Russische Erdgaslieferungen in die EU. Historische, politische und wirtschaftliche Spannungen

Research Paper (undergraduate) , 2020 , 64 Pages , Grade: 1,8

Politics - Topic: Peace and Conflict, Security

Die Relevanz von Erdgaslieferungen basiert vorwiegend auf der Bedeutung von Erdgas zur Erreichung der europäischen Klimaziele und der weit höheren Verfügbarkeit von Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen, wie beispielsweise Erdöl.

Das Aufkommen und die Förderung von Erdgas ist jedoch, aufgrund des recht ähnlichen Entstehungsprozesses wie Erdöl, stark geographisch verteilt. Aufgrund dieser unterschiedlichen geographischen Verteilung von Erdgaslagerstätten kann auch die Europäische Union ihren Bedarf nicht durch die autarke Förderung innerhalb der europäischen Grenzen decken, woraus eine Notwendigkeit von Erdgasimporten resultiert.

Durch den stetig ansteigenden Energiebedarf, aber auch die sinkende Fördermenge der EU selbst, steigt das notwendige Importvolumen von Erdgas immer weiter an. Als bedeutendste Erdgasbezugsquelle der Europäischen Union kristallisierte sich die Russische Föderation mit rund 40% des europäischen Erdgasanteiles historisch immer weiter heraus, Tendenz steigend. Diverse Konflikte zwischen Russland und vorwiegend europäischen Transitstaaten aus der Vergangenheit und den daraus resultierenden Erdgasengpässen für die gesamte Europäische Gemeinschaft zeigen jedoch, dass eine solch hohe Abhängigkeit schwerwiegende Folgen nach sich ziehen kann.

Daher muss genauer betrachtet und analysiert werden, welche Bedeutung Erdgas v.a. auch zukünftig für die EU besitzt, wie dessen Erdgasnetz entstanden ist und aktuell aussieht, welche Spannungen innerhalb der EU, aber auch in Bezug auf außenstehende Länder vorliegen und wie die aktuelle Abhängigkeit einzuschätzen ist. Auf Basis dieser Betrachtung können anschließend Strategien und Handlungsempfehlungen ausgesprochen werden.

III. Inhaltsverzeichnis

Abstract

I. Ehrenwörtliche Erklärung

II. Gender-Erklärung

III. Inhaltsverzeichnis

IV. Abkürzungsverzeichnis

V. Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Einführung in die Thematik
1.2 Relevanz der Thematik
1.3 Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit
1.4 Vorgehensweise

2. Theoretische Grundlagen
2.1 Historische Entwicklung und Verwendung
2.2 Entwicklung des europäischen Liefernetzes
2.3 Theoretische Erläuterung der verwendeten Methoden

3. Analyse bedeutender Erdgasleitungen
3.1. Jamal-Europa Pipeline
3.2 Nord Stream 1 und Nord Stream 2
3.3 Turkish Stream
3.4 Transanatolische- und Trans-Adria-Pipeline
3.5 Trans-Sahara-Pipeline
3.6 BRUA-Pipeline

4. Untersuchung politischer und wirtschaftlicher Spannungen
4.1 innereuropäische Spannungen
4.2 Spannungen EU-Russland
4.3 Spannungen USA, Russland und der EU

5. Analyse der europäischen Erdgasabhängigkeit
5.1 Zwischenfazit
5.2 Best–/Worst-Case Szenario
5.3 Prognose der zukünftigen Entwicklung

6. Schluss
6.1 Fazit
6.2 Ausblick

VI. Quellenverzeichnis

Abstract

The relevance of natural gas imports is mainly based on the importance of natural gas to achieve the European climate targets, as well as the far higher availability compared to other fossil fuels, for example mineral oil. The emerge and extraction of natural gas however, is due to the similar formation process as mineral oil, strongly geographically distributed. Because of this geographical distribution of natural gas reservoirs, the European Union is not able to cover their own natural gas needs self-sufficient. That’s why a need for imports from non-European countries results. Due to the steadily increasing Energy demand, but also the decreasing output of natural gas, extracted within the European borders, the import-quantity keeps climbing. Time has shown, that the most significant source of supply for natural gas is Russia with around 40 percent of Europeans natural gas total share, ascending trend. Various conflicts between Russia and European transit states of the past and the resulting natural gas bottlenecks for the entire European Union, has shown that such a high dependency can bring serious consequences. Therefore, it needs to be considered and analyzed more specific, what future role natural gas is playing for the EU, how the natural gas distribution grid has developed and how it is today, what tensions between the European states exist, but also between outside countries and how the current dependency is to be assessed. Based on this consideration, subsequent strategies and recommendations for action can be given.

