Die Verflüssigungs(LNG)-Technologie

Erdgas besteht im Wesentlichen (>90%) aus Methan. Unter Normalbedingungen (T0 = 0 oC, P0 = 1013 hPa) ist Methan gasförmig mit einer Dichte von  = 0.72 kg m-3 und einer Energiedichte (Heizwert) von H0 10 kWh m-3. Verglichen mit der Energiedichte von Dieselkraftstoff (H  11 · 103 kWh m-3) ist das viel zu gering, um den Einsatz von Methan unter Normalbedingungen im Sektor Mobilität attraktiv zu machen. Es gibt 2 Möglichkeiten, um diese Situation zu verbessern:

  • Verdichtung von Methan
Durch Kompression auf den Druck P lässt sich die Dichte, und damit die Energiedichte, von Methan erhöhen gemäß:
    bei konstanter Temperatur T.

Um die Energiedichte von Dieselkraftstoff zu erreichen, müsste daher der Druck auf P = 1100 P0 erhöht werden. Technisch ist das zwar möglich, aber das Sicherheitsrisiko ist zu groß, um diese Möglichkeit für den Sektor Mobilität ernsthaft in Betracht zu ziehen. Geringere Drücke (P 300 P0) bedeuten, dass trotz größeren Tankinhalts die Reichweite von Kraftfahrzeugen gewöhnlich um den Faktor 3 abnimmt.
  • Verflüssigung von Methan
Die Siedetemperatur von Methan bei P = P0 beträgt TS = - 162 oC und seine Dichte erhöht sich auf = 0.42 · 103 kg m-3, ist also 420mal höher als die von . Der Heizwert steigt um denselben Faktor. Damit ist zwar noch nicht der Heizwert von Dieselkraftstoff erreicht, die Methanverflüssigung spielt auch keine große Rolle im Sektor Mobilität. Ihre Bedeutung liegt im Sektor Energietransport trotz der Schwierigkeit, den Transport bei der sehr niedrigen Temperatur TS durchführen zu müssen. Das gängige Verfahren hat zur Folge, dass ein Teil des flüssigen Methans während des Transports verdampft1).
Die prinzipiellen Vor- und Nachteile dieser beiden Verfahren sind damit erkennbar:

 Vorteil
 Nachteil
Verdichtung (CNG)
 kein Gasverlust
 geringe Energiedichte
Verflüssigung (LNG)
 Energiedichte
 Gasverlust2)
Die Verflüssigungstechnologie ist also besonders dann attraktiv, wenn Erdgas über lange Wege, aber trotzdem schnell (um den Gasverlust zu reduzieren) transportiert werden muss. Die Wirkungsgrade der Wandlung sind wohl etwa gleich groß, so dass dieser Aspekt kein wesentliches Entscheidungskriterium ist. Tatsache ist jedenfalls, dass das LNG Verfahren den Erdgastransport über lange Wege dort dominiert, wo Rohrleitungen nicht gebaut werden können.

Seit etwa 2005 hat der Erdgastransport mit LNG Tankern über die Weltmeere sprunghaft zugenommen, siehe Abbildung rechts. Trotzdem ist mit 3.3 · 1012 kWh a-1 im Jahr 2011 die transportierte Energiemenge immer noch klein, wenn man sie mit dem globalen PEB 150 · 1012 kWh a-1 in diesem Jahr vergleicht, sie beträgt nur etwa 2%. Für die nächsten Jahre ist aber damit zu rechnen, dass dieser Anteil sehr schnell steigen wird, aus 2 Gründen:
  • Es gibt offensichtlich genügend Erdgasvorkommen  auf der Welt, die sich wirtschaftlich ausbeuten lassen.
  •  Der PEB, insbesondere der von China und Japan, das gerade beschlossen hat, alle seine KKWs still zu legen, wird weiterhin schnell wachsen.

