Der Rohstoff Erdgas

Entstehung

Erdgas entstand überwiegend vor Millionen von Jahren aus organischem Material. Abgestorbene Kleinstlebewesen, Algen und andere organische Bestandteile lagerten sich beispielsweise am Grund früherer Meere ab und wurden im Laufe der Zeit von Sedimentschichten überdeckt.

Unter weitgehendem Sauerstoffabschluss wurden diese organischen Stoffe über sehr lange Zeiträume durch zunehmenden Druck und erhöhte Temperaturen umgewandelt. Dabei entstanden unter anderem Erdöl und Erdgas.

Erdgas sammelt sich in geeigneten porösen Gesteinsschichten und Lagerstätten, wenn darüberliegende undurchlässige Gesteinsschichten ein weiteres Aufsteigen des Gases verhindern.

Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas.

Erdgas besteht überwiegend aus Methan (CH₄). Je nach Lagerstätte und Herkunft kann es außerdem Ethan, Propan, Butan, Stickstoff, Kohlendioxid und weitere Bestandteile in unterschiedlichen Konzentrationen enthalten.

Im deutschen Gasnetz wird traditionell zwischen H-Gas (High Calorific Gas) und L-Gas (Low Calorific Gas) unterschieden. H-Gas besitzt einen höheren Brennwert als L-Gas. Die noch bestehenden deutschen L-Gas-Versorgungsgebiete werden schrittweise auf H-Gas umgestellt.

Eigenschaften

Erdgas ist im natürlichen Zustand farblos und nahezu geruchlos. Methanreiches Erdgas ist leichter als Luft und steigt bei einer Freisetzung grundsätzlich nach oben.

Erdgas ist nicht giftig. In hoher Konzentration kann es jedoch den Sauerstoff in der Umgebungsluft verdrängen.

Damit austretendes Gas schnell wahrgenommen werden kann, wird Erdgas in Verteilnetzen in der Regel mit intensiv riechenden Stoffen versetzt. Dieser Vorgang wird als Odorierung bezeichnet.

Erdgas ist nur innerhalb eines bestimmten Mischungsverhältnisses mit Luft entzündbar. Der explosionsfähige Bereich liegt bei methanreichem Erdgas ungefähr zwischen 4 und 16 Volumenprozent in Luft. Die Zündtemperatur liegt deutlich höher als beispielsweise bei Benzin und hängt von der genauen Gaszusammensetzung und den jeweiligen Bedingungen ab.

CNG und LNG

Für unterschiedliche Anwendungen kann Erdgas komprimiert oder verflüssigt werden.

CNG (Compressed Natural Gas) ist komprimiertes Erdgas. Es bleibt dabei gasförmig und wird unter hohem Druck gespeichert. CNG wird unter anderem als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge eingesetzt.

LNG (Liquefied Natural Gas) ist tiefkalt verflüssigtes Erdgas. Dazu wird Erdgas auf etwa minus 162 Grad Celsius abgekühlt. Im flüssigen Zustand benötigt es nur ungefähr ein Sechshundertstel des Volumens der entsprechenden Gasmenge.

Die hohe volumetrische Energiedichte von LNG ermöglicht die Speicherung und den Transport großer Erdgasmengen. LNG wird unter anderem mit speziellen Tankschiffen über große Entfernungen transportiert.

Die Verflüssigung, Speicherung und der Transport von LNG benötigen zusätzliche Energie. Wie hoch dieser Energieaufwand ist, hängt von der eingesetzten Technik, der Anlage und dem Transportweg ab.

Erdgasspeicherung

Erdgas kann in großen unterirdischen Speichern gelagert werden. Diese Speicher dienen unter anderem dazu, Schwankungen zwischen Gasangebot und Gasverbrauch auszugleichen und zur Versorgungssicherheit beizutragen.

Grundsätzlich werden insbesondere zwei Arten unterirdischer Erdgasspeicher unterschieden:

Porenspeicher

Porenspeicher nutzen poröse Gesteinsschichten, in deren Poren und Hohlräumen Erdgas gespeichert werden kann. Häufig handelt es sich um ehemalige Erdgas- oder Erdöllagerstätten.

Porenspeicher können große Gasmengen aufnehmen und eignen sich insbesondere zum Ausgleich längerfristiger beziehungsweise saisonaler Schwankungen zwischen Einspeicherung und Verbrauch.

Kavernenspeicher

Kavernenspeicher sind große künstlich geschaffene Hohlräume in unterirdischen Salzformationen. Sie werden erzeugt, indem das Salz mit Wasser herausgelöst wird.

Anschließend kann Erdgas unter hohem Druck in den entstandenen Kavernen gespeichert werden.

Kavernenspeicher ermöglichen vergleichsweise hohe Ein- und Ausspeicherleistungen. Dadurch können sie flexibel eingesetzt werden, beispielsweise um kurzfristig einen erhöhten Gasbedarf abzudecken.