Die Relevanz von Erdgaslieferungen basiert vorwiegend auf der Bedeutung von Erdgas zur Erreichung der europäischen Klimaziele und der weithöheren Verfügbarkeit von Erdgas im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen, wie beispielsweise Erdöl. Das Aufkommen und die Förderung von Erdgas ist jedoch aufgrund des recht ähnlichen Entstehungsprozesses wie Erdöl, stark geographisch verteilt. Aufgrund dieser unterschiedlichen geographischen Verteilung von Erdgaslagerstätten, kann auch die Europäische Union ihren Bedarf nicht durch die autarke Förderung innerhalb der europäischen Grenzen decken, weshalb eine Notwendigkeit von Erdgasimporten resultiert. Durch den stetig ansteigenden Energiebedarf, aber auch die sinkende Fördermenge der EU selbst, steigt das notwendige Importvolumen von Erdgas immer weiter an. Als bedeutendste Erdgasbezugsquelle der Europäischen Union, kristallisierte sich die Russische Föderation mit rund 40% des europäischen Erdgasanteiles, historisch immer weiter heraus, Tendenz steigend. Diverse Konflikte zwischen Russland und vorwiegend europäischen Transitstaaten aus der Vergangenheit und den daraus resultierenden Erdgasengpässen für die gesamte Europäische Gemeinschaft, zeigen jedoch, dass eine solch hohe Abhängigkeit schwerwiegende Folgen mit sich ziehen kann. Daher muss genauer betrachtet und analysiert werden, welche Bedeutung Erdgas, v.a. auch zukünftig, für die EU besitzt, wie dessen Erdgasnetz entstanden ist und aktuell aussieht, welche Spannungen innerhalb der EU, aber auch in Bezug auf außenstehende Länder vorliegen und wie die aktuelle Abhängigkeit einzuschätzen ist. Auf Basis dieser Betrachtung können anschließend Strategien und Handlungsempfehlungen ausgesprochen werden.

II. Gender-Erklärung

Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird in dieser Arbeit die Sprachform des generischen Maskulinums bei personenbezogenen Substantiven und Pronomen angewandt. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die ausschließliche Verwendung der männlichen Form keine Benachteiligung des weiblichen Geschlechts darstellt, sondern im Sinne der sprachlichen Vereinfachung als geschlechtsunabhängig verstanden werden soll.

IV. Abkürzungsverzeichnis

BRD: Bundesrepublik Deutschland

BRUA: Geplante Erdgaspipeline, die Bulgarien, Rumänien, Ungarn und Österreich verbinden soll.

CNG: Hochverdichtetes Erdgas zu „Compressed Natural Gas“

EU: Europäische Union

GALSI-Pipeline: Die Gasleitung Algerien–Sardinien–Italien, aktuell gestoppt und seit 2011 nicht weiterverfolgt

JAGAL: Die Jamal-Gas-Anbindungs-Leitung im Osten Deutschlands

LNG: Verflüssigtes Erdgas zu „Liquified Natural Gas“

NNPC: Nigerianischen Mineralölunternehmen unter staatlicher Kontrolle

PGNiG: Polnischer Mineralöl- und Erdgaskonzern

SWOT-Analyse: Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken Analyse

UN: Unternehmen

Symbole und technische Einheiten

%: Prozent

°C: Grad Celsius

CO2: Kohlenstoffmonoxid

kWh/kg: Kilowattstunden pro Kilogramm

kWh/m3: Kilowattstunden pro Kubikmeter

m³: Kubikmeter

V. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Deutsche Erdgasbezugsquellen im Jahr 2019

Abbildung 2: Darstellung des Erdgasbedarfes, sowie der Eigenförderung in der EU von 1970 bis 2019

Abbildung 3: Darstellung der Anteile der einzelnen Energieträger in Deutschland im Jahr

Abbildung 4: Chemische Strukturformel von Erdgas (Methan) in Keilstrich- darstellung

Abbildung 5: Schematischer Ablauf der Aufbereitung von Erdgas

Abbildung 6: Schematische Darstellung konventioneller und unkonventioneller Erdgas-Lagerstätten

Abbildung 7: Übersicht und Herkunft methanreicher Brenngase

Abbildung 8: Gashydratvorkommen im Meer und Permafrost

Abbildung 9: Gegenüberstellung konventioneller und unkonventioneller Förderung von Erdgas

Abbildung 10: Nutzwertanalyse CNG-LNG Erdgastransport

Abbildung 11: Anzahl erdgasbetriebener Fahrzeuge und Erdgas-Tankstellen in der BRD von 1998 bis 2014

Abbildung 12: Verteilung der Erdgasherkunftsländer für die EU im 1. HJ 2018

Abbildung 13: Überblick über das europäische Erdgasnetz (Stand 2014)

Abbildung 14: Schematische Darstellung der SWOT-Analyse

Abbildung 15: Schematische Darstellung der Szenariotechnik und derer Steuerung

Abbildung 16: Verlauf der Jamal-Europa Pipeline

Abbildung 17: Verlauf der Nord Stream Pipelines durch die Ostsee

Abbildung 18: Verlauf des Turkish Streams

Abbildung 19: Verlauf des „südlichen Gaskorridors“

Abbildung 20: Geplanter Verlauf der Trans-Sahara-Pipeline und Anbindung an bestehende Netzwerke

Abbildung 21: Voraussichtlicher Verlauf der BRUA-Pipeline

Abbildung 22: SWOT-Analyse zur europäischen Abhängigkeit von russischen Erdgaslieferungen

Abbildung 23: Prognostizierter Erdgasverbrauch der EU von 2020 bis

Abbildung 24: Alternativstrategien für Deutschlands bzw. Europas Gasversorgung

1. Einleitung

Weltweit, wie auch speziell in der Europäischen Union, besitzt Erdgas einen sehr hohen Stellenwert im Energiesektor und der Energieversorgung. Der steigende Verbrauch und damit einhergehende Bedarf an Erdgas, im Zusammenhang mit dem geographisch ungleichmäßigen Aufkommen, geschuldet der natürlichen und regionalen Entstehung von Erdgas, sorgt dafür, dass Länder mit geringen oder nicht bestehenden Erdgasaufkommen auf Importe aus Erdgas-Exportländern angewiesen sind. Dies gilt ebenso für die Mitgliedstaaten der Europäischen Union. Entsprechend hat das tagesaktuelle Thema der Erdgasimporte dahingehend auch einen hohen politischen und geopolitischen Stellenwert und der Importbedarf von europäischen Staaten, die ihren eigenen Bedarf durch nationale Förderung nicht selbst decken können, führt zwangsläufig zu Abhängigkeiten von bestimmten Exportstaaten. Diese Abhängigkeit der Europäischen Union soll in der vorliegenden Arbeit im konkreten Hinblick auf die Russische Föderation als „externe“ und größte Erdgasbezugsquelle analysiert und bewertet werden.

