Klimabilanz von Erdgas

Erdgas ist ein brennbares, natürlich entstandenes Gasgemisch. Als wichtige Säule im Energiemix wird es zur Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als Wärmelieferant in der Industrie, zur Stromerzeugung sowie als Treibstoff für Schiffe und Kraftfahrzeuge genutzt. Im Vergleich zu Kohle und Heizöl verbrennt Erdgas besonders schadstoffarm und weist die geringsten Treibhausgas-Emissionen und Feinstaubbelastungen unter allen fossilen Energieträgern auf.

Methan-Emissionen: Zahlen und Fakten

Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan (CH4), ein farb- und geruchloses Gas. Dieses entsteht, wenn organisches Material unter Luftabschluss abgebaut wird. So kann Methan unter anderem in der Landwirtschaft, bei der Abfall- und Abwasserbehandlung oder bei der Gewinnung, Förderung und Verteilung von Brennstoffen entweichen und in die Erdatmosphäre gelangen.

Als hochwirksames Treibhausgas oxidiert Methan in der Erdatmosphäre zu Kohlenstoffmonoxid und schließlich zu Kohlenstoffdioxid. Mit einem globalen Erwärmungspotenzial (GWP über 100 Jahre) von 25 ist Methan ein deutlich stärkeres Treibhausgas als Kohlenstoffdioxid. Dadurch trägt es zur Erderwärmung bei.

Neben dem wichtigsten vom Menschen verursachten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) gibt es weitere, wie z. B. Lachgas oder Methan, die in unterschiedlichem Maße zum Treibhauseffekt beitragen und über verschieden lange Zeiträume in der Atmosphäre verbleiben. Um deren Klimawirkung zu vereinheitlichen, werden die Treibhausgase entsprechend ihrem globalen Erwärmungspotenzial in CO2-Äquivalente umgerechnet.

GWP steht für global warming potential. Der GWP-Wert definiert das relative Treibhauspotenzial einer Substanz in Bezug auf das CO2-Äquivalent. Der Wert beschreibt die Wirkung der mittleren Erderwärmung, meist über einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet.

EU-Methanstrategie

Methan ist weltweit nach Kohlenstoffdioxid das zweithäufigste Treibhausgas (THG). Die Europäische Kommission hat sich deshalb im Rahmen des European Green Deals auch eine Strategie mit Vorschlägen für legislative und nichtlegislative Maßnahmen zur Minderung der Methan-Emissionen in den Bereichen Energie, Landwirtschaft und Abfall (EU-Methanstrategie) – auf die weltweit rund 95 Prozent der auf menschliche Tätigkeiten zurückgehenden Methan-Emissionen entfallen – entwickelt. Eine Verringerung der Methan-Emissionen soll sowohl zur Verlangsamung des Klimawandels als auch zur Verbesserung der Luftqualität beitragen.

Die Folgenabschätzung zum Klimazielplan der EU für 2030 ergab, dass die Anstrengungen zur Verringerung der Methanemissionen beschleunigt werden müssten und eine Reduzierung um 35 - 37 Prozent gegenüber 2005 erfordern, wenn die ehrgeizigeren Zielvorgaben einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um mindestens 55 % bis 2030 erreicht werden sollen. Obwohl die EU nur 5 % der weltweiten Methanemissionen verursacht, wird sie sich als weltweite Nummer eins beim Import von Energie und wichtige Akteurin in der Land- und in der Abfallwirtschaft dennoch für internationale Maßnahmen einsetzen.

Die EU-Methanstrategie beinhaltet u. a. Maßnahmen zur Verbesserung der Mess-, Überprüfungs- und Berichterstattungsstandards auf EU-Ebene. Darüber hinaus wird die Kommission in Partnerschaft mit dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen, der Koalition für Klima und saubere Luft und der Internationalen Energieagentur die Einrichtung einer internationalen Beobachtungsstelle für Methanemissionen unterstützen. Auch das Satellitenprogramm der EU „Copernicus“ wird dazu beitragen, die Überwachung zu verbessern, globale Superemittenten aufzuspüren und größere Methanleckagen zu ermitteln.

Für den Energiesektor bedeutet das u. a. eine Verpflichtung zur besseren Erkennung und Reparatur von Leckagen (LDAR) in der Gasinfrastruktur, die Prüfung eines Verbots von Entgasen („venting“) und Abfackeln („flaring“) sowie mögliche weitere Rechtsvorschriften. Zudem wird die Europäische Kommission mit ihren internationalen Partnern in einen Dialog treten und in Bezug auf Energieimporte in die EU mögliche Standards, Zielvorgaben oder Anreize sowie Instrumente für ihre Durchsetzung prüfen.

