Wie wird LNG her­ge­stellt?

Liquefied Natural Gas (LNG) ist ein Erd­gas­pro­dukt, wel­ches kein na­tür­lich vor­kom­men­der Ener­gie­trä­ger ist. LNG wird durch tech­ni­sche Ver­fah­ren aus Erd­gas her­ge­stellt. Be­vor das Roh­gas ver­flüs­sigt wird, wird es zu­nächst ge­rei­nigt und auf­be­rei­tet. Da­bei wer­den in ver­schie­de­nen Ver­fah­ren Ver­un­rei­ni­gun­gen, Was­ser, Koh­len­di­o­xid, Schwe­fel­was­ser­stoff, Stick­stoff und Gas­kon­den­sa­te (lang­ket­ti­ge Koh­len­was­ser­stof­fe) ent­fernt.

An­schlie­ßend er­folgt die Wär­me­ab­ga­be des Gases über ei­nen Wär­me­tau­scher an ein Kühl­mit­tel, wel­ches zu­nächst Pro­pan sein kann, bei tie­fe­ren Tem­pe­ra­tu­ren kön­nen es Me­than selbst oder Stick­stoff sein. Da­bei wird der so­ge­nann­te Joule-Thomson-Ef­fekt von Gasen ge­nutzt, wo­bei ver­dich­te­tes Gas bei Ent­span­nung ab­kühlt. Da sich bei des­sen Ver­dich­tung die Tem­pe­ra­tur er­höht, ist ei­ne Vor­küh­lung des ver­dich­te­ten Gases durch be­reits ge­kühl­tes Gas er­for­der­lich. Wen­det man das Ver­fah­ren in meh­re­ren Schrit­ten an, kön­nen sehr tie­fe Tem­pe­ra­tu­ren er­reicht wer­den, bis das Me­than sei­ne spe­zi­fi­sche Kon­den­sa­tions­tem­pe­ra­tur von –162 °C er­reicht. Nur we­ni­ge Gase kon­den­sie­ren bei noch tie­fe­ren Tem­pe­ra­tu­ren, so z. B. Was­ser­stoff bei unter –250°C. Die Her­stel­lung von LNG ist ein ener­gie­in­ten­si­ver Pro­zess, hin­ge­gen sind die Ener­gie­auf­wen­dun­gen für den Trans­port im Ver­gleich zu Pipe­line­gas deut­lich nie­dri­ger. Auf­grund der hö­he­ren Ener­gie­dich­te von LNG durch die Ver­flüs­si­gung, kommt die­se Gas­al­ter­na­ti­ve pri­mär im Lang­stre­cken­gü­ter­ver­kehr und in der Schiff­fahrt zum Ein­satz – in Fahr­zeu­gen, bei de­nen ei­ne Elek­tri­fi­zie­rung nicht prak­ti­ka­bel ist. Im Ver­gleich zu CNG ist die Ener­gie­dich­te mit ca. 6 kWh/l drei­mal hö­her, bzw. be­trägt sie 60 Pro­zent von ei­nem Li­ter Die­sel.

Wie kommt LNG nach Deutschland?

Im Ge­gen­satz zu CNG wird LNG in an­de­ren Welt­re­gi­o­nen her­ge­stellt und im tief­kal­ten flüs­si­gen Zu­stand nach Eu­ro­pa im­por­tiert. LNG lässt sich pro­blem­los per Schiff trans­por­tie­ren. LNG-Tan­ker brin­gen das flüs­si­ge Erd­gas aus Ka­tar, Al­ge­rien, Nor­we­gen oder Aus­tra­lien zu den LNG-Im­port­ter­mi­nals in Mit­tel­eu­ro­pa. Die­se Ter­mi­nals wur­den in den letz­ten Jah­ren an al­len stra­te­gisch wich­ti­gen Punk­ten ent­lang der eu­ro­pä­i­schen Küs­ten er­rich­tet. Dort wird es zu­nächst in groß­en Tanks zwi­schen­ge­la­gert, spä­ter re­ga­si­fi­ziert und in das eu­ro­pä­i­sche Gas­netz ein­ge­speist. Deutsch­lands Plä­ne für ei­ge­ne Ter­mi­nals wer­den nun kon­kre­ter.