1.1 Einführung in die Thematik

Der deutsche Energiekonzern E.ON beschreibt Erdgas als einen farblosen, geruchslosen und natürlich vorkommenden Brennstoff, welcher einen sehr ähnlichen Entstehungsprozess wie Erdöl besitzt und ebenso wie dieses zu den fossilen Energieträgern zählt. Die Hauptverwendung von Erdgas ist das Heizen im privaten und industriellen Sektor, dem Generieren von Strom, sowie der Nutzung als Kraftstoff für alternative bzw. hybride Fahrzeugantriebe im Straßenverkehr. Die größten Erdgas Vorkommen weltweit besitzen hierbei Russland, Katar und der Iran.¹

Der Hauptbestandteil von Erdgas stellt Methan mit einem Anteil von 75-98%, je nach Förderstätte dar und ist damit ein brennbares Gas – restliche Anteile sind überwiegend Stickstoff, Ethan und Kohlenstoffdioxid, es wird unterteilt in zwei Klassen²:

- H-Gas (high-gas): hoher Energiegehalt, mit Methananteil von ~90% oder mehr und geringen Anteilen reaktionsträger Inertgase
- L-Gas (low-gas): Geringer Energiegehalt, mit Methananteil von <89% und hohen Anteilen von Inertgasen

Erdgas selbst kann in drei Aggregatszuständen vorliegen, wobei bei der Förderung, Weiterverarbeitung und dem Transport alle drei Zustände vorzufinden sind – Erdgas kann in gasförmigem, flüssigem oder auch festem Zustand als kristalline Einschlüsse, die Methanhydrate genannt werden, auftreten³. Aufgrund der Tatsache, dass die Europäische Union ihren jährlichen Erdgasbedarf nicht durch Förderung innerhalb der europäischen Staaten decken kann, ist sie zwangsweise auf Importe von Ländern außerhalb der EU angewiesen. Abbildung 1 zeigt die Verteilung der Erdgasbezugsquellen für Deutschland, als größten Erdgasabnehmer der EU. Im Blick auf die gesamteuropäische Gemeinschaft ist diese Verteilung vergleichbar, v.a. Russland als mehrheitlich dominierende Quelle für den Energieträger Erdgas, welches über verschiedenste Rohrleitungen (Pipelines) seinen Weg nach Europa findet⁴. Durch diese dominierende Rolle, besitzt Russland eine große Macht und hat einen zentralen Einfluss auf die europäische Energieversorgungssicherheit. Aufgrund verschiedenster politischer und wirtschaftlicher Vorfälle, hat sich diese Abhängigkeitssituation für die Europäische Union in den letzten Jahren weiter zugespitzt und es bestehen berechtigte Sorgen einer zu hohen und risikoreichen Abhängigkeit von der Russischen Föderation im Energiebereich. Zudem ist die europäisch-russische Beziehung, seit der Ukraine Krise zwischen 2006 und 2009, maßgeblich schlechter und unsicherer geworden, bis hin zu den Anschuldigungen, Russland wolle seine Rolle als Haupterdgasexporteur als außenpolitisches Instrument, gar als „Waffe“, gegen die EU einsetzen⁵. Als Konsequenz dieser Verschlechterung der europäisch-russischen Beziehungen und der hohen Bedeutung von Erdgas, v.a. aus russischen Förderstätten, ist eine genaue Hinterfragung der Abhängigkeit und den möglichen Gefahren daraus für die zukünftige Versorgungssicherheit, aber auch politische Souveränität der Europäischen Union erforderlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Deutsche Erdgasbezugsquellen im Jahr 2019

