Erdgas

Close-up image of a natural gas burner on a stove showing the characteristic blue hue of a natural gas flame.
Erdgasbrenner auf einem natürlichen Gasofen
Nicht zu verwechseln mit Benzin, Biogas, oder Flüssiggas.
Verbrennung von Erdgas aus dem Boden in Taiwan

Erdgas (auch genannt fossile Gas oder einfach Gas) ist eine natürlich vorkommende Mischung aus gasöser Mischung Kohlenwasserstoffe bestehend aus Methan Zusätzlich zu verschiedenen kleineren Mengen anderer höher Alkane. Normalerweise niedrige Spurengase wie Kohlendioxid, Stickstoff-, Schwefelwasserstoff, und Helium sind auch vorhanden.[1] Erdgas ist farblos und geruchlos, also Geruchszüchter wie zum Beispiel Mercaptan, die nach Schwefel- oder faulen Eier riecht, werden gewöhnlich zu Sicherheit zu Erdgasversorgung zugesetzt, sodass Lecks leicht erkannt werden können.[2]

Erdgas ist a fossiler Brennstoff und Nicht erneuerbare Ressource das wird gebildet, wenn Schichten von organische Materie (hauptsächlich marine Mikroorganismen[3]) zersetzen sich unter anaerob Bedingungen und sind über Millionen von Jahren intensive Hitze und Druck unter der Erde untergeht.[4] Die Energie, die die verfallenen Organismen ursprünglich von der Sonne durch die Sonne erhalten haben Photosynthese wird als chemische Energie innerhalb der Moleküle von Methan und anderen Kohlenwasserstoffen gespeichert.[5]

Erdgas kann zum Erhitzen, Kochen verbrannt werden,[6] und Stromerzeugung. Es wird auch als chemischer Ausgangsmaterial bei der Herstellung von verwendet Kunststoff und andere kommerziell wichtige Organische Chemikalien und seltener als Kraftstoff für Fahrzeuge.

Die Extraktion und der Verbrauch von Erdgas sind ein großer und wachsender Beitrag zu Klimawandel.[7][8][9] Sowohl das Gas selbst (speziell Methan) und Kohlendioxid, was freigesetzt wird, wenn Erdgas verbrannt wird, sind Treibhausgase.[10][11] Wenn verbrannt für Wärme oder Elektrizität, Erdgas emittiert weniger giftige Luftschadstoffe, weniger Kohlendioxid und fast keine Partikel im Vergleich zu anderen Fossilien und Biomasse Brennstoffe.[12] Jedoch, Gasentlüftung und flackernzusammen mit unbeabsichtigter flüchtige Emissionen im gesamten Lieferkette, kann dazu führen, dass Erdgas ähnlich ist CO2 -Fußabdruck zu anderen fossilen Brennstoffen insgesamt.[13]

Erdgas kann im Untergrund gefunden werden Geologische Formationenoft neben anderen fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl (Petroleum). Das meiste Erdgas wurde entweder durch biogene oder durch thermogene Prozesse erzeugt. Biogenes Gas wird gebildet, wenn Methanogen Organismen in Sümpfe, Moore, Mülldeponienund flache Sedimente, die anaerob zersetzt werden, sind jedoch nicht hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt. Die Bildung von thermogenem Gas dauert viel länger und wird erzeugt, wenn organische Substanz erhitzt und tief unterirdisch komprimiert wird.[14][4]

Während der Erdölproduktion ist Erdgas manchmal Flarger anstatt gesammelt und benutzt zu werden. Bevor Erdgas als Kraftstoff verbrannt oder in Herstellungsprozessen eingesetzt werden kann, muss es fast immer sein verarbeitet Verunreinigungen wie Wasser entfernen. Die Nebenprodukte dieser Verarbeitung umfassen Ethan, Propan, Butanes, Pentanes, und höhere Kohlenwasserstoffe mit Molekulargewicht. Wasserstoffsulfid (der in rein umgewandelt werden kann Schwefel), Kohlendioxid, Wasserdampf, und manchmal Helium und Stickstoff- muss auch entfernt werden.

Erdgas wird manchmal informell als "Gas" bezeichnet, insbesondere wenn es mit anderen Energiequellen wie Öl oder Kohle verglichen wird. Es ist jedoch nicht zu verwechseln mit Benzin, der oft in umgangssprachlicher Verwendung von "Gas" verkürzt wird, insbesondere in Nordamerika.[15]

Geschichte

Erdgas kann aus dem Boden kommen und ein lang verbranntes Feuer verursachen. Im Altes Griechenland, die Gasflammen bei Mount Chimaera trug zur Legende der feueratmenden Kreatur bei Chimäre. Im antikes China, Gas, die sich aus der Bohrung resultieren lassen Sole wurde zuerst in ca. 500 v. Chr. verwendet (möglicherweise sogar 1000 v. Chr.[16]). Die Chinesen transportierten Gas, das in Rohpipelines von Bambus vom Boden bis zum Kochen von Salzwasser verwendet wurde Extrahieren Sie das Salz in dem Bezirk Ziliujing von Sichuan.[17][18]

Die Entdeckung und Identifizierung von Erdgas in Amerika ereignete Fredonia, New York, USA, was zur Bildung der Fredonia Gas Light Company führte. Die Stadt von Philadelphia schuf das erste kommunalbesitzende Erdgasverteilungsunternehmen 1836.[19] Bis 2009 66.000 km3 (16.000 mi3) (oder 8%) wurden aus den insgesamt 850.000 km verwendet3 (200.000 mi3) von geschätzten verbleibenden wiederherstellbaren Erdgasreserven.[20] Basierend auf einer geschätzten Weltverbrauchsrate von rund 3.400 km im Jahr 20153 (815 mi3) von Gas pro Jahr würde der insgesamt geschätzte verbleibende wirtschaftlich wiederherstellbare Erdgasreserven 250 Jahre bei den derzeitigen Verbrauchsraten dauern. Ein jährlicher Anstieg der Nutzung von 2–3% könnte dazu führen, dass derzeit wiederherstellbare Reserven deutlich weniger dauern, möglicherweise nur 80 bis 100 Jahre.[20]

