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.

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 230 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 18 Län­der LNG, da­run­ter Katar, Aus­tralien, Malaysia, Nigeria und Indonesien. Dem gegen­über sind die größten LNG-Im­por­teure Japan, Europa, China und Süd­korea. 2017 gab es mittels 230 LNG-Trans­port­schif­fen welt­weit ca. 4.600 LNG Trans­porte, die durch­schnitt­liche Ent­fernung be­trug ca. 8.400 nau­tische See­meilen. Die meisten Schif­fe nutzen das an­fallende Boil-off Gas für den eigenen An­trieb. Welt­weit gibt es ca. 120 Em­pfangs­terminals. 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 31.01.2020 gibt es in Europa 36 LNG-Importterminals, die mit 35 Prozent gering ausgelastet sind. 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.

Mit dem Lenkungskreis LNG hat Zukunft Gas eine Plattform geschaffen, in der die verschiedenen Akteure der LNG-Branche ein gemeinsames Vorgehen in strategischen Fragen als Ziel definieren.

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