 |
Energie Gashydrate |
|
|
Energie Informationen |
|
|
Brennendes
Eis - Methanhydrat, ein Energieträger für die Zukunft?
|
|
Hintergrund-Informationen
zum SUGAR-Projekt
|
 |
Das SUGAR-Projekt
(Submarine Gashydrat-Lagerstätten: Erkundung, Abbau und Transport) wurde im Sommer 2008 von den Bundesministerien für Wirtschaft und
Technologie (BMWi) und für Bildung und Forschung (BMBF) bewilligt
(http://www.geomar.de/index.php?id=sugar).Unter Leitung des Kieler
Leibniz Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) werden 30 Partner
aus Wirtschaft und Wissenschaft mit einem Mitteleinsatz von ca. 13 Mio.
EUR neue Technologien entwickeln, um Erdgas (Methan) aus Methanhydraten im Meeresboden zu gewinnen und Kohlendioxid (CO2) aus Kraftwerken und anderen industriellen Anlagen sicher im Meeresboden
zu speichern. Die Fördermittel werden vom BMWi (7.4 Mio. EUR), BMBF
(2.7 Mio. EUR) und den beteiligten Firmen (2.9 Mio.EUR) aufgebracht.
|
Erdgasgewinnung
|
 |
Gewaltige
Mengen an Erdgas sind als festes eisähnliches Methanhydrat im Meeresboden
gespeichert. Diese natürlichen Vorkommen enthalten mehr Energie und
Kohlenstoff (ca. 3000 Gt C) als alle konventionellen Lagerstätten
von Kohle, Öl und Gas auf unserem Planeten. Erdgas ist die umweltfreundlichste
Quelle für fossile Energien:
Bei
der Stromgewinnung in Erdgaskraftwerken werden weder Staub noch Schwermetalle
freigesetzt.
 Der
Ersatz von Kohle- durch Gaskraftwerke hat eine positive Klimawirkung, da
beim Erdgas pro Einheit gewonnener Energie nur etwa halb soviel CO2 (Kohlendioxid
(CO2)) emittiert wird wie bei der Verstromung von Kohle.
Gaskraftwerke
können ohne wesentlichen Effizienzverlust in ihrer Leistung reguliert
werden. Sie werden daher eingesetzt, um Angebot und Nachfrage in den Stromnetzen
auszugleichen. Mit dem Ausbau der Windkraft werden die Schwankungen in
der Stromversorgung weiter zunehmen, so dass zusätzliche Erdgaskraftwerke
zur Stabilisierung der Netze benötigt werden.
Leider
konnten in den letzten Jahren viele geplante Erdgaskraftwerke nicht gebaut
werden, da die Erdgasversorgung unzureichend ist. Erdgas wird heute nur
in wenigen Regionen gefördert (Russland und GUS-Staaten, Staaten am
Persischen Golf, Nordsee). Wichtige Lagerstätten in der Nordsee und
anderen Regionen sind weitgehend erschöpft. Die noch verfügbaren
Vorkommen sind zudem fast alle in staatlicher Hand, so dass marktwirtschaftliche
Anreize zur Steigerung der Fördermenge kaum greifen. Diese geopolitische
Konstellation gefährdet die Energieversorgung und verschärft
viele internationale Konflikte, wie z. B. die aktuelle Krise im Kaukasus.
Mit der Erschliessung der Hydratvorkommen im Meeresboden kann diese Situation
fundamental verändert werden.
 |
| Methanhydrate wurden an fast allen Kontinenträndern ab Wassertiefen von ca. 400
m nachgewiesen. Viele Küstenanrainerstaaten verfügen daher über
grosse nationale Vorkommen (z. B. China, Indien, Japan, Südkorea,
Brasilien, Chile, USA, Kanada, Norwegen, Russland). Deutschland besitzt
keine eigenen Hydrat-Lagerstätten, da Nord- und Ostsee zu flach sind.