Quellen

Siehe auch: Liste der Erdgasfelder, Liste der Länder nach Erdgas -bewährten Reserven, und Liste der Länder nach Erdgasproduktion

Erdgas

Erdgas Bohrgerät in Texas, USA

Im 19. Jahrhundert wurde Erdgas hauptsächlich als Nebenprodukt von erhalten Öl produzieren. Die kleinen, leichten Gaskohlenstoffketten kamen aus der Lösung, als die extrahierten Flüssigkeiten eine Druckreduzierung von der unterzogen haben Reservoir an die Oberfläche, ähnlich wie bei der Entlastung einer Erfrischungsgetränkeflasche, in der das Kohlendioxid Ausstrahlung. Das Gas wurde oft als Nebenprodukt, Gefahr und Entsorgungsproblem in aktiven Ölfeldern angesehen. Die großen Volumina konnten erst relativ teuer eingesetzt werden Pipeline und Lagerung Einrichtungen wurden gebaut, um das Gas an die Verbrauchermärkte zu liefern.

Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die meisten mit Öl verbundenen Erdgas entweder einfach freigesetzt oder nieder gebrannt auf Ölfeldern. Gasentlüftung und Produktionsflackern werden in der modernen Zeit noch praktiziert, aber die Anstrengungen werden weltweit fortgesetzt, um sie zurückzuziehen und sie durch andere kommerziell lebensfähige und nützliche Alternativen zu ersetzen.[21][22] Unerwünschtes Gas (oder gestrandetes Gas ohne Markt) wird häufig mit "Injektionsbrunnen" in das Reservoir zurückgegeben, während er auf einen möglichen zukünftigen Markt wartet oder die Formation neu gepresst wird, was die Ölfeuerraten aus anderen Brunnen verbessern kann. In Regionen mit einem hohen Erdgasbedarf (wie den USA), Pipelines sind gebaut, wenn es wirtschaftlich machbar ist, Gas von einer Wellsite zu einem zu transportieren Endverbraucher.

Zusätzlich zum Transport von Gas über Pipelines zur Verwendung bei der Stromerzeugung umfassen andere Endverwendungen für Erdgas exportieren verflüssigtes Erdgas (LNG) oder Umwandlung von Erdgas in andere flüssige Produkte über Gas zu Flüssigkeiten (GTL) Technologien. GTL -Technologien können Erdgas in Flüssigkeitsprodukte wie Benzin, Diesel oder Strahlbrennstoff umwandeln. Es wurden eine Vielzahl von GTL -Technologien entwickelt, einschließlich Fischer -TROPSCH (F - t), Methanol zu Benzin (MTG) und Syngas zu Benzin Plus (STG+). F - t produziert ein synthetisches Rohalf, das in fertigen Produkten weiter verfeinert werden kann, während MTG synthetisches Benzin aus Erdgas produzieren kann. STG+ kann über einen Einzel-Loop-Verfahren Drop-In-Benzin, Diesel, Strahlbrennstoff und aromatische Chemikalien direkt aus Erdgas erzeugen.[23] In 2011, Royal Dutch Shell's 140.000 Barrel (22.000 m)3) pro Tag f - T -Werk ging in Betrieb in den Betrieb in Katar.[24]

Erdgas kann "assoziiert" sein (gefunden in Ölfelder) oder "nicht assoziiert" (isoliert in Erdgasfelder) und ist auch in gefunden in Kohlebetten (wie methan mit Kohlenbett).[25] Es enthält manchmal eine erhebliche Menge an Ethan, Propan, Butan, und Pentan- Heavier Kohlenwasserstoffe, die vor dem für den kommerziellen Gebrauch entfernt wurden Methan als Konsumentenkraftstoff oder chemischer Pflanzen -Ausgangsmaterial verkauft werden. Nicht-Kohlenwasserstoffe wie Kohlendioxid, Stickstoff-, Helium (selten) und Schwefelwasserstoff muss auch entfernt werden, bevor das Erdgas transportiert werden kann.[26]

Erdgas, das aus Ölbrunnen extrahiert wird, wird als Hülsenkopfgas (unabhängig davon, ob der Ring und durch ein Gehäusespitzenausgang) oder das zugehörige Gas genannt wird oder nicht. Das Erdgasindustrie extrahiert eine zunehmende Menge an Gas aus der Herausforderung Ressourcentypen: Sauergas, Enge Gas, Schiefergas, und methan mit Kohlenbett.

Es gibt einige Meinungsverschiedenheiten darüber, welches Land die größten nachgewiesenen Gasreserven hat. Quellen, die berücksichtigen, dass Russland mit Abstand die größten bewährten Reserven hat, sind die US -amerikanische CIA (47.600 km3),[27] Die US -amerikanische Energieinformationsverwaltung (47.800 km3),[28][29] und OPEC (48.700 km3).[30] BP schreibt Russland jedoch nur 32.900 km zu3,[31] das würde es auf dem zweiten Platz stellen, etwas hinter dem Iran (33.100 bis 33.800 km3, abhängig von der Quelle).

Länder von Erdgas bewährte Reserven (2014), basierend auf Daten aus dem World Factbook

Es wird geschätzt, dass es ungefähr 900.000 km gibt3 von "unkonventionellem" Gas wie Schiefergas, von denen 180.000 km3 kann wiederherstellbar sein.[32] Wiederum viele Studien aus MIT, Black & Veatch und die DAMHIRSCHKUH Prognostiziert, dass Erdgas in Zukunft einen größeren Teil der Stromerzeugung und Wärme ausmachen wird.[33]

Das größte Gasfeld der Welt ist die Offshore South Pars / North Dome Gas-Condensat Field, geteilt zwischen dem Iran und Katar. Es wird geschätzt, dass 51.000 kubische Kilometer (12.000 Cu MI) Erdgas und 50 Milliarden Barrel (7,9 Milliarden Kubikmeter) von Erdgaskondensat.

