3.2 Fossile Brennstoffe
3.2.8 Rohstoff Erdgas
3.2.8.1 Chemische und Physikalische Eigenschaften
1000 Nm3 Erdgas besitzt einen Energiegehalt von 34,6*109 J, was was dem Ener- giegehalt von rund 0,79 t Erdöl entspricht.
Die Zusammensetzung von Erdgas kann sehr verschieden sein. Es sind meist Gemische aus brennbaren und unbrennbaren Gasen. Brennbare Hauptbestandtei- le sind Methan mit der Summenformel CH4, was chemisch gesehen eine organi- sche Verbindung aus den Elementen Kohlenstoff C und Wasserstoff H mit einem Volumenanteil von 80% – 99% ist und Ethan C2H6 mit einem Anteil von 1% – 10
%. Methan gehört der organischen Chemie an und zählt zu den Alkanen. Häufig auftretende Erdgaskomponenten sind: Stickstoff, Kohlendioxid, Propan und Butan.
Propan und Butan weisen bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck einen gasförmigen Zustand auf und bei erhöhtem Druck einen flüssigen, was als Flüs- siggas bezeichnet wird (Farago, 2010).
3.2.8.2 Entstehung
Wie schon das Erdöl entstand das Erdgas vor Millionen vor Jahren, als große Tei- le der heutigen Landmasse vom Meer bedeckt waren. Die Wasserorganismen
Analyse der relevanten Brennstoffe
sanken nach ihrem Absterben auf den Boden, wo sie verwesten. Weitere absin- kende organische Stoffe gelangten in eine durch die Verwesungsprozesse ent- standene sauerstofffreie Tiefenzone. Durch die Abwesenheit von Sauerstoff wur- den die Abbauprozesse gestoppt und die noch nicht oder teilweise zersetzten or- ganischen Stoffe, wie Eiweiß, Proteine und Fette sammelten sich am Grund mit ebenfalls absinkenden feinen Tonteilchen an. Die organischen Reste und den Ton gemeinsam bezeichnet man als Faulschlamm.
Durch weitere Ablagerungen wurde der Faulschlamm weiter in die Tiefe gedrückt, wo Temperatur und Druck zunahmen. Durch noch weiteres Absinken der Ge- birgsbildungen darüber stiegen Druck und Temperatur weiter an. Nun bildete sich in einer Tiefe von etwa 2000 Metern ab 70 °C vorwiegend Erdöl. Das Erdgas hin- gegen entstand in größeren Tiefen und ab etwa 200 °C.
Durch Zunahme des Volumens bei der Entstehung von Erdöl und Erdgas und durch den Druck der oberen Gesteinsformationen wurden die Kohlenwasserstoffe aus dem Ton herausgepresst und wanderten wegen ihres geringeren spezifischen Gewichtes in Richtung Oberfläche. In den kleinen Porenräumen poröser Sand- steine wurden diese aufgefangen, man bezeichnet diesen Vorgang als Migration.
Die so entstandene Lagerstätte beinhaltet zuoberst unter der undurchlässigen Schicht das Erdgas und bildet eine sogenannte Gaskappe. Darunter befindet sich das Erdöl (Van Basshuysen, 2015).
3.2.8.3 Vorkommen und Vorrat des Erdgases
Die Art der Erdgasvorkommen werden in zwei Unterkategorien eingeteilt, in die konventionellen Vorkommen aus konventionellem und assoziiertem Gas, sowie in die nicht-konventionellen Vorkommen aus Kohleflözegas, Tight Gas, Aquifergas und Schiefergas. In Abbildung 13 sind die konventionellen und nicht- konventionellen Unterkategorien mit der jeweiligen Beschreibung der Herkunft an- geführt (Van Basshuysen,2015, 69).
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 13: Konventionelle und nicht-konventionelle Vorkommen von Erdgas (Van Basshuysen, 2015)
Die öffentliche leitungsgebundene Gasversorgung wird heute fast ausschließlich mit Erdgas, welches aus einer oder einer Kombination aus mehreren in der Abbil- dung 13 angeführten Quellen gedeckt. Da die Zusammensetzung und die sich daraus ergebenden physikalischen und chemischen Eigenschaften naturgemäß stark von der Art und der Herkunft des Gases abhängen, gibt es für die öffentliche Gasnutzung verbindliche Grenzwerte und Eckdaten für Zusammensetzung und brenntechnische Daten (Van Basshuysen, 2015, 70).
