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

Grundsätzlich besteht Erdgas aus Methan und weiteren längeren Kohlenwasserstoffen sowie verschiedenen Nebenbestandteilen. Erdgas wird je nach Zusammensetzung dieser 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 % schwere Kohlenwasserstoffe. In Aufbereitungsanlagen wird dieses Gas nach der Förderung getrocknet.

Sauergas: 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.

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

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 dessen Rand eine Rinne ist, die sämtlich Flüssigkeiten auffängt, so dass keine verschmutzte Flüssigkeit in die Umgebung gelangen kann. Die Bohrung selbst wird sorgfältig von Ingenieuren geplant, sodass eine geplante 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 abgestimmtem 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 -163°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 werden 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 Lagerstätten, dessen poröses Gestein das Erdgas wie ein Schwamm aufsaugt und speichert.

Mit Blick auf die Versorgungssicherheit in der Zukunft wird nach neuen und umweltschonenderen Methoden zur Gewinnung von fossilem Erdgas geforscht und gleichzeitig die Produktion von erneuerbarem Erdgas gefördert: Zu diesem regenerativ erzeugten Erdgas gehört zum Beispiel Bio-Erdgas, das aus nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Abfällen gewonnen wird. Und mit der innovativen Power-to-Gas-Technologie wird klimaneutral erzeugter Ökostrom, der sonst ungenutzt bliebe, in regeneratives Erdgas umgewandelt.