Erdgas

Erdgas ist ein brennbares Naturgas, das in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Es tritt häufig zusammen mit Erdöl auf, da es auf ähnliche Weise entsteht. Erdgase bestehen hauptsächlich aus hochentzündlichem Methan, unterscheiden sich aber in ihrer weiteren chemischen Zusammensetzung.

Als fossiler Energieträger dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge. Hinzu treten mengenmäßig bedeutsame Anwendungen als Reaktionspartner in chemischen Prozessen, wo wiederum sein Energiereichtum zum Tragen kommt. Diese sind z. B. die Ammoniaksynthese im Haber-Bosch-Verfahren (Stickstoffdüngemittel), die Eisenerzreduktion im Hochofenprozess oder die Herstellung von Wasserstoff.

Zusammensetzung von Erdgas

Bei Erdgas handelt es sich um ein Gasgemisch, dessen chemische Zusammensetzung je nach Fundstätte beträchtlich schwankt.

Der Hauptbestandteil ist immer Methan. Häufig enthält Erdgas auch größere Anteile höherer Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan, Butan und Ethen. Diese Anteile werden nasses Erdgas genannt, was nichts mit dem meist auch vorhandenen Wasserdampfanteil zu tun hat, sondern die unter Druck leicht verflüssigbaren Gase meint.
Weitere Nebenbestandteile sind Schwefelwasserstoff, der durch Entschwefelung des Erdgases entfernt wird, Stickstoff und bis zu neun Prozent Kohlenstoffdioxid. Da Letzteres für die Energiegewinnung wertlos ist, wird es in die Luft abgegeben. Das können für eine Bohrinsel bis zu 28.000 Tonnen pro Tag sein. Von großem Wert sind Erdgase, die bis zu sieben Prozent Helium enthalten. Diese sind die Hauptquelle der Heliumgewinnung.

Erdgas „L“ besteht aus ca. 85 % Methan, 4 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 11 % Inertgasen
Erdgas „H“ (Nordsee) besteht aus ca. 89 % Methan, 8 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 3 % Inertgasen.
Erdgas „H“ (GUS-Staaten) besteht aus ca. 98 % Methan, 1 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 1 % Inertgasen.

Entsehung von Erdgas

Erdgas entsteht meist durch ähnliche Vorgänge wie Erdöl und wird daher auch oft mit diesem zusammen gefunden. Es bildet sich unter Luftabschluss, erhöhter Temperatur und hohem Druck aus abgestorbenen und abgesunkenen marinen Kleinstlebewesen (Mikroorganismen, Algen, Plankton). Herrschen in der betreffenden Meeresregion sauerstoffarme Bedingungen nahe dem Meeresgrunde, so bilden sich im Laufe der Zeit mächtige Sedimentfolgen mit hohem Anteil biogenen Materials. Die Abwesenheit von Sauerstoff in diesem Ablagerungsmilleu verhindert die vollständige Wiederaufarbeitung der Biomasse durch Bakterien, ein Faulschlamm entsteht. Im Laufe von Jahrmillionen wird dieser durch Überdeckung mit weiteren Sedimenten hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt.
Größere Erdgasmengen entstanden aber auch in Folge einer bakteriellen Zersetzung organischer Stoffe an Ort und Stelle, also ohne wesentliche Migration. Gasvorkommen mit dieser Entstehungsgeschichte finden sich zum Beispiel im Voralpenland Oberösterreichs und Oberbayerns. Mit einer Entstehungszeit von ca. 20 Mio. Jahren gelten sie als sehr jung.
Ein allfälliger Heliumanteil entsteht durch Stauung von in der Erde nach oben diffundierenden Heliumatomen aus radioaktivem Alpha-Zerfall darunter liegender Mineralien.
In der Regel kommen Kohlenwasserstofffelder vor, d. h. Felder, die Erdöl und Erdgas enthalten – in unterschiedlichen Zusammensetzungen. Reine Erdölfelder sind sehr selten, reine Erdgasfelder wegen der durch die geringe Dichte bedingten einfacheren Migration häufiger. 1844 wurde in Europa erstmals Erdgas im Gebiet des Wiener Ostbahnhofs gefunden. 1892 folgten Funde bei Wels. Große Gasfelder sind das Troll-Feld in Norwegen, das Nord-Feld in Katar und das Gasfeld Urengoi in Russland. Des Weiteren werden noch große, unerschlossene Gasfelder im Iran vermutet.
Erdgas erschöpft sich nicht in einem allmählich schwächer werdenden Ausstoßprozess ähnlich dem Schwächerwerden eines Erdölvorkommens (vgl. Peak Oil). Es stoppt ganz plötzlich aus einer 100 %-Ergiebigkeit, wenn die Gasquelle entleert ist. Dadurch wird die Vorhersehbarkeit und Planbarkeit eines Vorrats erheblich reduziert. Dies gilt analog für den Welt-Erdgasvorrat als Ganzes.