Weil Erdgas kein reines Produkt ist, da der Reservoirdruck sinkt, wenn nicht assoziiertes Gas aus einem Feld unter extrahiert wird überkritisch (Druck/Temperatur) Bedingungen, die höheren Molekulargewichtskomponenten können bei isothermen Depressurisierung teilweise kondensieren - ein Effekt genannt Retrograde Kondensation. Die so gebildete Flüssigkeit kann eingeschlossen werden, wenn die Poren des Gasbehälters erschöpft werden. Eine Methode, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, getrocknete Gasfreie frei von Kondensat zu injizieren, um den unterirdischen Druck aufrechtzuerhalten und die Neubewertung und Extraktion von Kondensaten zu ermöglichen. Häufiger kondensiert die Flüssigkeit an der Oberfläche und eine der Aufgaben der Gaswerk ist dieses Kondensat zu sammeln. Die resultierende Flüssigkeit wird als Erdgasflüssigkeit (NGL) bezeichnet und hat einen kommerziellen Wert.

Schiefergas

Die Lage der Schiefergas Im Vergleich zu anderen Arten von Gasablagerungen
Hauptartikel: Schiefergas

Schiefergas wird Erdgas erzeugt aus Schiefer. Da Schiefer die Matrixpermeabilität zu niedrig ist, um das Gas in wirtschaftlichen Größen zu fließen, hängen Schiefergasbohrungen von Frakturen ab, damit das Gas fließen kann. Frühe Schiefergasbrunnen hing von natürlichen Frakturen ab, durch die Gas floss; Fast alle Schiefergasbrunnen heute erfordern Frakturen, die künstlich von geschaffen wurden, hydraulisches Bruch. Seit 2000 ist Schiefergas zu einer Hauptquelle für Erdgas in den USA und Kanada geworden.[34] Aufgrund der erhöhten Schiefergasproduktion waren die Vereinigten Staaten 2014 der Weltgasproduzent der Welt.[35] Die Produktion von Schiefergas in den Vereinigten Staaten wurde als "Schiefergasrevolution" und als "eines der wegweisenden Ereignisse im 21. Jahrhundert" beschrieben.[36]

Nach der verstärkten Produktion in den USA beginnt die Schiefergasxploration in Ländern wie Polen, China und Südafrika.[37][38][39] Chinesische Geologen haben die identifiziert Sichuan -Becken Als vielversprechendes Ziel für Schiefergasbohrungen aufgrund der Ähnlichkeit von Schiefer zu denen, die sich in den USA als produktiv erwiesen haben. Die Produktion aus der Wei-2010-Brunnen liegt zwischen 10.000 und 20.000 m3 pro Tag.[40] Ende 2020 beantragte die China National Petroleum Corporation die tägliche Produktion von 20 Millionen Kubikmeter Gas aus ihrer Demonstrationszone der Veränderung.[41][unzuverlässige Quelle?]

Stadtgas

Hauptartikel: Geschichte der hergestellten Kraftstoffgase

Stadtgas ist ein brennbarer gasförmiger Kraftstoff, der durch die zerstörerische Destillation von hergestellt wird Kohle. Es enthält eine Vielzahl von Kaloriengasen, einschließlich Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methanund andere volatile Kohlenwasserstoffezusammen mit kleinen Mengen nicht kalorierter Gase wie z. Kohlendioxid und Stickstoff-und wird ähnlich wie Erdgas verwendet. Dies ist eine historische Technologie und ist heute in der Regel nicht wirtschaftlich wettbewerbsfähig mit anderen Kraftstoffgasquellen.

Die meisten "Gaselhäuser" der Stadt im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert in den östlichen USA waren einfaches Nebenprodukt Koks Öfen, die bituminöse Kohle in luftdichten Kammern erhitzten. Das von der Kohle getriebene Gas wurde gesammelt und durch Rohre von Rohren auf Wohnhäuser und andere Gebäude verteilt, in denen sie zum Kochen und Beleuchtung verwendet wurden. (Gaserwärmung wurde erst in der letzten Hälfte des 20. Jahrhunderts weit verbreitet.) Die Kohle -Teer (oder Asphalt) Das, das in den Böden der Gashouse -Öfen gesammelt wurde, wurde häufig für Dach- und andere Abdichtungszwecke verwendet, und beim Mischung mit Sand und Kies wurde für Pflasterstraßen verwendet.

Kristallisierter Erdgas - Clathrate

Riesige Erdgasmengen (hauptsächlich Methan) existieren in Form von Clathrat Unter Sediment in Offshore -Kontinentalregalen und an Land in arktischen Regionen, die erleben Permafrostwie die in Sibirien. Hydrate erfordern eine Kombination aus Hochdruck und niedriger Temperatur, um zu bilden.

Im Jahr 2010 wurde die Kosten für das Gewinn von Erdgas aus kristallisiertem Erdgas auf bis zu den doppelten Kosten für das Gewinn von Erdgas aus herkömmlichen Quellen und sogar höher aus Offshore -Ablagerungen betragen.[42]

Im Jahr 2013 gab Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (Jogmec) bekannt, dass sie wirtschaftlich relevante Erdgasmengen aus Methanhydrat wiederhergestellt hätten.[43]

wird bearbeitet

Hauptartikel: Erdgasverarbeitung
Erdgasverarbeitungsanlage in Aderklaa, Unter Österreich

Das Bild unten ist ein Schema Blockflussdiagramm einer typischen Erdgasverarbeitungsanlage. Es zeigt die verschiedenen Einheitenprozesse, die zum Umwandeln von Roh -Erdgas in Verkaufsgaspipel in die Endbenutzermärkte umwandelt werden.

