Energieträger Erdgas
Erdgas als Energieträger hat in den letzten 30 Jahren in Haushalt, Gewerbe und Industrie einen rasanten Aufschwung erlebt. Aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten zur sparsamen und umweltschonenden Energieverwendung deckt Erdgas einen zunehmenden Anteil der Energienachfrage ab.
Durch ständige Verbesserung der Auffindungsmethoden wird Jahr für Jahr mehr Erdgas gefunden als gefördert, sodass sich die nutzbaren Erdgasreserven ständig vergrößern. Aufgrund der verlässlichen Verfügbarkeit seit dem Beginn seiner großflächigen Verwendung vor über 50 Jahren und seiner schadstoffarmen Verbrennung hat Erdgas auch die besten Voraussetzungen für einen Energieträger der Zukunft.
Chemische Zusammensetzung
Erdgas ist ein Gemisch aus mehreren gasförmigen Substanzen. 97 % davon ist reines Methan (CH4). Der Rest setzt sich aus Äthan, Propan, Butan und nicht brennbaren Stoffen wie Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) zusammen. Einige Erdgasvorkommen enthalten auch geringe Mengen an Schwefelwasserstoff (H2S).
Entstehung
Die Entstehung von Erdgas nimmt ihren Anfang vor Millionen von Jahren, als große Teile der heutigen Landmasse vom Meer bedeckt waren. Die in Meeresbecken ohne Wasserzirkulation entstandenen Organismen sanken nach ihrem Absterben auf den Boden, wo sie verwesten und der im Wasser gelöste Sauerstoff bald verbraucht war. Weitere absinkende organische Stoffe gelangten in die so entstandene sauerstofffreie Tiefenzone. Durch das Fehlen von Sauerstoff wurde die Verwesung gestoppt und die noch nicht oder teilweise zersetzten organischen Stoffe (Eiweiß, Proteine und Fette) sammelten sich am Grund mit gleichzeitig absinkenden feinen Tonteilchen an. Das Gemenge aus Organismenresten und Ton bezeichnet man als Faulschlamm.
Weitere Ablagerungen im Laufe der Jahrmillionen, Schichten aus Sand und Ton, drückten den Faulschlamm weiter in die Tiefe. Druck und Temperatur nahmen dabei zu. Bei einer Temperatur von 50 °C konnte sich durch biochemische Prozesse so genanntes Kerogen bilden - das Ausgangsmaterial für die spätere Umwandlung zu Erdöl und Erdgas. Das nun entstandene feinkörnige Gestein, das ausreichend organisches Material für die Bildung von Kohlenwasserstoffen enthält, nennt man Muttergestein.
Durch weiteres Absinken sowie durch Gebirgsbildungen stiegen Druck und Temperatur weiter an. In einer Tiefe von etwa 2.000 m bildete sich ab 70 °C vorwiegend Erdöl. In größeren Tiefen und ab ca. 200 °C konnte nur mehr Erdgas entstehen. Durch Zunahme des Volumens aufgrund der Umwandlung von Kerogen zu Erdöl und Erdgas und durch den Druck der oberen Gesteinsformationen wurden diese Kohlenwasserstoffe aus dem plastischen Ton herausgepresst und wanderten wegen ihres geringeren spezifischen Gewichtes in Richtung Oberfläche. In mikroskopisch kleinen Porenräumen poröser Sandsteine wurden diese dann wieder aufgefangen. Man bezeichnet diesen Vorgang als Migration.
Öl und Gas waren nun frei beweglich, entmischten sich und sammelten sich zum Beispiel unter einer Aufwölbung aus undurchlässigem Gestein - wie etwa Ton -, dessen Poren zu eng waren um ein weiteres Aufsteigen zu ermöglichen. Eine Lagerstätte war entstanden. Zuoberst unter der undurchlässigen Schicht findet sich das Erdgas und bildet eine Gaskappe, darunter das Erdöl und unter diesem das salzhaltige Wasser der Urmeere. Die angeführten Vorgänge finden auch heute noch laufend statt - in unterschiedlicher Geschwindigkeit und Intensität. Das Schwarze Meer, von Meeresströmungen durch den Bosporus abgeschnitten, ist ein Beispiel dafür.
Förderung
Aufsuchen von Lagerstätten
Die Ansammlung von Erdgas zu wirtschaftlich nutzbaren Lagerstätten geschieht dort, wo weitere Migration (Wanderung) nicht mehr möglich ist, das Gas also in einem Porenraum im Gestein festgehalten wird. Die Suche nach diesen Räumen (Exploration, Prospektion) beginnt mit Oberflächenstudien (Luftaufnahmen) und mit oberflächengeologischen Untersuchungen. Darüber, ob das Gesuchte tatsächlich vorhanden ist, müssen Probebohrungen Gewissheit verschaffen.