Gewinnung und Verarbeitung von Erdgas

Erdgas wird durch Bohrungen entweder in reinen Erdgasfeldern gewonnen oder als Nebenprodukt bei der Erdölförderung. Da das Erdgas in der Regel unter hohem Druck steht, fördert es sich sozusagen von selbst, sobald das Reservoir einmal geöffnet ist. Die Förderung bei reinen Erdgassonden erfolgt wegen der korrosiven Beimengungen des Erdgases zumeist über einen eigenen Rohrstrang, der in das durch ein Rohr ausgekleidete Bohrloch (Casing genannt) eingeführt wird. Zwischen dem Förderstrang und der Bohrlochauskleidung ist im Bohrloch knapp über der Erdgas führenden Schicht eine Dichtungsmanschette – Packer genannt – angebracht.
Die Erdgassonde wird an der Erdoberfläche durch das Eruptionskreuz abgeschlossen, das aus zwei Hauptschiebern besteht, von denen einer als automatischer Sicherheitsabsperrschieber ausgerüstet ist, der bei kritischen Betriebsbedingungen die Sonde automatisch sperrt. Vom Bohrloch weg erfolgt die Ableitung des Gases über weitere Schieber und den Düsenstock – in der Regel mit einem Betriebsdruck von ca. 70 bar – zur Sammelstelle.

Transport und Speicherung

Erdgas kann durch technische Verfahren auch in andere Aggregatzustände versetzt werden, die einen Transport ohne Pipelines ermöglichen. Gemein ist allen Verfahren eine Verringerung des Volumens, wodurch sie sich unter anderem auch besser als Ersatz für Kraftstoff aus Mineralöl eignen.

Verfahren zur Erdgaskomprimierung:

  • Komprimiertes Erdgas (CNG – Compressed Natural Gas) (Komprimierung, Druckbehälter)
  • Verflüssigtes Erdgas (LNG – Liquefied Natural Gas) (Gasverflüssigung durch Kompression und/oder Kühlung)
  • GtL – Gas-to-Liquids (Umwandlung in flüssige Kohlenwasserstoffe)

Bedeutende Pipelines in Europa, dessen Erdgas zum größten Teil aus Russland bezogen wird, sind die Erdgastrasse Urengoi–Uschhorod, die Transeuropäische Naturgas-Pipeline, Interconnector oder die Trans Austria Gasleitung.

Darüber hinaus wird Erdgas in erheblichem Umfang in Untergrundspeichern zum Ausgleich von Lastschwankungen und zur Bevorratung genutzt. Ein BDEW-Sprecher teilte mit, dass es in Deutschland 46 Untertage-Gasspeicher gebe. Ihre Aufnahmekapazität betrage knapp 20 Milliarden Kubikmeter Arbeitsgas. Das entspreche fast einem Viertel des 2007 in Deutschland verbrauchten Erdgases.

Quelle: Wikipedia

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