Das Blockflussdiagramm zeigt auch, wie die Verarbeitung des Roh -Erdgas -Nebenproduktschwefels, des Nebenprodukts Ethan und Erdgasflüssigkeiten (NGL) Propan, Butane und Erdbenzin (bezeichnet als bezeichnet als NGL) Pentanes +).[44][45][46][47]

Schematischer Durchflussdiagramm einer typischen Erdgasverarbeitungsanlage

Fordern

Siehe auch: Gasverarmung
Erdgasgewinnung nach Ländern in Kubikmeter pro Jahr um 2013

Ab Mitte 2020 hatte die Erdgasproduktion in den USA dreimal ihren Höhepunkt erreicht, wobei die Stromniveaus beide früheren Peaks überschritten hatten. Es erreichte 1973 24,1 Billionen Kubikfuß pro Jahr, gefolgt von einem Rückgang und 2001 24,5 Billionen Kubikfuß Schiefergasboom) mit 2017er Produktion bei 33,4 Billionen Kubikfuß und Produktion 2019 bei 40,7 Billionen Kubikfuß. Nach dem dritten Spitzenwert im Dezember 2019 fiel die Extraktion ab März aufgrund der durch die verursachten Nachfrage nach wie vor weiter Covid-19-Pandemie in den USA.[48]

Das 2021 Globale Energiekrise wurde von einem weltweiten Anstieg der Nachfrage angetrieben, als die Welt die durch Covid-19 verursachte wirtschaftliche Rezession beendete, insbesondere aufgrund des starken Energiebedarfs in Asien.[49]

Lagerung und Transport

Siehe auch: List of natural gas pipelines
Polyethylen Plastik hauptsächlich in a platziert werden Graben
Der Bau von Hochdruckgasübertragungsleitungen in der Nähe von Hochdruckgas -Pipelines ist entmutigt, oft mit stehenden Warnzeichen.[50]

Aufgrund seiner geringen Dichte ist es nicht einfach, Erdgas zu lagern oder es mit dem Fahrzeug zu transportieren. Erdgas Pipelines sind über Ozeane unpraktisch, da das Gas abgekühlt und komprimiert werden muss, da die Reibung in der Rohrleitung das Gas erhitzt. Viele Bestehende Pipelines in den USA stehen kurz vor ihrer Kapazität und veranlassen einige Politiker, die nördlichen Staaten vertreten, um von potenziellen Mangel zu sprechen. Die großen Handelskosten implizieren, dass Erdgasmärkte weltweit viel weniger integriert sind und erhebliche Preisunterschiede in den Ländern verursachen. Im WesteuropaDas Gaspipeline -Netzwerk ist bereits dicht.[51][Vollständiges Zitat benötigt] Neue Pipelines sind geplant oder im Bauwesen in Osteuropa und zwischen Gasfeldern in Russland, Naher Osten und Nordafrika und Westeuropa.

Immer wenn Gas gekauft oder an Sorgerechtsübertragungspunkten verkauft wird, werden Regeln und Vereinbarungen in Bezug auf die Gasqualität getroffen. Dies kann die maximal zulässige Konzentration von umfassen CO
2, H
2S und H
2O. Normalerweise war das Vertriebsqualitätsgas, das war behandelt, um Kontamination zu entfernen wird von "Trockengas" gehandelt und muss kommerziell frei von zuwachsenden Gerüchen, Materialien, Staub oder anderen festen oder flüssigen Substanzen, Wachsen, Zahnfleisch und Kaugummiformationsbestandteilen sind der Sorgerechtstransferpunkt.

LNG -Träger Transport verflüssigtes Erdgas (Lng) über Ozeane während Panzerwagen kann verflüssige oder komprimierte Erdgas (CNG) über kürzere Entfernungen tragen.[52] Seetransport CNG -Träger Schiffe, die derzeit in der Entwicklung befinden, können unter bestimmten Bedingungen mit dem LNG -Transport wettbewerbsfähig sein.

Gas wird bei a in Flüssigkeit verwandelt Verflüssigung Pflanze und wird in die Gasform bei zurückgegeben Regasifizierung Pflanze am Terminal. Schiffsregasifizierungsgeräte werden ebenfalls verwendet. LNG ist die bevorzugte Form für Fernentfernung, hoher Volumentransport von Erdgas, während Pipeline für den Transport für Entfernungen von bis zu 4.000 km über Land und ungefähr die Hälfte dieser Entfernung vor der Küste bevorzugt wird.

CNG wird mit hohem Druck transportiert, typischerweise über 200 Riegel (20.000 kPa; 2.900 psi). Kompressoren und Dekompressionsgeräte sind weniger kapitalintensiv und können in kleineren Einheitengrößen wirtschaftlich sein als Verflüssigungs-/Regasifizierungsanlagen. Erdgaswagen und Träger können Erdgas direkt zu Endnutzern oder zu Verteilungspunkten wie Pipelines transportieren.

Völkergas Manlove Field Erdgasspeicherung Bereich in Newcomb Township, Champaign County, Illinois. Im Vordergrund (links) befindet sich einer der zahlreichen Brunnen für den unterirdischen Lagerbereich mit einer LNG -Anlage und über der Bodenlagertanks befinden sich im Hintergrund (rechts).

In der Vergangenheit das Erdgas, das im Verlauf der Erholung gewonnen wurde Petroleum konnte nicht profitabel verkauft werden und wurde einfach auf dem Ölfeld in einem bekannten Prozess verbrannt flackern. Das Flcken ist jetzt in vielen Ländern illegal.[53] Darüber hinaus hat eine höhere Nachfrage in den letzten 20 bis 30 Jahren die Produktion von Gas im Zusammenhang mit Öl wirtschaftlich tragfähig gemacht. Als weitere Option wird das Gas jetzt manchmal wieder in die Formation für eingeleitet Verbesserte Ölrückgewinnung durch Druckwartung sowie mischbare oder nicht mischbare Überschwemmungen. Erhaltung, Wiedereinspritzung oder mit Öl im Zusammenhang mit Öl verbundenes Erdgas hängt hauptsächlich von der Nähe zu Märkten (Pipelines) und regulatorischen Einschränkungen ab.