Eigen Darstellung; Quelle: Statista.com

1.2 Relevanz der Thematik

Die Relevanz der Thematik geht einher mit der enorm hohen Bedeutung von Erdgas, historisch, aktuell und zukünftig für die Europäische Union. Erdgas als Energieträger hat in den letzten Jahrzehnten einen maßgeblichen Aufstieg vollzogen und sich heute zu einem der wichtigsten Rohstoffe entwickelt. Die unbestreitbare Relevanz von Erdgas für die EU lässt sich zudem aus den beschlossenen und europaweit geltenden Zielen der EUROPEAN COMISSION entnehmen. Diese zielt auf eine nachhaltige, ressourcenschonende und emissionsarme europäische Industrie ab und hat im Rahmen dieser Ziele diverse Strategien und Verträge definiert. Einer der bekanntesten Beschlüsse stellt dabei das Pariser Abkommen dar, mit dem zentralen Hauptziel den globalen durchschnitts Temperaturanstieg auf deutlich unter 2°C zu halten und damit die negativen Folgen des Klimawandels durch menschgemachte Treibhausgase zu begrenzen. Ein aktueller und spezifischerer Beschluss stellt der europäische Green-Deal vom Jahresende 2019 dar. Die wichtigste Änderung bzw. Verschärfung ist hier das Anheben der Treibhausgasverringerung auf mindestens 55% gegenüber dem Stand von 1990. Außerdem soll der Anteil, der durch erneuerbare Quellen gewonnenen Energien auf mindestens 32%, sowie die gesamteuropäische Energieeffizienz auf mindestens 32,5% ansteigen. Um diese Ziele erreichen zu können, sowie den nachhaltigen und langfristigen Wandel hin zu rein erneuerbaren Energien und einer schnellstmöglich klimaneutralen Industrie, ist der Abbau bzw. langfristig vollständige Atom- und Kohleausstieg, sowie Verzicht und weitere, umweltschädliche und schnell endende fossile Energieträger notwendig. Im Konflikt steht dies jedoch mit dem ansteigenden Energiebedarf weltweit. So hat sich der Bedarf nach Primärenergien weltweit und pro Kopf gerechnet in den letzten 200 Jahren, seit Beginn der Industrialisierung im letzten Drittel des 18. Jahrhunderts, um das 15-fache erhöht, bei gleichzeitigem Wachstum der Weltbevölkerung um mehr als das sieben-fache⁶. Erdgas ist daher einer der bedeutendsten mittelfristigen Energieträger zur Vollziehung dieses Energiewandels. Sichtbar ist dies auch an dem nachhaltig stark ansteigenden Erdgasbedarf in der Europäischen Union seit dem „Erdgasboom“ in den 1960er bzw. 1970er Jahren. Abbildung 2 zeigt diesen Verlauf, sowie den Anteil an Erdgas, das autark innerhalb der europäischen Mitgliedsstaaten gefördert wurde. Weitere Ziele, die der europäische Green-Deal verfolgt und die Wichtigkeit dieser Thematik verdeutlichen, ist der Wunsch der Absicherung der Energieversorgung, einhergehend mit der Verringerung von Abhängigkeiten von Energieimporten aus Ländern außerhalb der EU.⁷

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Darstellung des Erdgasbedarfes, sowie der Eigenförderung in der EU von 1970 bis 2019

Eigene Darstellung; Quelle: Statista.com

Wie Abbildung 2 veranschaulicht, ist Erdgas ein immer wichtigerer Faktor der Energieversorgung für die EU. Dieser Bedeutungszuwachs lässt sich nicht nur für die EU, sondern auch als einzelnes für Deutschland erkennen und wie auch für die EU hat sich Erdgas in Deutschland zum inzwischen zweitwichtigsten Energieträger nach Mineralöl entwickelt (Abbildung 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Darstellung der Anteile der einzelnen Energieträger in Deutschland im Jahr 2019

Eigene Darstellung; Quelle: BMWi.de

Wie Abbildung 1 zeigt, ist dabei Russland der dominierende Faktor zur deutschen, aber analog auch europäischen Erdgasversorgung. Aufgrund der kritischen politischen Beziehungen, historischen Konflikten (Vgl. Ukraine-Krise) und der Stellung Russlands als souveräne geopolitische und wirtschaftliche Macht außerhalb der EU, ist diese hohe Abhängigkeit potentiell sehr gefährlich und birgt unter Umständen langfristige und hohe Risiken für die europäische Gemeinschaft, der Sicherstellung ihrer Energieversorgung und damit einem bedeutenden Faktor der Lebensqualität und Wirtschaft. Sollte Russland diese Stellung missbräuchlich politisch instrumentalisieren, drohen schwerwiegende Folgen für die EU und deren Bürger, weshalb die folgende Arbeit diese Abhängigkeit untersuchen und mögliche Handlungsalternativen bzw. Strategien für die Zukunft geben soll.

1.3 Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit

Erdgas hat sich zu einem der wichtigsten Energieträger weltweit entwickelt und ist vor allem in Bezug auf die immer wichtiger werdende zukünftige Umstellung auf erneuerbare Energien zwangsweise notwendig. Grundsätzliches Problem jedoch ist die Tatsache, dass die europäische Erdgasförderung, wie auch -reserven mehr und mehr zu Neige gehen, bei weitem nicht zur Deckung des Bedarfes ausreichen und eine steigende Notwendigkeit von Erdgasimporten resultiert. Als Hauptbezugsquelle stellte sich in den letzten Jahren, und bis heute anhaltend, Russland heraus. Aufgrund historischer und aktueller Spannungen, bedeutet dies jedoch eine eventuell gefährliche Abhängigkeit für die Europäische Union.

Die vorliegende Arbeit soll daher einen grundsätzlichen Überblick über die Bedeutung, Relevanz und Grundlagen von Erdgas als Energieträger geben und dadurch beleuchten, weshalb die Erdgasnachfrage weltweit in den letzten Jahrzehnten derart gestiegen ist und auch weiterhin ein anhaltendes Wachstum bzw. eine enorm hohe Bedeutung prognostiziert wird. Außerdem wird im Speziellen erarbeitet, wie die aktuelle Erdgasversorgung der Europäischen Union aussieht, wie sie historisch gewachsen ist und welche die hierfür bedeutenden Erdgasleitungen darstellen. Ebenso sollen die historischen und aktuell bestehenden politischen, wie auch wirtschaftlichen Spannungen zur Identifizierung potentieller Chancen und Risiken untersucht werden. So soll die aktuelle Gesamtlage aus europäischer Sicht betrachtet und analysiert werden, um im Laufe der Arbeit eine Antwort auf die Fragestellung nach der europäischen Abhängigkeit von russischen Erdgaslieferungen geben zu können, sowie potentielle zukünftige Szenarien und eine Prognose des weiteren Entwicklungsverlaufes geben zu können.