Der Trans­port­sek­tor bie­tet un­ter den Ge­sichts­punk­ten der schad­stoff­ar­men Ver­bren­nung, der ho­hen tech­ni­schen Rei­fe, Ver­füg­bar­keit und der Be­zahl­bar­keit ei­nen ide­a­len Markt, um erd­öl­ba­sie­rte Kraft­stof­fe vor al­lem im Stra­ßen­gü­ter­ver­kehr und in der Schiff­fahrt zu er­set­zen. Hier­für wird ein klei­ner Teil des an­ge­lan­de­ten LNG im Im­port­ter­mi­nal nicht re­ga­si­fi­ziert, son­dern in flüs­si­ger Form in hoch­iso­lier­ten Tanks in so­ge­nann­ten Break­bulk-Ter­mi­nals zwi­schen­ge­la­gert. Von hier aus wird das LNG ent­we­der per Lkw zu Bun­ker­sta­ti­o­nen und Tank­stel­len für die Ver­sor­gung von Schif­fen und schwe­ren Lkw trans­por­tiert oder di­rekt auf LNG-Bun­ker­schif­fe, die wie­der­um an­de­re LNG-Schif­fe ver­sor­gen.

Ein ge­rin­ger An­teil wird je­doch zur de­zen­tra­len Ener­gie­ver­sor­gung oder als Kraft­stoff mit­tels ei­nes LNG-Tank­trai­lers nach Deutsch­land im­por­tiert. An spe­ziel­len LNG-Tank­stel­len wird das flüs­si­ge Gas in dop­pel­wan­di­gen hoch­iso­lier­ten Be­häl­tern ge­spei­chert und bei der Be­tan­kung auf den er­for­der­li­chen Be­triebs­druck er­höht. Dies er­folgt über Wär­me­tau­scher.

Die meis­ten Lkw be­nö­ti­gen ei­nen Be­triebs­druck zwi­schen 3 und 8 bar. Bei die­sen Drü­cken be­trägt die Tem­pe­ra­tur des flüs­si­gen Gases  –150 °C bis –130 °C. Je nach Lkw-Typ wird der Be­triebs­druck vor der Be­tan­kung an der Tank­stel­le er­zeugt. Über ei­ne kry­o­ge­ne För­der­pum­pe wird das flüs­si­ge Gas in den hoch­iso­lier­ten Kraft­stoff­be­häl­ter ge­för­dert. Durch die hohe Ener­gie­dich­te sind Reich­wei­ten von bis zu 1.800 km je Tank­fül­lung mög­lich. Da­bei sind die Mo­to­ren bei CNG- und LNG-Lkw iden­tisch, da es sich che­misch um den glei­chen Ener­gie­trä­ger han­delt. Wäh­rend der ge­sam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te wird das Gas nicht ak­tiv ge­kühlt, wo­durch es sich mit der Zeit er­wärmt. Um schäd­li­che Me­than­emis­si­o­nen zu ver­mei­den, sind kon­ti­nu­ier­li­che Ver­bräu­che er­for­der­lich. Dies ist bei jähr­li­chen Lauf­leis­tun­gen zwi­schen 120.000 bis 180.000 km je­doch un­kri­tisch. Ein Still­stand von ca. ei­ner Wo­che ist je­doch für den ge­füll­ten Kraft­stoff­be­häl­ter des Lkw kein Pro­blem.