Erdgas kann indirekt durch die Absorption in anderen physikalischen Ausgaben exportiert werden. Eine kürzlich durchgeführte Studie legt nahe, dass die Expansion der Schiefergasproduktion in den USA dazu geführt hat, dass die Preise im Verhältnis zu anderen Ländern sinken. Dies hat zu einem Ausleger der exporten in energieintensiven Fertigungsektors geführt, wobei die durchschnittliche Einheit der US -amerikanischen Fertigungsexporte ihren Energiegehalt zwischen 1996 und 2012 fast verdreifacht hat.[54]

Ein "Master -Gassystem" wurde in erfunden Saudi-Arabien In den späten 1970er Jahren beendete die Notwendigkeit für das Aufflackern. Satelliten- und nahegelegene Beobachtungen der Infrara-Kamera zeigen jedoch, dass das Flcken abgebildet ist[55][56][57][58] und entlüften[59] passiert in einigen Ländern immer noch.

Erdgas wird verwendet, um Strom und Wärme für Erzeugung zu erzeugen Entsalzung. In ähnlicher Weise wurden einige Deponien, die auch Methangase entladen, eingerichtet, um das Methan zu fangen und Strom zu erzeugen.

Erdgas wird häufig unterirdisch in abgereicherten Gasbehälter aus früheren Gasbrunnen gelagert, Salzkuppeln, oder in Panzern als verflüssigtes Erdgas. Das Gas wird in einer Zeit mit geringer Nachfrage injiziert und extrahiert, wenn die Nachfrage annimmt. Speicher in der Nähe von Endbenutzern hilft dabei, volatile Anforderungen zu erfüllen, aber ein solcher Speicher ist möglicherweise nicht immer praktikabel.

Mit 15 Ländern, die 84% der weltweiten Extraktion ausmachten, ist der Zugang zu Erdgas zu einem wichtigen Thema in der internationalen Politik geworden, und die Länder wetteifern um die Kontrolle über Pipelines.[60] Im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts, Gazprom, das staatliche Energieunternehmen in Russland, der Streitigkeiten mit beteiligt ist Ukraine und Weißrussland Über den Preis von Erdgas, die Bedenken hervorgebracht haben, dass Gaslieferungen in Teile Europas aus politischen Gründen abgeschnitten werden könnten.[61] Die Vereinigten Staaten bereiten sich auf den Export von Erdgas vor.[62]

Schwimmendes, verflüssigtes Erdgas

Schwimmendes, verflüssigtes Erdgas (FLNG) ist eine innovative Technologie, die die Entwicklung von Offshore-Gasressourcen ermöglicht, die ansonsten aufgrund von Umwelt- oder wirtschaftlichen Faktoren, die sie derzeit über einen landbasierten LNG-Betrieb entwickeln, unpraktisch bleiben würden. Die FLNG -Technologie bietet auch eine Reihe von ökologischen und wirtschaftlichen Vorteilen:

  • Umwelt - Da die gesamte Verarbeitung auf dem Gasfeld erfolgt, besteht keine Anforderung für lange Rohrleitungen an Land, Kompressionseinheiten, um das Gas an Land zu pumpen, Bagger- und Stegkonstruktion und Onshore -Konstruktion einer LNG -Verarbeitungsanlage, die die Umwelt erheblich reduziert Fußabdruck.[63] Die Vermeidung von Bauarbeiten hilft auch bei der Erhaltung der Meeres- und Küstenumgebungen. Darüber hinaus wird die Umweltstörung während der Stilllegung minimiert, da die Einrichtung leicht getrennt und entfernt werden kann, bevor sie an anderer Stelle renoviert und neu abgelegt werden.
  • Wirtschaftlich - wo das Pumpen an Land unerschwinglich teuer sein kann, macht die Entwicklung wirtschaftlich rentabel. Infolgedessen wird es den Ländern neue Geschäftsmöglichkeiten eröffnen, um Offshore -Gasfelder zu entwickeln, die ansonsten gestrandet bleiben würden, wie beispielsweise Offshore -Ostafrika.[64]

Viele Gas- und Ölunternehmen berücksichtigen die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile von schwimmenden Flüssigerdgas (FLNG). Derzeit sind Projekte zum Bau von fünf FLNG -Einrichtungen im Gange. Petronas ist kurz vor der Fertigstellung auf ihrem FLNG-1[65] bei Daewoo Shipbuilding und Marine Engineering und sind in ihrem FLNG-2-Projekt im Gange[66] bei Samsung Heavy Industries. Muschel Vorspiel soll die Produktion 2017 starten.[67] Das Stöbern Sie lng Das Projekt beginnt EINSPEISUNG 2019.[68]

Verwendet

Erdgas wird hauptsächlich in der nördlichen Hemisphäre verwendet. Nordamerika und Europa sind große Verbraucher.

Erdstream-Erdgas

Oft erfordern Brunnenkopfgase die Entfernung verschiedener Kohlenwasserstoffmoleküle, die im Gas enthalten sind. Einige dieser Gase umfassen Heptane, Pentan, Propan und andere Kohlenwasserstoffe mit oben molekularen Gewichten Methan (CH
4). Die Erdgasübertragungsleitungen erstrecken sich bis zur Erdgasverarbeitungsanlage oder -einheit, die die höhere molekulare Kohlenwasserstoffe entfernt, um Erdgas mit Energiegehalt zwischen 950 und 1.050 britische Wärmeeinheiten pro Kubikfuß (35–39 mJ/m) zu produzieren3). Das verarbeitete Erdgas kann dann für Wohn-, Gewerbe- und Industrieanwendungen verwendet werden.