Expertenthema

Methan-Emissionen sinken seit Jahren kontinuierlich

Um der Erderwärmung entgegenzuwirken, hat die Weltgemeinschaft bereits im Rahmen des Kyoto-Protokolls eine erste internationale Vereinbarung zur Senkung der Methan-Emissionen getroffen. Im Zuge dessen ging der Anteil des Methanausstoßes an den gesamten Treibhausgas-Emissionen allein in der EU zwischen 1990 und 2018 um 38 Prozent auf 451 Kt CO2eq zurück5. Dabei haben sich die Methan-Emissionen, die entlang der Wertschöpfungskette von Erdgas entstehen, EU-weit zwischen 1990 und 2018 um 58 Prozent reduziert1, obwohl der Gasverbrauch im gleichen Zeitraum um ein Viertel zugenommen hat und auch die Länge des Gasnetzes deutlich angestiegen ist. Der Methananteil am Gesamtausstoß klimaschädlicher Gase lag in der EU im Jahr 2018 bei rund 10 Prozent (CO2-Äquivalente)1.

Ebenso wurden in Deutschland große Fortschritte erzielt, denn die gesamten Methan-Emissionen wurden laut Umweltbundesamt hierzulande zwischen 1990 und 2018 um ca. 57 Prozent reduziert2.

Vom Menschen verursachte Emissionsquellen

Anthropogene Methan-Emissionen nach Quellen 2018

Rundungsbedingt entspricht die Summe aller Zahlenangaben nicht 100 Prozent. Die Methan-Emissionen der Gaswirtschaft sind anteilig sowohl im Bereich "Energiewirtschaft" als auch im Bereich "Diffuse Emissionen aus Brennstoffen" dargestellt. Quelle: eigene Berechnung auf Basis von UBA (2020)

Verursacher von Methan-Emissionen

Etwa 50 bis 60 Prozent des weltweit freigesetzten Methans stammen aus anthropogenen Quellen4. Auch in Deutschland wird der überwiegende Teil der Methan-Emissionen durch die Landwirtschaft freigesetzt. Nach Angaben des Umweltbundesamtes emittierte allein dieser Wirtschaftszweig im Jahr 2018 etwa 32,5 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente Methan. Weitere 8,8 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente Methan-Emissionen wurden bei der Abfall- und Abwasserbehandlung emittiert. Auch die Energiewirtschaft verursachte in Deutschland den Ausstoß von 2,7 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten Methan-Emissionen, hinzu kamen knapp 6,5 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente diffuser Methan-Emissionen aus Brennstoffen2.

Die Methanemissionen der Vorkette des Öl- und Gasverbrauchs tragen 0,5 Prozent zu den Treibhausgasemissionen in Deutschland bei, ca. 0,06 Prozent entfallen auf den Transport von Erdgas durch das Leitungsnetz der deutschen Fernleitungsnetzbetreiber.

Und auch EU-weit ist nur ein geringer Teil der Methan-Emissionen energiebedingt. So liegt etwa der Anteil der durch Gasaktivitäten verursachten Methan-Emissionen am gesamten Methanausstoß der EU bei knapp 6 Prozent1. Diese Menge entspricht etwa 0,7 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen der EU1.

Erdgas ist ein klimaschonender Energieträger und Partner der Erneuerbaren.

Emissionen von Erdgas

Der Energieträger Erdgas wird in vielen Debatten als kostengünstige Lösung zur Erreichung der Klimaziele dargestellt. Dies ruft vereinzelt Kritik in Bezug auf seine gesamten Treibhausgas-Emissionen inklusive Vorkette hervor. Erdgas sei bei einer ganzheitlichen Betrachtung nicht so klimafreundlich wie bisher angenommen und trage daher seinen Ruf als klimaschonender Energieträger und Partner für erneuerbare Energieträger zu Unrecht – so die Behauptung.

Die Studie "Carbon Footprint Natural Gas 1.1" der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH untersuchte für den Zeitraum 2015–2018 den Carbon Footprint von Erdgas, welches in Zentral-Europa bzw. Deutschland verteilt wurde. Dabei wurden die Schritte Förderung, Aufbereitung, Transport und Speicherung von Erdgas berücksichtigt. Die Studie zeigt auf, dass auch unter Einbeziehung aller Vorketten Erdgas der klimaschonendste fossile Energieträger ist. Insgesamt beträgt der Klimavorteil von Erdgas gegenüber Stein- und Braunkohle zwischen 41 und 44 Prozent. Unter Berücksichtigung der Kraftwerkswirkungsgrade steigt dieser Vorteil sogar noch.

Basierend auf den Studienergebnissen lässt sich ableiten, dass die Vorketten-Emissionswerte des deutschen Erdgas-Mix rund 12,2 Prozent des Gesamtemissionswertes von Erdgas betragen. Die Methanverluste aus Transport und Produktion des in Deutschland verwendeten Gases belaufen sich auf ca. 0,3 Volumen-Prozent; bedingt durch die Klimawirksamkeit von Methan entstehen damit ca. 9 g CO2-Äquivalente pro verbrannter kWh Erdgas. Für die Berechnung der CO2-Äquivalente der Methanemissionen wurde der den aktuellen Empfehlungen des IPCC Assessment Reports 4 entsprechende Faktor von 25 zugrunde gelegt. Weitere 18 g CO2-Emissionen entstehen durch den Energieaufwand bei Förderung (Energieeinsatz bei Aufschluss und Ausbeutung der Erdgas-Quelle), Aufbereitung (Reinigung und Konditionierung des Roh-Gases) und Transport (Energieaufwand für Verdichtung und Verteilung). 