Die konventionellen Erdgase decken den Hauptteil des Erdgasverbrauchs und der Reserven. Man geht aber davon aus, dass in Zukunft die Ressourcen vor allem bei den nicht konventionellen Erdgasen liegen. Über die Hälfte der weltweiten Erdgasreserven liegen konzentriert in den drei Ländern Russland, Iran und Katar vor. Die Staaten der OPEC und Russland können auf circa 80 % der globalen
Analyse der relevanten Brennstoffe
Erdgasreserven zurückgreifen. Russland (über ein Drittel der konventionellen Erd- gasressourcen) das über die bei weitem größten Erdgasressourcen verfügt, wird von China, den USA, Kanada und Australien gefolgt. Die Ressourcen für Erdgas werden mit 629 Billionen m3 und die Reserven mit 196 Billionen m3 beziffert. Die gesamten weltweiten Erdgasressourcen werden demnach auf 825 Billionen m3 geschätzt, es werden jährlich etwa 3,4 Billionen m3 Erdgas gefördert (Van Bass- huysen, 2015, 71-72).
Gemäß Farago 2010, ist der weltweite Erdgasbedarf nach den bekannten siche- ren Reserven für etwa 60-70 Jahre gedeckt. Die Deckung durch die Ressourcen liegen dabei aber deutlich höher.
Andruleit et al. 2011, 25 halten fest, dass Erdgas aus geologischer Sicht noch in großen Mengen vorhanden ist und auch bei steigendem Bedarf die Versorgung aufgrund des hohen Erdgaspotentials noch über Jahrzehnte gewährleistet wird.
Die Gasförderung in Europa jedoch, hat ihr Maximum bereits überschritten. Die Eigenförderung an konventionellem Gas hat abgenommen, Potentiale werden in Europa in der Produktion von nicht-konventionellem Gas gesehen, die die eigene Versorgungssicherheit gewährleisten soll. Die Erschließung der nicht- konventionellen Erdgasvorkommen haben die weltweite Angebotssituation ver- bessert.
3.2.8.4 Förderung von Erdgas
Die konventionelle Erdgasförderung erfolgt heute meist durch seismische Unter- suchungen prinzipiell geeigneter Gesteinsformationen. Danach erfolgt eine Auf- schlussbohrung bis in Tiefen von 10 000 Metern, sind die Resultate erfolgsver- sprechend, so wird die eigentliche Förderbohrung durchgeführt. Es wird ein Auf- bau mit einem Bohrturm errichtet der eine Erdgassonde in die gewünschte Ge- steinsformation einbringt. Über Leitungen wird das stets unter Druck austretende Gas von den Bohrlöchern zu einer zentralen Sammelstelle, zur Gasaufbereitung und schließlich zur Verteilung befördert.
Das Erdgas tritt häufig als Erdölbegleitgas oder assoziiertes Gas aufgrund seiner geringeren Dichte in den obersten Bereichen einer Erdöllagerstätte auf. Die Förde-
Analyse der relevanten Brennstoffe
rung erfolgt dann zusammen mit dem Rohöl, von dem dann das Gas getrennt und der Aufbereitung zugeführt wird. Diese Gase weisen meist einen signifikant höhe- ren Gehalt an Kohlenwasserstoffen auf.
Die Förderung von nicht-konventionellem Gas wird in jüngster Zeit stärker forciert, womit seine Fördermethoden aus den aktuellen Medien der breiten Masse be- kannt sind. Allen voran ist das umstrittene Fracking zu nennen.
Das Kohleflözegas liegt in Kohleflözen vor, dabei handelt es sich um Methan, das an der großen inneren Oberfläche der Kohle adsorbiert (sich an der Oberfläche anreichert) vorliegt und bei Druckentlastung frei wird (Van Basshuysen, 2015, 74- 77).