Der LNG-Export/-Import mit Tankern seit dem Jahr 1975.
Die Regionen, welche die größten Mengen an LNG exportieren und über die dafür benötigten Hafenanlagen verfügen, sind in der Liste unten aufgeführt. Zur Zeit (Juni 2012) existieren 31 derartige Anlagen, aber ihre Zahl wächst stetig. Besonders die USA verfügen augenblicklich (2017) über 6 Anlagen, der Bau von 10 weiteren Anlagen ist geplant.
Region
 Anzahl
2012
 2017
Mittelasien
 12
 12
Afrika
 6
 11
Asien
 5
 7
Ozeanien
 4
 8
Europa
 2
 4
Mittelamerika
 1
 1
Nordamerika
 1
 6
Südamerika
 1
 1
Exportregionen für LNG und Anzahl der dafür geeigneten Hafenanlagen.
Die 4 europäischen LNG-Exportanlagen befinden sich in Norwegen/Finnland, in Deutschland3) befindet sich keine einzige Anlage, weder für Export noch Import. Wir importieren unser Erdgas ausschließlich über Rohrleitungen aus Russland und sind damit abhängig von dessen Energiepolitik. Insbesondere die Rohrleitung durch die Ostsee, die im November 2011 eingeweiht wurde, hat diese Abhängigkeit verstärkt und darüber hinaus für Proteste von Seiten unserer  osteuropäischen Nachbarn Polen, Litauen, Estland und Lettland gesorgt. Hier wird eine deutsche Vorgehensweise beobachtet, die bei ihren Planungen zur Energieversorgung keine Rücksicht auf andere Mitglieder der EU nimmt, wie man es auch bei dem Ausstieg aus der Kernenergie beobachten konnte.

Wohin dieses LNG im Jahr 2011 transportiert wurde, ist in der Abbildung unten zu erkennen.

Importländer/-regionen  für LNG mit relativen Anteilen im Jahr 2011.
(aus www.theoildrum.org/
node/9526)


Wie erwartet war Japan der größte Abnehmer, der Export nach China war dagegen noch klein. Aber auch die europäische Union erhielt einen großen Teil des transportierten LNG. Die dafür benötigten Hafenanlagen befinden sich in folgenden Ländern der EU:
Land in der EU
 Anzahl
Spanien
 7
United Kingdom
 6
Frankreich
 4
Italien
 3
Belgien
 1
Griechenland
 1
Holland
 1
Litauen
 1
Polen
 1
Portugal
 1
Importländer für LNG in der EU (2017) und Anzahl der dafür geeigneten Hafenanlagen.

Ein Problem, das immer wieder angesprochen wird, ist die Sicherheit des LNG Transports, sowohl auf See mit Gastankern (siehe Abbildung rechts) wie auch auf dem Land in den Speicher- bzw. Hafenanlagen. Eine Liste von bis 2006 registrierten Unfällen ergibt zwei gravierende Unfälle mit Todesfolgen:
  • 1944 verlor ein Tank in Cleveland/USA sein LNG, das sich im Abwassersystem der Stadt sammelte und schließlich (nach der Verdampfung) explodierte4). Bei dieser Explosion starben 128 Menschen.
  • 2004 fing ein Tank mit LNG in Skikda/Algerien Feuer, daraufhin explodierte die gesamte Verflüssigungsanlage und 27 Menschen starben.

Schnitt durch einen LNG Tanker2).
(aus en.wikipedia.org/wiki/LNG_tanker)
Gemessen an diesen beiden Unfällen und verglichen mit z.B. den Verkehrsunfällen auf den Straßen, besitzt der Gastransport über die Weltmeere ein nur geringes Unfallrisiko. Die Transportversicherung ist nicht höher als die für den allgemeinen Schiffstransport, und steigende Prämien sind nicht Folge von Unfällen, sondern Folge der Piraterie auf den Weltmeeren.

1) Für die Verdampfung wird thermische Energie benötigt, die dem flüssigen Methan entnommen wird und dieses dadurch konstant auf der Temperatur TS hält.
2) Beim Transport mit LNG Tankern treten nur minimale Verluste auf, wenn das verdampfte Methan als Treibstoff für den Motor verwendet wird (siehe Abbildung oben).
3) Der 1. Hafen für den LNG-Import soll, nach meinen Informationen, nahe Wilhelmshaven gebaut werden.
4) LNG kann nicht explodieren, da es sauerstofffrei ist.