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Methanemissionen in allen Ländern und Produktionsschritten zurückgegangen sind, was auf die Maßnahmen zur Reduzierung der Methanemissionen zurückzuführen ist. Gleichzeitig sind die CO2-Emissionen gestiegen, was vor allem an dem steigenden Anteil von Erdgas aus Russland mit seinem längeren Transportweg liegt. Der Carbon Footprint hat sich daher zwischen 2015 und 2018 leicht erhöht, liegt aber leicht unter dem Wert von 2014.

Expertenthema

Emissionen im Vergleich: LNG, Pipeline-Gas und Kohle

Neben leitungsgebundener Gasversorgung gewinnt auch das Thema LNG (Liquefied Natural Gas, verflüssigtes Erdgas) an Relevanz. Rund 14 Prozent der EU-Erdgasimporte erfolgten im Jahr 2017 in Form von flüssigem Erdgas.

Aus diesem Grund hat das Umweltbundesamt (UBA) im Frühjahr 2019 die ökologische Bilanz von Flüssigerdgas untersucht. Diese Metaanalyse verschiedener Studien zeigt, dass sich die durch Produktion und Transport von LNG hervorgerufenen Treibhausgasemissionen in Abhängigkeit des Lieferlandes stark unterscheiden. Das ist zum einen auf die geografische Entfernung zwischen Herkunfts- und Empfängerland, zum anderen aber auch auf technische Gegebenheiten sowie die Art der Erdgas-Förderung (konventionell oder unkonventionella) zurückzuführen. Während beispielsweise der Pipelinetransportb, die Verflüssigung sowie der LNG-Transport von Algerien in das niederländische Rotterdam etwa 27 Gramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde verursachen, sind es vom australischen Queensland nach Rotterdam 59 Gramm6.

Treibhausgas-Emissionen von Erdgas und anderen fossilen Energieträgern

in Gramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde

Doch die Entfernung zwischen Herkunfts- und Empfängerland hat auch beim leitungsgebundenen Transport einen Einfluss auf die Vorkettenemissionen. So kann LNG umstandsbedingt ökologisch vorteilhafter sein, etwa wenn die Pipeline-Distanz zum Herkunftsland so hoch ist, dass die Verschiffung von LNG aus einem weniger weit entfernten Liefergebiet zu sinkenden Vorkettenemissionen führt. In allen vom Umweltbundesamt (UBA) untersuchten Szenarien erweist sich die Nutzung von LNG – selbst unter Berücksichtigung der Vorkettenemissionen – zudem als deutlich umweltschonender gegenüber dem Einsatz von Braun- und Steinkohle. Sowohl bei der leitungsgebundenen Gasversorgung als auch entlang der Wertschöpfungskette von LNG sind durch Modernisierungen und Effizienzsteigerungen perspektivisch weitere Fortschritte in Hinblick auf die Emissionsreduktion absehbar, wie auch das UBA in seinen Studien bestätigt. Insbesondere in Anwendungsbereichen, in denen bisher keine technisch ausgereiften Lösungen bestehen (zum Beispiel in der Mobilität), sieht das UBA daher eine geeignete Einsatzmöglichkeit für flüssiges Erdgas1.

Zahlen, Daten und Fakten zu Erdgas in Deutschland

Fakten zu den Emissionen von Erdgas

Erdgas bietet für den Wärme- und Strommarkt und den Verkehrssektor emissionsarme Lösungen zum besten Preise. Zahlen und Fakten zu den Vorketten-Emissionen und zur Klimabilanz von leitungsgebundenem Erdgas und von LNG lesen Sie in unserem Faktenblatt.

Quellenangaben

1 European Commission, DG Climate Action, European Environment Agency (2020): Annual European Union greenhouse gas inventory1990–2018 and inventory report 2020.

2 Umweltbundesamt (2020). Methan-Emissionen.

3 Lange, R., Schmidinger, J., Schwigon, A., & Steiner, M. (2019). Bestands- und Ereignisdatenerfassung Gas. Ergebnisse aus den Jahren 2011 bis 2017. In: DVGW energie | wasser – praxis Nr. 06/2019.

IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.

5 EEA greenhouse gas - data viewer.

6 Umweltbundesamt (2019). Wie klimafreundlich ist LNG? Kurzstudie zur Bewertung der Vorkettenemissionen bei Nutzung von verflüssigtem Erdgas (LNG).


Fußnoten
a Die Förderung aus unkonventionellen Lagerstätten – umgangssprachlich als Fracking bezeichnet – findet vor allem in den USA statt.

b Von der Förderstätte zum Terminal innerhalb des Erzeugungslandes; nicht berücksichtigt sind an dieser Stelle Gasproduktion und -aufbereitung.