1.4 Vorgehensweise

Entscheidend zur Beantwortung der Fragestellung ist im ersten Schritt das grundsätzliche Schaffen einer Grundlage und dem Verständnis zur Thematik. Hierfür werden theoretische Grundlagen, historische Entwicklungen, sowie die Relevanz und Bedeutung von Erdgas für die Europäische Union erarbeitet. Im Laufe der theoretischen Grundlagenbetrachtung werden ebenso, die in der Arbeit angewandten Methoden näher erläutert und beschrieben. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Zusammenhänge der Europäischen Union mit dem Energieträger Erdgas genauer erarbeitet. Hierfür werden die wichtigsten Erdgasleitungen, sowie die politischen und wirtschaftlichen Spannungen innerhalb Europas, sowie europaübergreifend betrachtet. Auf Basis dieser Analyse kann eine Einschätzung der europäischen Abhängigkeit von russischen Erdgaslieferungen gegeben und ein realistisch mögliches, sowie ein Worst- und Best-Case Szenario der zukünftigen Entwicklung erstellt werden. Zum Schluss der Arbeit sollen die wichtigsten Erkenntnisse noch einmal aufgearbeitet und zusammengefasst werden, sowie ein subjektiver Ausblick auf Basis dieser Erkenntnisse gegeben werden.

Der Rahmen der Arbeit ist jedoch nicht für eine vollumfängliche Bearbeitung aller Betrachtungsfelder ausreichend und es kann auf viele Themen nur grundsätzlich und beschränkt eingegangen werden. Zur Beibehaltung eines roten Fadens, werden daher gewisse Themengebiete an erforderlicher Stelle eingegrenzt und nicht tiefergreifend behandelt.

Des Weiteren handelt es sich bei der Fragestellung um eine tagesaktuelle und laufende Thematik, weshalb zur Absicherung der Relevanz und Gültigkeit während und nach Bearbeitung der Arbeit, der 01.12.2020 als Start- und damit Sperrdatum für tagesaktuelle Themen, Nachrichten und eintretende Veränderungen gesetzt wird.

2. Theoretische Grundlagen

Im folgenden Kapitel werden die nötigen theoretischen Grundlagen und ein grundsätzliches Verständnis zu Erdgas, dessen chemische Zusammensetzung, Förderung, Verarbeitung, Transport und Speicherung, sowie im zweiten Teil der historischen Entwicklung und im dritten der Entwicklung des europäischen Liefernetzes im Groben geschaffen. In Kapitel 2.4 werden zudem, die im Rahmen dieser Arbeit angewandten Methoden theoretisch erläutert.

Chemische und physikalische Grundlagen:

Wie bereits in Kapitel 1.1 beschrieben, handelt es sich bei Erdgas um ein farbloses, geruchsloses und brennbares Gas. Aufgrund des dominierenden Hauptbestandteils von Methan (zw. 75-98%) besitzt Erdgas die chemische Formel: CH4.

BARGENDE beschreibt die chemische Zusammensetzung der vier Wasserstoffatome mit dem zentralen Kohlenstoffatom in Tetraeder-Form (mit Tetraeder-Winkel von 109°28‘) und jeweils gleich großen Abständen der Wasserstoffatome zum Kohlenstoff, Abbildung 4 zeigt die chemische Strukturformel.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: chemische Strukturformel von Erdgas (Methan) in Keilstrich-Darstellung

Quelle: Https://de.wikipedia.org/wiki/Erdgas#/media/Datei:Methan_Keilstrich.svg

Weiter teilt BARGENDE Erdgas aufgrund des Hauptbestandteiles Methan, welches ein Alkan ist, zu den Paraffinen ein. Damit ist es ein reaktionsträges Brenngas, wesentliche Reaktionen stellen daher die Oxidation, sowie die radikalische Substitution bei der Verbrennung dar. Die Zündtemperatur liegt bei ca. 600°C und Verbrennungsprodukte sind im Wesentlichen Wasser und Kohlenstoffdioxid, wobei die rund 10-fache Menge an Luft zur vollständigen Verbrennung notwendig ist. Außerdem ist Erdgas leichter als Luft, die spezifische Stoffdichte liegt bei 0,8kg/m3 (20°C) im gasförmigen Zustand.⁸ Die Unterteilung in L- und H-Gase anhand des Methananteiles wurde ebenfalls bereits im ersten Kapitel geklärt, weiter unterscheiden sich die beiden Gas-Typen an ihrem Brennwert - bei L-Gas liegt dieser bei ca. 10kWh/kg bzw. 8,2kWh/m3 und bei H-Gas bei 14kWh/kg bzw. 11,1kWh/m3, diese können jedoch, je nach Förderstätte und Aufbereitung, geringfügig schwanken⁹.