Erdgas, das in den Verteilungsleitungen fließt, werden als Mittelstrom-Erdgas bezeichnet und wird häufig verwendet, um Motoren zu betreiben, die Kompressoren drehen. Diese Kompressoren sind in der Übertragungsleitung erforderlich, um das mittlere Erdgas als Gas zu unter Druck zu setzen und zu unterdrücken. Typischerweise benötigen Erdgasmotoren 950–1.050 BTU/Cu Ft (35–39 MJ/m)3) Erdgas für die Spezifikationen des Rotationsnamenplattens.[69] Verschiedene Methoden werden verwendet, um diese höheren molekularen gewichteten Gase zur Verwendung durch den Erdgasmotor zu entfernen. Einige Technologien sind wie folgt:

Energieerzeugung

Dieser Abschnitt ist ein Auszug aus Gasbefeuertes Kraftwerk.
A Verschlüsselung pflanzen in Berlin
EIN gasbefeuertes Kraftwerk oder gasbefeuertes Kraftwerk oder Erdgaskraftwerk ist a Wärmekraftwerk welches Erdgas verbrannt zu Elektrizität generieren. Erdgaskraftwerke fast ein Viertel erzeugen Weltstrom und ein bedeutender Teil von Global Treibhausgasemissionen und somit Klimawandel.[70] Sie können jedoch saisonal sein Versandgenerierung ausbalancieren Variable erneuerbare Energien wo Wasserkraft oder Verbindungen sind nicht verfügbar.

Hausgebrauch

Mannloch für die Inlandsgasversorgung, London, Großbritannien

Erdgas, die in einer Wohnumgebung verzichtet wurden, können Temperaturen von mehr als 1.100 ° C (2.000 ° F) erzeugen, was es zu einem leistungsstarken Koch- und Heizentreibstoff ist.[71] In weiten Teilen der entwickelten Welt wird es durch Rohre in Häuser geliefert, wo es für viele Zwecke wie Bereiche und Öfen, gasheizte, verwendet wird Wäschetrockner, Heizung/Kühlung, und Zentralheizung.[72] Heizungen in Häusern und anderen Gebäuden können Kessel umfassen. Öfen, und Wasserkocher. Sowohl Nordamerika als auch Europa sind große Verbraucher von Erdgas.

Haushaltsgeräte, Öfen und Kessel verwenden niedrigen Druck, normalerweise 6 bis 7 Zentimeter Wasser (6 "bis 7" WC), was ungefähr 0,25 psig ist. Die Drücke in den Versorgungsleitungen variieren entweder aus dem Auslastungdruck (nach oben, der oben genannten 6 "bis 7" WC) oder erhöhten Druck (EP), der möglicherweise von 1 psig bis 120 psig liegen kann. Systeme mit EP haben a Regler am Serviceeingang, um den Druck nach oben zu erreichen.

Erdgasrohrsysteme in Gebäuden werden häufig mit Drücken von 13,8 bis 34,5 kPa (2 bis 5 psi Der maximal zulässige Betriebsdruck für Erdgasrohrleitungssysteme innerhalb eines Gebäudes basiert auf NFPA 54: National Fuel Gas Code, außer wenn sie von der öffentlichen Sicherheitsbehörde genehmigt wurden oder wenn Versicherungsunternehmen strengere Anforderungen haben.

Im Allgemeinen dürfen Erdgassystemdrücke nicht 5 psig (34,5 kPa) überschreiten, es sei denn, alle folgenden Bedingungen sind erfüllt:

  • Der AHJ lässt einen höheren Druck zu.
  • Das Verteilungsrohr ist geschweißt. (Hinweis: 2. Einige Gerichtsbarkeiten erfordern möglicherweise auch, dass Schweißverbindungen radiografiert werden, um die Kontinuität zu überprüfen.)
  • Die Rohre werden zum Schutz geschlossen und in einem belüfteten Bereich platziert, der keine Gasakkumulation zulässt.
  • Das Rohr ist in den Bereichen installiert, die für industrielle Prozesse, Forschungs-, Lager- oder mechanische Geräteräume verwendet werden.

Im Allgemeinen ist ein maximaler Verflüssigungsgasdruck von 20 psig (138 kPa) zulässig, vorausgesetzt, das Gebäude wird speziell für Industrie- oder Forschungszwecke verwendet und gemäß NFPA 58: Flüssiger Erdölgascode, Kapitel 7.[73]

Ein seismisches Erdbebenventil, das bei einem Druck von 55 psig (3,7 bar) arbeitet Baldachindach). Seismische Erdbebenventile sind für die Verwendung von maximal 60 psig ausgelegt.[74][75]

In Australien wird Erdgas von Gasverarbeitungsanlagen über Übertragungspipelines zu Regulierungsstationen transportiert. Das Gas wird dann auf verteilte Drücke geregelt und das Gas über Gasnetze um ein Gasnetz verteilt. Kleine Niederlassungen aus dem Netzwerk, als Dienste bezeichnet, verbinden einzelne Inlandshäuser oder Mehrfachgebäude mit dem Netzwerk. Die Netzwerke haben typischerweise Drücke von 7 kPa (niedriger Druck) bis 515 kPa (Hochdruck). Das Gas wird dann auf 1,1 kPa oder 2,75 kPa reguliert, bevor er gemessen und für den häuslichen Gebrauch an den Verbraucher weitergegeben wird.[76] Erdgasstriche werden aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt: historisch Gusseisen, obwohl mehr moderne Netze aus Stahl oder Polyethylen hergestellt werden.

In den USA komprimiertes Erdgas (CNG) ist in einigen erhältlich ländlich Bereiche als Alternative zu weniger teurer und reichhaltigeren LPG (Flüssiggas), die dominante Quelle des ländlichen Gas. Es wird in Häusern verwendet, bei denen direkte Verbindungen zu fehlen. öffentlicher Versorgungsunternehmen Bereitstellung von Gas oder tragbarem Kraftstoff Grills. Erdgas wird auch von unabhängigen Erdgasanbietern geliefert Natural Gas Choice Programme[Klarstellung erforderlich] in den Vereinigten Staaten.

