Erdgas-Transport leicht gemacht

Wissenschaftler des US-Energieministeriums haben eine kostengünstige Methode zur Erzeugung von Methanhydrat entwickelt.

Der Energieträger Erdgas wird weltweit immer wichtiger. Das Problem: Zur Verteilung wird nach wie vor eine komplexe Infrastruktur benötigt – entweder große Pipeline-Systeme oder Flüssigerdgas-Terminals (liquefied natural gas, LNG) zur Verschiffung. Forscher des US-Energieministeriums (Department of Energy, DoE) haben nun eine Technik verfeinert, mit der sich Erdgas mit Hilfe von Eiskristallen "einfangen" lässt, um den Energieträger leichter auslieferbar zu machen. So könnten neue Länder am globalen Gasmarkt partizipieren, was die Versorgung weltweit stabiler und kostengünstiger machen würde.

Momentan lohnt sich das Ausbeuten von Erdgasressourcen in bestimmten, abgelegenen Regionen einfach nicht, weil der Bau von Pipelines oder LNG-Terminals zu teuer wäre. Diese "gestrandeten" Reservoirs könnten mit der Methanhydrat-Methode nun potenziell ausgebeutet werden, meint Charles Taylor, Forschungsleiter beim Methanhydrat-Projekt, das beim "National Energy Technology Laboratory" in Pittsburgh angesiedelt is. Das Ergebnis wäre, dass sich die weltweite Erdgas-Versorgung verbessert. "Mehr Länder werden zu Produzenten und Konsumenten", sagt Taylor.

Die DoE-Forscher glauben, dass der neue Ansatz zudem deutlich sicherer ist als bislang genutzte. Schlüssel der neuen Erdgas-Transporttechnik ist die Erzeugung von Methanhydrat. Dabei wird Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, in ein an Schnee erinnerndes Material verwandelt. Bislang dauerte die Methanhydrat-Herstellung, bei der käfigartige Eiskristalle entstehen, allerdings Stunden oder gar Tage – Wasser und Kohlenwasserstoffe mussten in großen Druckkesseln miteinander vermischt werden.

Bei der neuen DoE-Methode werden Wasser und Methan durch eine eigens entwickelte Düse gedrückt, die Methanhydrat "nahezu augenblicklich" erzeugt, wie Taylor erklärt. Die größte Herausforderung sei gewesen, ein Auslasssystem zu entwickeln, das die richtigen Umgebungsbedingungen für die Methanhydrat-Bildung schafft. Bildet sich das Hydrat zu schnell, verstopft die Düse. Noch konnte Taylor seine Technik nur in kleinem Maßstab demonstrieren. Allerdings stehe jetzt schon fest, dass sie das Potenzial habe, LNG und andere Transportmethoden preislich zu unterbieten.

Ein Methanhydrat-Demonstrationsprojekt, das in Japan von dem auf Öl- und Gastanker spezialisierten Schiffsbauer Mitsui Engineering durchgeführt wurde, spricht dafür. Es ergab, dass die Kosten beim Transport von Methanhydrat "deutlich billiger als die von LNG" ausfallen – und zwar selbst inklusive der notwendigen Infrastruktur zur Vereisung und späteren Rückvergasung. Dabei wurden nicht einmal moderne Hydraterzeugungsmethoden wie die des DoE verwendet – stattdessen setze Mitsui auf konventionelle Technik. Taylor glaubt, dass sein Ansatz die Rechnung nochmals deutlich billiger machen könnte – um wie viel genau, will er bald herausfinden.

Die Herstellung von Methanhydrat orientiert sich an der Natur. In der Tiefsee bildet es sich unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen – große Reservoirs existieren, von denen einige in Zukunft auch abgebaut werden sollen (was nicht ungefährlich ist, weil es zu einer atmosphärischen Freisetzung kommen könnte.) Sobald sich die Eiskristalle bilden, bleibt das Methan gefangen – und zwar sogar dann, wenn der Umgebungsdruck sich verringert. So ist es möglich, Methanhydrat - bei geeigneten Temperaturen - auch bei Atmosphärendruck zu transportieren, solange es nur gefroren bleibt.

Das schneeartige Hydrat lässt sich zu Würfeln formen und dann in Kühlschiffen, gekühlten Güterwagen oder Kühllastern transportieren. Diese müssen nur eine Temperatur von minus 10 Grad Celsius garantieren, wie sie derzeit für den Nahrungstransport vorgeschrieben sind. Bei LNG sind die Voraussetzungen viel komplexer: Minus 162 Grad Celsius sind hier notwendig. Zudem kann das Methan schnell verdampfen und explodieren, sollten die Tanks beschädigt sein. "Methanhydrat kann zwar brennen, aber das Methan wird so langsam abgegeben, dass es nicht explosiv ist." Sollte der Container einer Ladung Methanhydrat beschädigt werden, würde das Methan in die Atmosphäre gelangen, ohne dass er in die Luft fliegt. Problematisch sei höchstens eine Anreicherung in geschlossenen Räumen.

Am Ziel angekommen, lässt sich das Methan leicht rückvergasen: Man muss das Methanhydrat einfach wieder auf Raumtemperatur erwärmen. "Vom Konzept her ist dieser Ansatz sehr interessant", meint Anthony Meggs, Gastingenieur am MIT, der früher als Technik-Vizepräsident beim Ölkonzern BP arbeitete. Er warte aber noch auf Taylors genaue Rechnung. "Die praktische Umsetzbarkeit lässt sich erst bestimmen, sobald klar ist, wie teuer der Transport pro Tonne Erdgas dann wird."

Um solche Zahlen bestimmen zu können, braucht Taylor zunächst eine große Versuchsanlage. Sollte sich dann ergeben, dass sie funktioniert, könne es aber noch Jahre dauern, bis die neue Transportmethode Auswirkungen auf den globalen Energiemarkt hat. "Die Firmen wollen zunächst, dass sich ihre Investitionen in bestehende Transportinfrastrukturen rechnen. Dazu gehörten LNG-Schiffe genauso wie die passenden Terminals", sagt Meggs. (bsc)