Aufbereitung:

Bevor das geförderte Rohgas technisch genutzt werden kann, ist eine Aufbereitung notwendig (Abbildung 5). Diese Aufbereitung lässt sich nach BARGENDE in zwei wesentliche Schritte aufteilen:

1. Reinigung (von Schwefel und anderen störenden Komponenten)
2. Trocknung (vorwiegend Entziehen von Wasser und langkettigen Kohlenwasserstoffen)

Die Reinigung ist der wesentliche Prozess zur Entfernung nicht gewünschter Stoffe und Verunreinigungen aus dem Roherdgas, wobei vor allem Schwefel zu nennen ist. So gewinnt die größte Erdgasaufbereitungsanlage Deutschlands in Großkneten jährlich aus rund sechs Milliarden m3 Roherdgas etwa 800.000 Tonnen Schwefel. Zusammen mit einer ihrer etwa halb so großen Schwesteranlage kann so der gesamtdeutsche Industriebedarf an Schwefel gedeckt werden. Im zweiten Schritt, der Trocknung, wird im Wesentlichen der gleichbleibende Brennwert von Erdgas, v.a. zur Einspeisung in das Erdgasnetz und zum Transport, gewährleistet. Eine unzureichende Trocknung des Rohgases kann hierbei zu unkontrollierten Druckabfällen und somit zu Beschädigungen der Rohrleitungen führen. Der Trockengrad kann am Taupunkt des Gases gemessen werden, dieser wird auf -8°C angestrebt. Nach der Aufbereitung kann das Erdgas außerdem zu „Compressed Natural Gas“ (CNG) oder zu „Liquified Natural Gas“ (LNG) umgewandelt werden. Beides dient der hochgradigen Verdichtung und damit Volumeneinsparung des Erdgases, CNG beschreibt auf üblicherweise etwa 200 Bar verdichtetes Erdgas, die Dichte beträgt dabei ca. 162kg/m3 (20°C).¹⁰ Verflüssigung des Erdgases zu LNG erfolgt unter Abkühlung auf eine Temperatur von -161 bis -167°C und besitzt dadurch ein Volumen von etwa einem 600tel des ursprünglich gasförmigen Zustandes.¹¹

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: schematischer Ablauf der Aufbereitung von Erdgas

Quelle: (Bargende, 2015, S. 81)

Vorkommen:

Wie bereits erwähnt besitzt Erdgas den grundsätzlich gleichen geologischen Entstehungsprozess wie Erdöl und tritt daher häufig sogar in ein und derselben Lagerstätte mit diesem auf. Wie BARGENDE erläutert, werden die Lagestätten von Erdgas in konventionelle sowie unkonventionelle aufgeteilt, siehe hierzu Abbildung 6.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: schematische Darstellung konventioneller und unkonventioneller Erdgas-Lagerstätten

Quelle: (Bargende, 2015, S. 68)

Konventionelle Lagerstätten beschreiben Erdgasvorkommen, aus welchen Erdgas mittels herkömmlicher Fördertechnik und unter einem verhältnismäßigen Aufwand gefördert werden kann. Diese Art der Lagerstätte stellen natürliche Fallen für das Gas dar, welche aus einem permeablen und porösen Speichergestein bestehen, wie beispielsweise Sandstein oder Massenkalke. Dieses Speichergestein ist mit dem Erdgas gesättigt und befindet sich unterhalb einer Schicht aus Deckgestein, welche das Entweichen des Gases nach oben, unten oder in seitliche Richtung verhindert. Das Deckgestein muss daher aus einem geringporösen und impermeablen Gestein bestehen, geeignet sind hierfür beispielsweise Tonsteine oder feinkörnige Kalksteine. Liegt Erdgas zusammen mit Erdöl in einer Lagerstätte vor, so befindet es sich in den oberen, erdölfreien Bereichen. Als unkonventionelle Lagerstätte hingegen werden Erdgasvorkommen bezeichnet, welche nicht durch aktuell herkömmliche Technik und nur durch enorm hohen Aufwand gefördert werden kann. Abbildung 7 bildet sowohl Erdgas aus konventionellen wie auch die verschiedenen Arten von unkonventionellen Erdgaslagerstätten ab.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Übersicht und Herkunft methanreicher Brenngase

Quelle: (Bargende, 2015, S. 69)

Des Weiteren kann Erdgas in einem festen Zustand als eingeschlossene Kristalline in hierfür geeigneten geologischen Gesteinen und unter den richtigen Druck- und Temperaturverhältnissen vorliegen (Druck >20 Bar, Temperatur <4°C, Dichte ca. 800kg/m³), dieses Auftreten wird als Gashydrat bezeichnet und befindet sich üblicherweise unterhalb von Meeresflächen und im Permafrostboden (Abbildung 8).¹²

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Gashydratvorkommen im Meer und im Permafrost

Quelle: (Bargende, 2015, S. 78)

Nach einer Kurzstudie der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) aus dem Jahr 2011, liegt die weltweite Menge an Erdgas in Lagerstätten bei etwa 819.000 Milliarden m3. Begrifflich unterscheidet man hier Reserven, dies sind Vorkommen die nach aktuellem Stand der Technik wirtschaftlich förderbar sind und Ressourcen, welche es nach aktuellem Stand nicht sind¹³. Das geschätzte Volumen an Reserven lag 2011 bei 192.000 Milliarden m3 Erdgas. Bei gleichbleibender weltweiter Erdgasförderung von ~4.000 Milliarden m3 (im Jahr 2019) entspricht dies einer statistischen Reichweite von rund 50 Jahren, wobei die Realförderung jedoch stetig anwächst. Nicht miteinbezogen bei der Menge an Ressourcen, wurden Aquifergas, sowie Gashydrat. Dies miteingerechnet ergibt sich ein Gesamtpotential von insgesamt weiteren 1.800.000 Milliarden m3 Erdgas und damit eine erheblich langfristigere Verfügbarkeit als Erdölressourcen.¹⁴

Erschließung und Förderung:

Aufgrund des Rahmens der Arbeit wird auch auf die Förderung bzw. spezifischer die hierfür verwendeten Technologien nur sehr verdichtet erläutert, sowie vorwiegend auf die OnShore-Förderung eingegangen. Es werden Informationen von BERGENDE sowie BÖRNSTEIN zusammengefasst wiedergegeben.