A Washington, D.C. Metrobus, der auf Erdgas läuft

Transport

CNG ist eine sauberere und auch billigere Alternative zu anderen Automobil Kraftstoffe wie Benzin (Benzin).[77] Bis Ende 2014 gab es über 20 Millionen Erdgasfahrzeuge weltweit, angeführt von Iran (3,5 Millionen), China (3,3 Millionen), Pakistan (2,8 Millionen), Argentinien (2,5 Millionen), Indien (1,8 Millionen) und Brasilien (1,8 Millionen).[78] Die Energieeffizienz entspricht im Allgemeinen der von Benzinmotoren, jedoch niedriger im Vergleich zu modernen Dieselmotoren. Benzin/Benzinfahrzeuge umgewandelt, um mit Erdgas leiden Kompressionsrate von ihren Motoren, was zu einer Zuschneidung der gelieferten Leistung beim Laufen von Erdgas (10–15%) führt. CNG-spezifische Motoren verwenden jedoch ein höheres Kompressionsverhältnis aufgrund des höheren Kraftstoffs Oktanzahl von 120–130.[79]

Neben der Verwendung in Straßenfahrzeugen kann CNG auch in Flugzeugen verwendet werden.[80] Komprimiertes Erdgas wurde in einigen Flugzeugen wie dem verwendet AVIAT -Flugzeug Husky 200 cng[81] und der Chromarat VX-1 Kittyhawk[82]

LNG wird auch in Flugzeugen verwendet. Russisch Flugzeughersteller Tupolev Zum Beispiel betreibt ein Entwicklungsprogramm zur Herstellung von LNG- und Wasserstoff-geteiltes Flugzeug.[83] Das Programm läuft seit Mitte der 1970er Jahre und versucht, LNG- und Wasserstoffvarianten der zu entwickeln TU-204 und TU-334 Passagierflugzeuge und auch die TU-330 Frachtflugzeuge. Abhängig vom aktuellen Marktpreis für Jet-Kraftstoff und LNG könnte der Kraftstoff für ein LNG-Flugzeug 5.000 kosten Rubel ($ 100) weniger pro Tonne, ungefähr 60%, mit erheblichen Reduzierungen um Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxid Emissionen.

Die Vorteile von flüssigem Methan als Strahlmotorkraftstoff sind, dass es spezifischere Energie hat als der Standard Kerosin Mischungen tun und dass seine niedrige Temperatur dazu beitragen kann, die Luft abzukühlen, die der Motor für eine größere volumetrische Effizienz komprimiert, und ersetzt eint Ladeluftkühler. Alternativ kann es verwendet werden, um die Temperatur des Auspuffs zu senken.

Düngemittel

Siehe auch: 2007–2008 Weltnahrungsmittelpreiskrise

Erdgas ist ein wichtiger Ausgangsmaterial für die Produktion von Ammoniaküber die Haberprozess, zur Verwendung in Dünger Produktion.[72][84] Die Entwicklung des synthetischen Stickstoffdüngers hat die globale erheblich unterstützt Bevölkerungswachstum- Es wurde geschätzt, dass fast die Hälfte der Menschen auf der Erde aufgrund der Anwendung synthetischer Stickstoffdüngers derzeit gefüttert wird.[85][86]

Wasserstoff

Siehe auch: Industriegas

Erdgas kann zur Herstellung verwendet werden Wasserstoffmit einer gemeinsamen Methode die Wasserstoffreformer. Wasserstoff hat viele Anwendungen: Es ist ein primärer Auslauf für die Chemieindustrie, ein hydriertes Mittel, eine wichtige Ware für Ölraffinerien und die Kraftstoffquelle in Wasserstofffahrzeuge.

Tier- und Fischfutter

Protein reichhaltiges Tier- und Fischfutter wird durch Fütterung von Erdgas an erzeugt Methylococcus capsulatus Bakterien im kommerziellen Maßstab.[87][88][89]

Sonstiges

Erdgas wird auch zur Herstellung von verwendet Stoffe, Glas, Stahl, Kunststoff, Farbe, synthetisches Ölund andere Produkte.[90] Der erste Schritt bei der Valorisierung von Erdgaskomponenten ist normalerweise der[Klarstellung erforderlich] des Alkans in Olefin. Die oxidative Dehydrierung von Ethan führt zu Ethylen, das für Ethylenepoxid, Ethylenglykol und Acetaldehyd umgewandelt werden kann[91] oder andere Olefine.[92] Propan kann in Propylen umgewandelt werden[93][94] oder kann zu Acrylsäure oxidiert werden[95][96][97] und Acrylnitril.

Auswirkungen auf die Umwelt

Siehe auch: Environmental impact of the energy industry

Treibhausgaseffekt der Erdgasfreisetzung

Siehe auch: Atmosphärisches Methan, Gasentlüftung, und Flüchtlingsgasemissionen
Der Erwärmungseinfluss (genannt Strahlungsantrieb) von langlebigen Treibhausgasen hat sich in 40 Jahren fast verdoppelt, wobei Kohlendioxid und Methan die dominierenden Treiber der globalen Erwärmung sind.[98]

Die menschliche Aktivität ist für etwa 60% aller verantwortlich Methanemissionen und für den größten Teil des resultierenden Anstiegs des atmosphärischen Methans.[99][100][101] Erdgas wird absichtlich freigesetzt oder es ist auf andere Weise bekannt, während der Extraktion, Lagerung, Transport und Verteilung von zu lecken fossile Brennstoffe. Weltweit macht Methan geschätzte 33% anthropogene Aussagen aus Treibhausgase Erwärmen.[102] Die Zersetzung von kommunalen festen Abfällen (eine Quelle von Deponie Gas) und Abwasser machen weitere 18% solcher Emissionen aus. Diese Schätzungen umfassen erhebliche Unsicherheiten[103] was in naher Zukunft mit verbesserten Reduzierung reduziert werden sollte Satellit Messungen wie die geplanten für Methanesat.[11]