3.2.8.5 Erdgastransport und Speicherung
Das Erdgas-Pipelinenetz in Europa gilt als sehr gut ausgebaut und versorgt alle Sektoren der Wirtschaft. Es existieren mehr als 2 Millionen Kilometer Erdgasnetze, mit deren Hilfe das Gas von mehr als 100 Import- und Grenzübergabepunkten an die Verbraucher geliefert wird. Unterschieden wird zwischen Transportnetzen, die große Erdgasmengen über große Strecken transportieren und Verteilnetzen, die die Endverteilung an die Letztverbraucher bewerkstelligen. Erdgastransportleitun- gen werden üblicherweise mit Drücken bis zu 100 bar betrieben, dabei haben die größten Leitungen einen Innendurchmesser von 1,4 m (Van Basshuysen, 2015, 87-89).
Zur weiteren Tranportmöglichkeit kühlt man das Erdgas auf -162 °C ab, wobei es sich verflüssigt und als Liquified Natural Gas (LNG) bezeichnet wird. Es weist dann nur mehr 1/6000 seines Ursprungsvolumens aus. Dies ermöglicht den Transport mittels Spezialschiffen, die einen kleinen Teil des globalen Erdgastrans- ports ausmachen. Die als LNG-Tanker bezeichneten Schiffe transportieren das verflüssigte Gas zu LNG-Terminals die es in das Netz einspeisen (Van Basshuy- sen, 2015, 83).
Es gibt zwei Hauptspeichertypen für die Speicherung von Erdgas. Zum saisona- lem Ausgleich oder für die Bereitstellung von strategischen Gasreserven im Kri-
Analyse der relevanten Brennstoffe
senfall findet der Porenspeicher seine Anwendung. Für tageszeitliche Spitzenlast- abdeckungen werden Kavernenspeicher verwendet.
Porenspeicher sind unterirdische Speicher, die eine geeignete gasdurchlässige Gesteinsstruktur aufweisen und von gasundurchlässigen Schichten abgedeckt sind. Als Porenspeicher werden ehemalige Erdgas- und Erdöllagerstätten verwen- det. Kavernenspeicher sind Hohlräume in Salzstöcken mit einer gasdichten Abde- ckung. Dabei verfügt Deutschland hinter den USA, Russland und der Ukraine über die weltweit viert- größte Speicherinfrastruktur bei Erdgas.
Die Speicherfüllstände schwanken saisonal, während im Winter das eingespei- cherte Gas verbraucht wird, werden die Speicher in den Sommermonaten gefüllt (Van Basshuysen, 2015, 91).
3.2.8.6 Preise und Preisentwicklung
Der Preis für Erdgas wird in Cent je kWh angegeben. In Abbildung 14 wird der Verlauf der Preisentwicklung von Erdgas und Erdöl dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Preis für Erdgas keine so großen Schwankungen wie der Preis für Erdöl aufweist. Jedoch ist eine steigende Tendenz der Preise zu sehen. Während für den Preis von Öl weitere Schwankungen und Tendenzen nach oben prognostiziert werden, bleibt der Erdgaspreis gemäß den Prognosen weitestgehend konstant oder sinkt leicht. Dies ist darauf zurück zu führen, dass Russland auf Grund der angespannten politischen Situation eine große Bevorratung begonnen hat. Wenn diese Vorräte in den Weltmarkt eingebracht werden, würde ein Überangebot und somit ein leichtes Sinken des Preises resultieren. Weiter wird das internationale Erdgasnetz stetig ausgebaut, es werden neue Technologien sowie Gasmärkte erschlossen (Thermondo, 2015).
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 14: Preisentwicklung von Erdgas und Heizöl von 2002 bis 2015 (Thermondo, 2015)
Der Gasmarkt in Europa und somit auch Österreich steht nach aktuellen Meinun- gen von Experten vor einem Umbruch. Das vorherrschende Oligopol aufseiten der Gasanbieter und die festgefahrene Bindung des Gaspreises an den Ölpreis wer- den zunehmend aufgelöst. Neue Marktteilnehmer drängen auf den Markt in Euro- pa, was zu einem bereits erwähnten Sinken der Preise führt.
Trotz der neuesten Entwicklungen am Markt geht man von einem jährlichen An- stieg der Erdgaspreise von durchschnittlich 5% aus (Inuva, 2014).