Zunächst müssen geeignete Erdgaslagerstätten entdeckt und erschlossen werden. Üblicherweise erfolgt dies heutzutage über dreidimensionale physikalische Seismographen, welche Aufschluss über potentiell förderbare Erdgasfelder geben und durch anschließende Testbohrungen bestätigt bzw. dementiert werden. Die Förderung von Erdgas aus konventionellen Lagerstätten erfolgt üblicherweise in Tiefen von vier bis sechs Kilometer, Erkundungsbohrungen gehen jedoch häufig in Tiefen von bis zu zehn Kilometer vor. Diese Felder unterliegen unter einem sehr hohen Druck von bis zu 600 Bar, sodass sich das Erdgas im Grunde von selbst fördert, sobald das Reservoir einmal geöffnet wurde und das Gas entweichen kann. Die für konventionelle Lagerstätten verwendeten Bohrer können nicht nur senkrecht, sondern auch schräg bis sogar horizontal in das Erdgestein vordringen, welches bei der Bohrung zerstört und an die Erdoberfläche transportiert werden muss. Der Bohrdurchmesser nimmt dabei bei steigender Tiefe immer mehr ab, üblicherweise von rund 70cm auf 10cm. Da sich der Großteil des Erdgases durch das verrohrte und zementierte Bohrloch ohne weiteren großen Aufwand fördern lässt, stellen die Bohrungen mit rund 80% den Hauptkostenträger dar. Durch den alleinigen Druck lassen sich meist ca. 75% des Inhaltes von selbst fördern, die restlichen Reserven werden durch eine künstliche Druckerzeugung gewonnen, am gebräuchlichsten sind hierbei die Wasserflutung oder die Gasinjektion. Die Förderung aus unkonventionellen Lagerstätten erfordert aufgrund der deutlich tieferliegenden Gasreservoirs und den komplexeren geologischen Beschaffenheiten einen erheblich höheren Aufwand. Die gängigste Technologie ist die „hydraulische Fakturierung“ oder umgangssprachlich auch nur Fracking genannt. Hier werden sehr tiefliegende Erdgasfelder durch hydraulisches Brechen des Erdgesteins geöffnet, um das darin liegende Erdgas bzw. auch Erdöl förderbar zu machen. Hierfür wird ein Gemisch aus vorwiegend Wasser, Sand und Chemikalien in das Gestein gepumpt und durch den hohen Druck führt dies zu Rissen, durch welche das Gas an die eigentliche Förderstätte gelingen kann. Vor allem die verwendeten Chemikalien, sowie die durch Fracking erhöhte seismische Aktivität, führen zu umstrittenen Diskussionen und einer häufig geringen Akzeptanz in der Gesellschaft. Abbildung 9 zeigt gegenübergestellt den schematischen Aufbau der Förderung aus konventionellen und unkonventionellen Lagerstätten.¹⁵ ;¹⁶

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Gegenüberstellung konventionelle und unkonventionelle Förderung von Erdgas

Quelle: https://www.wechseln.de/gas/erdgas-foerderung/

Nach WINNACKER/KÜCHLER ist auch die OffShore-Förderung inzwischen wirtschaftlich sinnvoll und gewinnt an Bedeutung und Nachfrage. Die Förderung erfolgt hier aus sogenannten „Shelfen“ und wurde zu Beginn über fixe Bohrplattformen mit ausfahrbaren Beinen ausgeführt, welche eine Wassertiefe von einigen hundert Metern erreichen konnten. Inzwischen wird die OffShore-Förderung durch weiterentwickelte, schwimmende Bohrplattformen und Bohrschiffe durchgeführt, diese erreichen Wassertiefen von bis zu 3.000m und bieten somit neue Möglichkeiten und Potentiale der Erdgasförderung.¹⁷

Transport und Speicherung:

Auch hier wird auf BARGENDE; BÖRNSTEIN und WINNACKER/KÜCHLER verwiesen, welche den Haupttransport von Erdgas bis heute über ein weitläufiges Netz von Rohrleitungen, den sogenannten Erdgas-Pipelines, festlegen. Das geförderte Erdgas wird meist direkt von der Förderstelle zu einer Verdichterstation weitergeleitet, in der zumindest eine Teilaufbereitung stattfindet. Das anschließend durch eine Aufbereitungsanlage aufbereitete und üblicherweise verdichtete (CNG) Erdgas wird nun über teils sehr weite Entfernungen hinweg mittles Pipelines transportiert, hieraus folgt auch der Begriff „Ferngas“. Diese Fernleitungen bestehen aus Stahl, sind meist ca. einen Meter unter der Erde verlegt und besitzen Durchmesser von rund 600-1400mm, das Gas wird dabei unter einem sehr hohen Nenndruck von mindestens 60-100 Bar weitergeleitet. Zur Aufrechterhaltung des Druckes sind in regelmäßigen Abständen von ca. 100-150km Kompressor Stationen erforderlich. Durch diese Aufrechterhaltung des Druckes wird bei einer Distanz von ~5.000km grob 10% des Energiegehaltes des Erdgases verbraucht. Zusätzlich befinden sich in regelmäßigen Abständen Schieber in den Leitungen, diese dienen der Begrenzung von Gefahren und Verlusten durch Beschädigungen bzw. Lecks. Das Pipelinesystem wird dabei von einer zentralen Steuerzentrale fernüberwacht und –gesteuert, meist übernimmt dies der Fernleitungsbetreiber. Zur regionalen und lokalen Verteilung des Gases gibt es weitere, dichtere Netzsysteme, die mit einem deutlich geringeren Druck arbeiten (Niederdruckbereich: <0,1 Bar, Mitteldruckbereich ~0,1-1 Bar, Hochdruckbereich >1 Bar) und heutzutage, bis zu einem Nenndruck von 10 Bar, aus Kunststoff gefertigt sind. Die zweite Möglichkeit Erdgas über lange Strecken hinweg zu transportieren, ist der Seeweg. Hier wird Erdgas als LNG in Schiffen transportiert. Zur Verflüssigung muss es auf mindestens -161°C gekühlt und auf dieser Temperatur gehalten werden, weshalb ein sehr hoher Energieaufwand nötig ist. Aus diesem Grund ist der Schiffstransport grob eingestuft, erst ab einem Landweg von mehr als 4.000km und einem Seeweg von mehr als 2.000km im Vergleich zum Pipelinetransport wirtschaftlich sinnvoll. Bis zum Jahr 2015 wurden insgesamt 360 LNG Transportschiffe konstruiert, mit einem durchschnittlichen Ladevolumen von ~150.000m³ und einem jährlichen Transportvolumen von insgesamt ca. 530 Mio.m³ (im Jahr 2015)¹⁸. Die größten dieser Tanker der Q-Max-Klasse können dabei bis zu 266.000m³ Erdgas transportieren¹⁹. Dabei werden zwei Schiffarten unterschieden, Kugel- und Membrantanker. Neben dem Transport ist aber auch die Speicherung von Erdgas ein wesentlicher Faktor und dient dem Ausgleich von Bedarfsschwankungen und Lieferengpässen. Die Bedeutung von Erdgasspeichern hat sich vor allem aufgrund der Ukraine-Krise erheblich verschärft. Erdgasspeicher befinden dabei überwiegend unterirdisch, sind natürliche oder künstlich erzeugte Hohlräume in Tiefen von 1-3km und werden mit bis zu 250 Bar Druck befüllt. Untertagespeicher sind dabei entweder ausgeförderte Erdgasfelder, die wieder befüllt werden oder Kugel- bzw. Gasspeicher aus Metall. Die europäischen Erdgasspeicher beinhalten insgesamt bis zu 100 Mrd. m³ Erdgas, wovon sich rund 24% der Kapazitäten in Deutschland befinden²⁰. Diese werden meist über die Sommermonate gefüllt und über die Heizmonate bei Bedarf entleert. Zum Ausgleich von tageszeitlichen Verbrauchsspitzen gibt es zusätzlich deutlich kleiner und meist überirdische Erdgasspeicher.²¹ ;²² ;²³

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¹ Vgl. (E.ON, o.J.; Zugriff: 04.12.2020)

² Vgl. (Ueberhorst, 1994, S. 50ff)

³ Vgl. (Bargende, 2015, S. 51-66)

⁴ Vgl. (o.V., Statista.com, Zugriff: 04.12.2020)

⁵ Vgl. (Grabau, 2018, S. 1-7)

⁶ Vgl. (Bargende, 2015, S. 27-30)

⁷ Vgl. (European Comission, o.J.; Zugriff: 05.12.2020)

⁸ Vgl. (Bargende, 2015, S. 51-66)

⁹ Vgl. (Ströbel, Pfaffenberger, & Heuterkes, 2013, S. 149f)

¹⁰ Vgl. (Bargende, 2015, S. 51-82)

¹¹ Vgl. (Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., o.J.; Zugriff: 13.12.2020)

¹² Vgl. (Bargende, 2015, S. 66-78)

¹³ Vgl. (Bargende, 2015, S. 71)

¹⁴ Vgl. (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 2011; Zugriff: 13.12.2020)

¹⁵ Vgl. (Bargende, 2015, S. 74-78)

¹⁶ Vgl. (Börnstein, 2002, S. 40ff)

¹⁷ Vgl. (Winnacker & Küchler, 2005, S. 13ff)

¹⁸ Vgl. (Sagroll, 2015; Zugriff: 13.12.2020)

¹⁹ Vgl. (Kleber, 2020; Zugriff: 13.12.2020)

²⁰ Vgl. (Bundesverband Erdgas, Erdöl und Geoenergie e.V., 2020; Zugriff: 13.12.2020)

²¹ Vgl. (Bargende, 2015, S. 83-97)

²² Vgl. (Börnstein, 2002, S. 40ff)

²³ Vgl. (Winnacker & Küchler, 2005, S. 13ff)

• College: University of Cooperative Education Stuttgart; Horb
• Grade: 1,8
• Author: Marco Kiesler (Author)
• Publication Year: 2020
• Pages: 64
• Catalog Number: V995106
• ISBN (eBook): 9783346371904
• ISBN (Book): 9783346371911
• Language: German
• Tags: Erdgas, Russland, Energie, Europa, Abhängigkeit, Erdgaslieferungen, Pipeline, LNG, CNG, russisch, gefährliche Abhängigkeit, Studienarbeit, Sanktionen, Nord Stream, Nord Stream 2, Fracking, Erdöl, Klimawandel, Geschichte Erdgas, Gasexporte, Gasimporte, EU, Erdgasförderung, Gazprom