kraftstoffe für die Schifffahrt gesucht. LNG ist heute die einzig ernsthaft diskutierte Kraftstoffalternative zu ölbasierten und vor allem schädlichen schwerölbasierten Schiffskraftstoffen.

LNG tanken

Wachsende Rolle von LNG im internationalen Klimaschutz

Der globale Gas-Bedarf ist von rund 2.500 Mrd. m³ im Jahr 2000 auf über 4.000 Mrd. m³ in 2022 gestiegen. Das Energiewirtschaftliche Institut der Universität zu Köln (EWI) hat errechnet, dass allein der Bedarf an LNG in der Europäischen Union bei hoher Nachfrage im Jahr 2030 bei 348 Milliarden Kubikmetern liegen könnte. Das entspricht in etwa dem jährlichen Gesamtimport an Erdgas der Europäischen Union.

Obwohl die globalen Gas-Vorkommen regional gleichmäßiger verteilt sind als bei Erdöl, muss Gas umfangreich importiert und exportiert werden. In 2022 wurden ca. 537 Mrd. m³ (+4,5 % ggü. 2021) des globalen Erdgaskonsums international als LNG gehandelt. Insgesamt importierten 45 Märkte LNG-Mengen aus 20 Exportländern. Aufgrund der hohen Shale-Gas-Vorkommen, haben sich die USA zum wichtigsten Gasexporteur für Europa (43 % der europäischen LNG-Einfuhren kamen 2022 aus den USA, 16 % aus Katar) und insbesondere Deutschland entwickelt. Mit 60 Prozent wird das meiste Gas heute noch über lange Pipelines durch mehrere Länder gehandelt. Durch LNG ist nun aber auch ein globaler Handel über die Weltmeere möglich, sodass man perspektivisch mit einer Umkehr dieses Verhältnisses rechnet.

Klimabilanz von Erdgas

LNG in der Energie-Versorgung

Verflüssigtes Erdgas hat sich in den letzten 50 Jahren zu einem wichtigen Versorgungszweig der globalen Energie- bzw. Gaswirtschaft entwickelt. In 2022 wurden rund 537 Milliarden Kubikmeter LNG gehandelt und transportiert – mehr als das Doppelte als noch im Jahr 2000. Seit Beginn des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine ist die weltweite Nachfrage nach LNG als Alternative zu pipelinegebundenen Erdgasimporten massiv gestiegen. Aufgrund seiner Umweltvorteile, insbesondere im Vergleich zu Erdöl, herrscht parallel ein Interesse an der Nutzung als Endprodukt – als sogenannte Small-Scale-Technologie – im Verkehrsbereich. Für diesen sind insbesondere die Seeschifffahrt und der Straßengüterverkehr über lange Strecken per Lkw relevant.

Derzeit exportieren 20 Länder LNG, darunter Australien, Katar, USA, Malaysia, Nigeria und Indonesien. Dem gegenüber stehen 45 importierende Märkte. Die größten LNG-Importeure sind Japan, Europa, China und Südkorea. Ende 2022 gab es 734 LNG-Transportschiffe weltweit. Die operative Gesamtkapazität belief sich auf 108,7 Millionen Kubikmeter. Die meisten Schiffe nutzen das anfallende Boil-off Gas (frei verdampfende Gasmengen) für den eigenen Antrieb. Die größten LNG-Importeure in Europa sind Frankreich, Spanien, UK, die Niederlande, die Türkei und Italien. 2022 lagen in der EU die LNG-Importe bei 167 Milliarden Kubikmeter (2021: 105 Milliarden Kubikmeter). Hintergrund ist die geringere Netzanbindung nach Norden (UK, Norwegen). Dabei wächst die Nachfrage nach LNG deutlich schneller als nach Erdgas insgesamt.

Auch Deutschland hat eine eigene LNG-Import-Infrastruktur aufgebaut, um seine Bezugsquellen weiter zu diversifizieren und fehlende Importmengen aus Russland zu ersetzen. Mit Wilhelmshaven ist Ende 2022 der erste schwimmende Terminal (FSRU) mit einer Kapazität von bis zu 6 Milliarden Kubikmetern LNG pro Jahr in Betrieb gegangen – weitere folgten in 2023.

LNG-Terminals

LNG-Importe nach Europa

Infrastrukturseitig ist Europas Geografie ideal für den Import von flüssigem Erdgas über die Seehäfen. Ende 2023 gibt es in Europa 47 LNG-Importterminals und somit eine europaweite Regasifizierungskapazität von rund 185 mt/a. Die Jahresauslastung fiel 2021 auf 35 Prozent, nach 40 Prozent im Jahr 2020 und 43 Prozent im Jahr 2019. Aber das Kriterium der Wirtschaftlichkeit steht nicht immer an erster Stelle, sondern auch die Diversifizierung des Bezugsspektrums. Vor allem dienen die Terminals einer sicheren Gas-Versorgung bzw. zum Ausgleich saisonaler Spitzen. Parallel dazu werden die Verflüssigungskapazitäten beispielsweise in Australien weiter ausgebaut. Aus Sicht der Gas-Wirtschaft gilt es, das Überangebot zu nutzen, indem neue Märkte für Erdgas und LNG erschlossen werden.

Expertenthema

LNG-Plattform

Mit dem Lenkungskreis LNG hat Zukunft Gas eine Plattform geschaffen, in der die verschiedenen Akteure der LNG-Branche ein gemeinsames Vorgehen in strategischen Fragen gegenüber Politik und Öffentlichkeit als Ziel definieren. Zukunft Gas begrüßt die Mitgliedschaft und Unterstützung weiterer Akteure.

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