Auf­grund der ho­hen Ener­gie­dich­te ist LNG auch äu­ßerst in­te­res­sant als Kraft­stoff­al­ter­na­ti­ve für die Schiff­fahrt. Vor al­lem ge­trie­ben von im­mer stren­ge­ren Auf­la­gen für Ihre Luft­schad­stoff­emis­si­o­nen wer­den al­ter­na­ti­ve Kraft­stof­fe für die Schiff­fahrt ge­sucht. LNG ist heu­te die ein­zig ernst­haft dis­ku­tier­te Kraft­stoff­al­ter­na­ti­ve zu öl­ba­sier­ten und vor al­lem schäd­li­chen schwer­öl­ba­sier­ten Schiffs­kraft­stof­fen.

Wachsende Rolle von LNG im internationalen Klimaschutz
 

Erd­gas ist un­ter den fos­si­len Ener­gie­trä­gern der Brenn­stoff, des­sen An­teil am glo­ba­len Ener­gie­mix am deut­lichsten zu­nimmt. Der glo­ba­le Gas­be­darf ist von rund 2.500 Mrd. m3 im Jahr 2000 auf 3.752 Mrd. m3 in 2017 ge­stie­gen. Bis 2040 wird mit ei­nem Zu­wachs der glo­ba­len Erd­gas­nach­fra­ge um et­wa 45 % bzw. 1.647 Mrd. m3 auf dann rund 5.400 Mrd m3 ge­rech­net. Mit 350 Mrd. m3 ist die EU der mit Ab­stand größte Erd­gas­im­por­teur

Hin­ter­grund die­ser Ent­wick­lung sind die Be­mü­hun­gen bei der Strom­er­zeu­gung, Koh­le und Atom­ener­gie zu er­set­zen. Welt­weit hat sich der Erd­gas­ein­satz zur Strom­pro­duk­tion seit 2000 um rund zwei Drit­tel er­höht. Ver­gleichs­wei­se nied­rig ist da­ge­gen der Gas­ver­brauch im Ver­kehr. Ob­wohl die glo­ba­len Gas­vor­kom­men re­gi­o­nal gleich­mä­ßi­ger ver­teilt sind als bei Erd­öl, muss Gas um­fang­reich im­por­tiert und ex­por­tiert wer­den. Ca. ein Fünf­tel (770 Mrd m3) des glo­ba­len Erd­gas­kon­sums wer­den der­zeit in­ter­na­ti­o­nal ge­han­delt. Die wich­tigs­ten Gas­ex­por­teure sind Russ­land, der Mitt­le­re Os­ten, die Kas­pi­sche Re­gi­on und Aus­tra­lien. Auf­grund der ho­hen Shale-Gas Vor­kom­men, ist da­mit zu rech­nen, dass die USA bald zu ei­nem wich­ti­gen Gas­ex­por­teur auf­steigt. Mit 60 Pro­zent wird das meis­te Gas heu­te über lan­ge Pipe­lines durch meh­re­re Län­der ge­han­delt. Durch LNG ist nun aber auch ein glo­ba­ler Han­del über die Welt­mee­re mög­lich, so­dass man bis 2040 mit ei­ner Um­kehr die­ses Ver­hält­nis­ses rech­net.

Expertenthema

LNG in der Energie-Versorgung

Ver­flüs­sig­tes Erd­gas hat sich in den letz­ten 50 Jah­ren zu ei­nem wich­ti­gen Ver­sor­gungs­zweig der glo­ba­len Ener­gie- bzw. Gas­wirt­schaft ent­wi­ckelt. In 2020 wur­den mehr als 350 Mio. Ton­nen LNG ge­han­delt und trans­por­tiert – mehr als das Dop­pel­te als noch im Jahr 2000. Die inter­na­ti­o­na­le Ener­gie­agen­tur geht da­von aus, dass Erd­gas und ins­be­son­de­re LNG im glo­ba­len Ener­gie­mix wei­ter an Be­deu­tung ge­win­nen wer­den. Der­zeit ist LNG ein Trans­port­me­di­um für den in­ter­na­ti­o­na­len Erd­gas­han­del. Auf­grund der bes­se­ren Ver­füg­bar­keit und we­gen sei­ner Um­welt­vor­tei­le, ins­be­son­dere im Ver­gleich zu Erd­öl, wächst je­doch das In­te­res­se an der Nut­zung als End­pro­dukt – als so­ge­nann­te Small-Scale-Tech­no­lo­gie – im Ver­kehrs­be­reich. Für die­sen sind ins­be­son­de­re die See­schiff­fahrt und der Stra­ßen­gü­ter­ver­kehr per Lkw re­le­vant.

