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Deutschland und das Gasnetz Erdgas, der energiereiche Alleskönner

29.01.2018

In der Energiewende wird es immer wichtiger, Lösungen für den steigenden Bedarf an Energie für die Bevölkerung und Industrie zu finden. Erdgas spielt dabei eine große Rolle. Um zu verhindern, dass erneut auf Kernkraftwerke zurückgegriffen werden muss, sind Möglichkeiten wie Power-to-Gas und Liquefied Natural Gas nicht nur interessant, sondern auch wesentlich umweltfreundlicher. Deutschland ist ein Vorreiter in Bezug auf regenerative Energien, dennoch kommt man noch nicht ohne Gasimporte aus anderen Ländern aus.

Der Nutzen von Erdgas wurde schon vor mehreren Jahrzehnten entdeckt. Besonders durch die Erfindung des Autos ist er in den Vordergrund gerückt. Heutzutage braucht die Industrie am meisten Energie, unter anderem auch Erdgas. Deutschland hat jedoch wenige eigene Erdgasvorräte, deswegen ist man hierzulande stark von Erdgasimporten abhängig. Nur ein geringer Anteil des Gasbedarfs im Land kann selbst gedeckt werden. Die größten Exporteure für Deutschland stellen Russland mit etwa 40 Prozent, Norwegen mit circa 25 Prozent und die Niederlande mit um die 20 Prozent dar.

Transport über Rohrleitungen

Unterschiedliche Pipelines bringen Erdgas von Russland, Norwegen und den Niederlanden in die deutsche Bundesrepublik. Die bekanntesten Linien sind der North Stream, dessen Route unter der Ostsee nach Deutschland verläuft, Europipe I + II aus Norwegen und BBL aus den Niederlanden. Sie versorgen den deutschen Bürger und die Industrie mit der Einspeisung von Erdgas in das inländische Gasnetz und sind die wichtigsten Leitungen für den Erdgasexport. Viele dieser Routen finden ihren Weg über mehrere Staatsgrenzen, unter anderem über Polen und die Ukraine, bis hin zur deutschen Grenze.

Energieträger mit unterschiedlichen Seiten

Durch die Bundesnetzagentur findet in der Bundesrepublik die Kontrolle und Regulierung des Erdgashandels statt. Sie überwacht die Netzvertreiber und sorgt dafür, dass die Nutzung des Energieversorgungsnetzes für jeden gerecht geregelt ist. Hierzulande gibt es circa 16 Gasfernleitungsunternehmen. Die drei Größten darunter sind die RWE, E.on Energie und die EnBW. Neben den 16 Großunternehmen gibt es auch eine Vielzahl von privatrechtlich organisierten Marktakteuren. Der Preis für Gas verändert sich stetig und ist stark mit dem des Öls verbunden. 2011 lag der Gaspreis für eine Kilowattstunde noch bei 6,52 Cent, sechs Jahre später lag der durchschnittliche Preis für Gashaushaltskunden bei 5,80 Cent pro Kilowattstunde Gas.

Der wichtigste Markt für Gas ist der Wärmemarkt, jedoch ist Gas nicht nur auf Wärme beschränkt. Als flexibler und vielfältiger Energieträger ist es auch für die Stromerzeugung und Speicherung ein Kandidat der Zukunft. Besonders mit dem Blick auf regenerative Energie zeichnet sich Gas als Ausgleichsspeicher für überschüssige Energie-Produktion aus. Seine Klimafreundlichkeit zeigt sich durch den Ausstoß von geringen CO2-Emissionen.

Umwandlung von elektrischer Energie in Gas

Bei vielen erneuerbaren Energiegewinnungsmöglichkeiten kommt es zu dem Problem, dass beispielsweise zu wenig Wind weht oder zu wenig Sonne scheint. Dadurch kann eine Energieknappheit entstehen. Besonders in solchen Momenten braucht man eine Option, Energie in das Netz einzuführen, die zuvor gespeichert werden konnte. Bisherige Ausgleichsspeicher verfügen über die Methode, Strom nur kurzzeitig oder teilweise langfristig zu speichern. Mit Power-to-Gas (PtG) kann bei Ausfällen oder Engpässen Unterstützung geleistet werden. Zunächst muss jedoch der überflüssige Strom zu einer PtG-Anlage geführt werden. Dort wird der Strom aufgenommen und zu synthetischem Erdgas umgewandelt. Dies findet durch die zwei Schritte Elektrolyse und Methanisierung statt. Mittels der Elektrolyse wird Wasser durch elektrische Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der Wasserstoff kann entweder direkt verwendet werden oder in die vorhandene Erdgasstruktur eingeführt werden. Jedoch kann man nicht den gesamten Wasserstoff in das Netz einspeisen. Dieser wird bei der Methanisierung mit Kohlenstoffdioxid aus der Industrie oder einer Biogasanlage zu synthetischem Erdgas umgewandelt, welches in die Erdgasinfrastruktur eingespeist werden kann.

Funktionsprinzip Power-to-Gas erklärt

  1. Überschüssiger Strom wird von der Anlage aufgenommen.

  2. Die Umwandlung von Strom in synthetisches Erdgas (SNG) erfolgt in zwei Schritten: Elektrolyse und Methanisierung. Bei der Elektrolyse wird Wasser (H2O) mit Hilfe von elektrischer Energie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten.

  3. Der Wasserstoff kann direkt genutzt oder in die Erdgasinfrastruktur eingespeist werden. Der maximal zulässige Volumenanteil im Erdgasnetz ist allerdings aus technischen Gründen begrenzt. Reiner Wasserstoff ist auch nicht mit allen Erdgasanwendungen kompatibel.

  4. Bei der Methanisierung werden deshalb in einem weiteren Verfahrensschritt aus dem Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) das mit Erdgas nahezu identische Methan (CH4) und Wasser (H2O) erzeugt.

  5. Das eingesetzte CO2 stammt zum Beispiel aus erneuerbaren CO2-Quellen (wie einer Biogasanlage) oder aus Industrieprozessen.

  6. Das entstandene SNG wird in die Erdgasinfrastruktur eingespeist.

Liquefied Natural Gas (LNG)

Flüssiges Gas ist hierzulande noch nicht so stark im Rampenlicht wie Gas, dass durch Pipelines in das Netz eingeführt wird. Jedoch eröffnet sich durch LNG eine weitere Möglichkeit der Stromversorgung. Dieses Gas kann aus 18 Ländern, unter anderem aus Katar, den USA, Kanada, dem östlichen Mittelmeerraum, Afrika und Russland, geliefert werden. Durch starke Abkühlung von Erdgas entsteht Flüssiggas, das ein sehr viel kleineres Volumen besitzt als normales Erdgas.

Aufgrund dieses Zustandes ist es möglich, das Flüssiggas in speziell dafür vorgesehenen Transporttanks zu lagern und zu verschiffen. Den weltweit größten Anbieter von LNG stellen die arabischen Emirate dar. Sie fördern das Gas zunächst über Rohre oder Schiffe zu sogenannten LNG-Terminals. Dort wird das Erdgas gelagert, zu Flüssiggas verarbeitet und per Gastankschiffen oder Zügen transportiert. Deutschland selber verfügt noch nicht über ein eigenes LNG-Terminal, es besteht aber die Möglichkeit, beispielsweise über Belgien oder die Niederlande Flüssiggas in das Gasnetz einzuführen.

Bildergalerie

  • Gaspreisentwicklung in Cent pro KW/h von 2003 bis 2017.

    Bild: Kesselheld

  • Siehe Überschrift Funktionsprinzip Power-to-Gas erklärt

    Bild: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.

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