Bohrung
Eine Tiefbohrung ermöglicht Zutritt zu den Erdgaslagerstätten, um Aufschluss über die Art der Lagerstätte und über ihre Förderwürdigkeit zu erlangen und die Förderung einzuleiten. Eine erfolgreiche Bohrung nach Erdgas muss nicht unbedingt eine Förderung nach sich ziehen. Erst nach langwierigen Untersuchungen lässt sich feststellen, ob sich der Aufbau einer Förderanlage lohnt.
Bohranlage >> (.pdf, 86 KB; Quelle: OMV)
Förderung
Aufgabe der Fördertechnik ist es, den Gasinhalt der Lagerstätte mittels Bohrung über Tage zu fördern, ihn dort - wenn erforderlich - aufzubereiten, das heißt zu trocknen und zu reinigen und an einer Übergabestelle in ein Rohrsystem einzuspeisen. Im Allgemeinen ist es nicht möglich, ein größeres Vorkommen mit einer einzigen Bohrung auszubeuten. Das Erdgasfeld wird mit einem Netz von Bohrlöchern überzogen, die an das Leitungssystem angeschlossen werden. Bei ausreichendem Gasdruck in der Lagerstätte genügt die bei der Entnahme entstehende Entspannungsenergie, um die gesamte Transportarbeit im Leitungssystem zu leisten: Das Erdgas fließt selbsttätig ab. Das auszementierte, gesicherte und zur Lagerstätte hin verschlossene Bohrloch muss für die Förderung hergerichtet werden. Nach dem Einziehen der Steigrohre wird das Bohrloch geöffnet, damit das Gas abfließen kann.
Reinigung
Über Sammelleitungen wird das Erdgas nun zu zentral gelegenen Gasaufbereitungsanlagen transportiert. Hier werden mitgeförderte Verunreinigungen entfernt und das Erdgas auf die erforderliche Qualität für den Verkauf gebracht. Kleinste Sandteilchen werden herausgefiltert, der Entzug dampfartigen Wassers erfolgt durch regenerative Prozesse, die das Erdgas „trocknen". Begleitstoffe (wie Kohlendioxid oder Schwefelverbindungen) werden mittels chemisch-physikalischen Wäschen aus dem Erdgas entfernt.
Erdgasförderung im Meer
Auf Bohrinseln wird Erdgas durch Offshore-Bohrungen gewonnen. Dabei kommt heute ausschließlich die so genannte Horizontalbohrtechnik zum Einsatz, bei der auf ein und derselben Plattform bis zu 60 Bohrungen niedergebracht werden können. Das norwegische Erdgas aus Offshore-Lagerstätten wird in Unterwasserpipelines an die deutsche Nordseeküste transportiert und erreicht Österreich durch das europäische Fernleitungsnetz.
Transport
In Pipelines
Der Erdgastransport erfolgt (in Europa) im Wesentlichen in unterirdischen und damit das Landschaftsbild nicht beeinträchtigenden Pipelines aus Stahlrohren mit Durchmessern von 200 mm bis 1.400 mm. Alle 100 bis 200 km sorgen Verdichter-Stationen für die richtige „Reisegeschwindigkeit" des Gases bzw. bremsen das Erdgas auch ab, falls das Tempo, sprich der Druck, zu hoch ist. Von den Fernleitungen zweigen Verteilleitungen ab, die letztlich in Hausanschlüsse (mit einem Durchmesser von 50 mm) münden.
Per Schiff - LNG
Ein kleiner Teil des globalen Erdgasverbrauchs wird mittels Spezialschiffen, so genannten LNG-Tankern, transportiert und an LNG-Terminals in das Netz eingespeist. Um Erdgas per Schiff zu transportieren, kühlt man es auf -162 °C ab. Bei dieser Temperatur verflüssigt es sich und beansprucht nur noch 1/600 seines Ursprungsvolumens. In diesem Zustand wird es als LNG (Liquified Natural Gas) bezeichnet.
Speicherung
Um dem schwankenden Abnahmebedarf an Erdgas Rechnung zu tragen, müssen Erdgasproduzenten und Gasversorgungsunternehmen Erdgas speichern. Als natürliche Speicher dienen ausgeförderte Lagerstätten, bei denen in den Poren des Speichergesteins in einer Tiefe von 500 bis 1.500 Metern Erdgas kurzfristig eingelagert wird. Daneben werden auch künstliche angelegte Kavernen in Salzstöcken und in Fels zur Erdgasspeicherung genutzt. Für kleine Mengen werden oberirdische Behälter genutzt.
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