Durch das SUGAR-Projekt wird die deutsche Wissenschaft und Industrie jedoch
in die Lage versetzt, neue Technologien zur Auffindung und Ausbeutung von
Hydratlagerstätten zu entwickeln. |
|
Off-shore-Vorkommen werden heute meist von internationalen Konsortien erkundet und genutzt.
Mit den SUGAR-Technologien kann die deutsche Wirtschaft eine wichtige Rolle
in den zukünftigen Hydrat-Konsortien spielen und so einen wesentlichen
Beitrag zur Sicherung der nationalen und internationalen Energieversorgung
leisten.
|
Umweltrisiken
|
|
 |
| Bei
der Entwicklung des SUGAR-Projekts wurden die potentiellen Risiken des
Hydratabbaus berücksichtigt und neue Strategien entwickelt, um diese
Risiken weitgehend zu minimieren. Das Umweltverhalten der marinen Hydrate
wurde in den letzten Jahren von den an SUGAR beteiligten Wissenschaftlern
intensiv untersucht. Die SUGAR-Wissenschaftler haben auf diesem Gebiet
eine Vielzahl weltweit beachteter Beiträge geleistet. |
|
Das
BMBF hat für diese Studien seit 1996 mehr als 10 Mio. EUR zur Verfügung
gestellt. Die Grundlagenforschung zeigt, dass:
Methanhydrat-Vorkommen
am Meeresboden als Energiebasis für komplexe Ökosysteme dienen
(Oasen der Tiefsee)
Die
Stabilität der Kontinentalhänge durch Hydratzemente im Sediment
erhöht wird
Die
Methanhydrate bei einer zukünftigen globalen Erwärmung des Meeresboden
schmelzen und so gewaltige Mengen an Treibhausgas in den Ozean und die
Atmosphäre freisetzen können
Die
folgenden Ansätze wurden in SUGAR entwickelt, um diesen Befunden Rechnung
zu tragen:
Methanhydrate,
die direkt am Meeresboden anstehen, werden nicht abgebaut. Der Abbau
wird vielmehr auf Hydratvorkommen begrenzt, die von mindestens 50 m mächtigen
feinkörnigen und undurchlässigen Sedimentschichten überlagert
sind. Diese Vorkommen werden von der Lebewelt am Meeresboden nicht genutzt.
Die Sedimentbedeckung verhindert zudem das unkontrollierte Entweichen von
Methan bei der Erdgasproduktion.
Methanhydrate,
die an steilen Kontinentalhängen auftreten, werden nicht abgebaut. Der Abbau findet nur in flachem Gelände statt. In geotechnischen Voruntersuchungen
wird kritisch überprüft, ob die Stabilität der Sedimente
während des Abbauvorgangs erhalten bleibt.
Methanhydrate
werden beim Abbau durch CO2-Hydrate ersetzt. Die Sedimente werden durch
diese Hydrate stabilisiert. CO2-Hydrate sind thermisch stabiler als Methanhydrate
und werden bei einer zukünftigen Erwärmung des Meeresbodens im
Gegensatz zu den Methanhydraten- nicht zersetzt. Die Hydratumwandlung trägt
damit zur Minimierung zukünftiger Treibhausemissionen am Meeresboden
bei und stabilisiert die submarinen Kontinentalhänge.
nach
oben
|
Geologische
CO2-Speicherung (CSS)
|
|
Die
internationale Klimaforschung hat eindeutig nachgewiesen, dass die industriellen
CO2-Emissionen zu einer globalen Erwärmung führen und die Lebensbedingungen
auf der Erde und in den Ozeanen nachhaltig verschlechtern. Der Weltklimarat
(IPCC) (siehe auch: IPCC Climate
Change 2007 Klimabericht), die EU und andere internationale Institutionen
empfehlen den Ausbau der CSS-Technologie als eine wichtige Massnahme zur Minderung der CO2-Emissionen.