Der­zeit ex­por­tie­ren 20 Län­der LNG, da­run­ter Aus­tra­lien, Ka­tar, USA, Ma­lay­sia, Ni­ge­ria und In­do­ne­sien. Dem ge­gen­über sind die größ­ten LNG-Im­por­teu­re Ja­pan, Euro­pa, Chi­na und Süd­ko­rea. 2020 gab es 624 LNG-Trans­port­schif­fe welt­weit. Die ope­ra­ti­ve Ge­samt­ka­pa­zi­tät be­lief sich auf 93,4 Mil­li­o­nen Ku­bik­me­ter. Die meis­ten Schif­fe nut­zen das an­fal­len­de Boil-off Gas für den ei­ge­nen An­trieb. Die größ­ten LNG-Im­por­teu­re in Euro­pa sind Spa­nien, die Tür­kei, Frank­reich und Ita­lien. Hin­ter­grund ist die ge­rin­ge­re Netz­an­bin­dung nach Nor­den (UK, Nor­we­gen) und Os­ten (Russ­land). Da­bei wächst die Nach­fra­ge nach LNG deut­lich schnel­ler als nach Erd­gas ins­ge­samt.

LNG-Importe nach Europa

In­fra­struk­tur­sei­tig ist Eu­ro­pas Geo­gra­fie ide­al für den Im­port von flüs­si­gem Erd­gas über die See­hä­fen. Mit Stand Mai 2022 gibt es in Eu­ro­pa 41 LNG-Import­ter­mi­nals (26 da­von in der EU) und so­mit ei­ne eu­ro­pa­wei­te Re­ga­si­fi­zie­rungs­ka­pa­zi­tät von rund 243,6 Mrd. Ku­bik­me­ter pro Jahr. Die Jah­res­aus­las­tung fiel auf 35 Pro­zent, nach 40 Pro­zent im Jahr 2020 und 43 Pro­zent im Jahr 2019. Aber das Kri­te­ri­um der Wirt­schaft­lich­keit steht nicht im­mer an ers­ter Stel­le, son­dern auch die Di­ver­si­fi­zie­rung des Be­zugs­spek­trums. Viel­mehr die­nen sie ei­ner si­che­ren Gas­ver­sor­gung bzw. zum Aus­gleich sai­so­na­ler Spit­zen. Pa­ral­lel da­zu wer­den die Ver­flüs­si­gungs­ka­pa­zi­tä­ten bei­spiels­wei­se in Aus­tra­lien wei­ter aus­ge­baut. Aus Sicht der Gas-Wirt­schaft gilt es, das Über­an­ge­bot zu nut­zen, in­dem neue Märk­te für Erd­gas und LNG er­schlos­sen wer­den.

Expertenthema

LNG-Plattform

Mit dem Len­­kungs­­kreis LNG hat Zukunft Gas ei­ne Platt­form ge­­schaf­­fen, in der die ver­­schie­­denen Ak­teu­re der LNG-Bra­nche ein ge­­mein­­sames Vor­­gehen in stra­­te­gischen Fra­­gen ge­­gen­­über Po­li­tik und Öf­fent­­lich­­keit als Ziel de­­fi­nieren. Zukunft Gas be­g­rüßt die Mit­­glied­­schaft und Unter­­stüt­zung wei­te­rer Ak­teu­re.