Die
Abkürzung CCS steht für "Carbon Capture and Storage" (siehe auch: Geologische Speicherung von
Kohlendioxid (CSS)). Es geht darum,CO2 (Kohlendioxid
(CO2)) an Kraftwerken und anderen industriellen Anlagen abzuscheiden
und im geologischen Untergrund zu speichern. Das CO2 wird dazu komprimiert
und als superkritisches Fluid in tiefliegende salzige Grundwasserleiter
oder ausgeförderte öl- und Gaslagerstätten eingepresst.
Bisher findet die Speicherung im Wesentlichen an Land oder in flachen Randmeeren
statt. Dabei können die folgenden Probleme auftreten:
Das
superkritische CO2 hat eine geringere Dichte als Wasser, ist sehr mobil
und chemisch aggressiv.CO2- Leckagen können auftreten, falls die
geologischen Deckschichten unzureichend sind.
Das
in den salzigen Grundwasserleitern stehende Formationswasser und Erdgas
muss durch das eingebrachte CO2 verdrängt werden. Dadurch kann
es entweder zu einem starken Druckanstieg oder zur Leckage von Sole
und Erdgas kommen.
Das
Speichervolumen ist begrenzt und möglicherweise nicht ausreichend
für eine umfassende Realisierung der CSS-Technologie.
Die
in SUGAR entwickelten Hydrat-Technologien können einen Beitrag dazu
liefern, diese Probleme zu lösen:
Das
CO2 wird als eisartiger Feststoff (Hydrat) gelagert. In dieser Form ist
CO2 nicht mobil, Leckagen können weitgehend ausgeschlossen werden.
Der
Porenraum wird durch den Methanhydrat-Abbau zunächst leer geräumt
und kann dann ohne Druckanstieg mit CO2 verfüllt werden. Dabei wird
deutlich mehr CO2 gespeichert als Ergas gefördert.
Das
Speichervolumen ist fast unbegrenzt.
Die
weltweiten CO2-Emissionen werden zurzeit besonders durch den Bau von Kohlekraftwerken
in China und Indien erhöht. Grade diese Schwellenländer verfügen
über sehr grosse Methanhydrat-Vorkommen, in dieCO2 aus Kohlekraftwerken
eingebracht werden kann, um Erdgas zu produzieren. Das SUGAR-Projekt kann
dazu beitragen, die CCS-Technologie nicht nur in Deutschland und Europa
sondern auch in China und Indien zu etablieren und so die globalen CO2-Emissionen
signifikant zu reduzieren.
|
Technische
Ziele des SUGAR-Projekts
|
|
In
der ersten Projektphase (Juli 2008 bis Mai 2011) geht es zunächst
darum, neue Technologien zu entwickeln und zu etablieren:
Im
Projektbereich A werden geophysikalische Verfahren (Seismik, Hydroakustik,
Elektromagnetik), neue Bohrtechnologien und numerische Computermodelle
entwickelt, um Hydrat-Lagerstätten aufzuspüren, die räumliche
Verteilung der Hydrate im Meeresboden abzubilden und die Hydratmengen zu
quantifizieren.
Der
Projektbereich B wird die Produktion von Erdgas aus Hydraten und
die Speicherung vonCO2 in Hydraten optimiert. Dazu werden Laborexperimente
unter in-situ Druck- und Temperaturbedingungen und numerische Computermodelle
eingesetzt.
Weiterhin
werden unter B neue technische Konzepte zum Erdgastransport entwickelt.
Das geförderte Erdgas soll auf mobilen Plattformen in Hydrat-Pellets
umgewandelt, auf spezielle Schiffe verladen und in dieser Form angelandet
werden. Diese neue Art des Gastransports ist eine energetisch günstige
Alternative zum Flüssiggas-Transport.
In
einer zweiten Projektphase sollen diese neuen Technologien - in internationaler
Kooperation - im Feld erprobt werden. Erste vielversprechende Gespräche
mit Wissenschaftlern und Industrievertretern aus Südkorea, Norwegen,
Brasilien, China und Indien haben bereits stattgefunden.
|
| Quelle:
Text GEOMAR, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel , 2008 |
nach
oben
| Weitere Informationen |
|
nach
oben
| Links |
|
 |
|
Externe
Links |
|