Nach der Freisetzung in die Atmosphäre wird Methan durch allmähliche Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser durch Hydroxylradikale entfernt (Hydroxylradikale ()OH−
) in Troposphäre oder Stratosphäre gebildet, was die allgemeine chemische Reaktion ergibt CH
4 + 2O
2 → CO
2 + 2H
2O.[104][105] Während die Lebensdauer von atmosphärischem Methan im Vergleich zu Kohlendioxid relativ kurz ist, ist[106] mit einer Halbwertszeit Von etwa 7 Jahren ist es effizienter, die Wärme in der Atmosphäre zu fangen, so dass eine bestimmte Menge Methan das 84 -fache des Treibhauspotenzial Kohlendioxid über einen Zeitraum von 20 Jahren und 28-mal über einen Zeitraum von 100 Jahren. Erdgas ist somit ein starkes Treibhausgas aufgrund des Starken Strahlungsantrieb kurzfristig von Methan und die anhaltenden Auswirkungen von Kohlendioxid längerfristig.[101]

Gezielte Bemühungen, die Erwärmung durch Reduzierung der anthropogenen Methanemissionen schnell zu reduzieren, ist a Klimaschutz Strategie unterstützt von der Globale Methaninitiative.[102]

Treibhausgasemissionen

Bei verfeinertem und verbranntem Erdgas kann Erdgas 25–30% weniger Kohlendioxid pro produzieren Joule geliefert als Öl und 40–45% weniger als Kohle.[107] Es kann auch potenziell weniger giftig produzieren Schadstoffe als andere Kohlenwasserstoffbrennstoffe.[107][108] Im Vergleich zu anderen wichtigen fossilen Brennstoffen verursacht Erdgas jedoch mehr Emissionen während der Produktion und des Transports des Kraftstoffs, was bedeutet, dass die Treibhausgasgasemissionen des Lebenszyklus etwa 50% höher sind als die direkten Emissionen des Verbrauchsortes.[109][110]

In Bezug auf den Erwärmungseffekt über 100 Jahre umfasst Erdgasproduktion und Verwendung etwa ein Fünftel des Menschen Treibhausgasemissionenund dieser Beitrag wächst schnell. Weltweit emittiert der Gebrauch von Erdgas rund 7,8 Milliarden Tonnen CO
2 im Jahr 2020 (einschließlich des Flackierens), während Kohle- und Ölkonsum 14,4 bzw. 12 Milliarden Tonnen emittiert.[111] Der IEA schätzt den Energiesektor (Öl, Erdgas, Kohle und Bioenergie), um für etwa 40% der menschlichen Methanemissionen verantwortlich zu sein.[112] Laut dem IPCC Sechster BewertungsberichtDer Erdgasverbrauch stieg zwischen 2015 und 2019 um 15%, verglichen mit einem Anstieg des Öl- und Ölproduktverbrauchs um 5%.[113]

Die fortgesetzte Finanzierung und Bau von neuem Gas Pipelines zeigt an, dass große Emissionen fossiler Treibhausgases 40 bis 50 Jahre in Zukunft eingesperrt werden könnten.[114] Im US -Bundesstaat US Texas Allein wurden fünf neue Langstreckengaspipelines im Bau, der erste Eintrittsdienst im Jahr 2019.[115] und die anderen sollen im Jahr 2020–2022 online kommen.[116]: 23

Um seine Gewächshausemissionen zu reduzieren, die Niederlande subventioniert einen Übergang von Erdgas für alle Häuser des Landes bis 2050. in AmsterdamSeit 2018 sind keine neuen Wohngaskonten zulässig, und alle Häuser in der Stadt werden voraussichtlich bis 2040 umgewandelt, um die überschüssige Wärme aus benachbarten Industriegebäuden und -beträgen zu verwenden.[117] Einige Städte in den Vereinigten Staaten haben damit begonnen, Gasanschlüsse für neue Häuser zu verbieten, wobei die staatlichen Gesetze verabschiedet und geprüft werden, um entweder Elektrifizierung zu erfordern oder die lokalen Anforderungen zu verbieten.[118] Die britische Regierung experimentiert auch mit alternativen Heizungstechnologien zu Hause, um ihre Klimapiele zu erreichen.[119] Um ihre Geschäfte zu bewahren, haben Erdgas -Versorgungsunternehmen in den USA eine Lobbyarbeit für Gesetze, die lokale Elektrifizierungsverordnungen verhindern und fördern erneuerbares Erdgas und Wasserstoffbrennstoff.[120]

Andere Schadstoffe

Erdga produziert weitaus niedrigere Mengen von Schwefeldioxid und Stickoxide als andere fossile Brennstoffe.[108]

Radionuklide

Erdgasextraktion erzeugt auch radioaktive Isotope von Polonium (PO-210), führen (PB-210) und Radon (RN-220). Radon ist ein Gas mit anfängliche Aktivität von 5 bis 200.000 Becquerels pro Kubikmeter Gas. Es zerfällt schnell auf PB-210, was sich als Dünnfilm in Gasextraktionsausrüstung aufbauen kann.[121]

Sicherheits-Bedenken

Eine Pipeline -Geruchseinspritzstation

Die Belegschaft der Erdgasextraktion steht vor einzigartigen Herausforderungen für gesundheitliche und sicherheitliche Sicherheitsvorkehrungen.[122][123]

Produktion

Einige Gasfelder ergeben Sauergas enthält Schwefelwasserstoff (H
2S), a giftig Verbindung beim Einatmen. Amingasbehandlung, ein industrieller Maßstab, der entfernt saur gasförmig Komponenten werden häufig verwendet, um Wasserstoffsulfid aus Erdgas zu entfernen.[124]

Die Extraktion von Erdgas (oder Öl) führt zu einer Verringerung des Drucks in der Reservoir. Eine solche Druckabnahme kann wiederum dazu führen Senkung, sitzen des Bodens oben. Absenkung kann sich auf Ökosysteme, Wasserstraßen, Abwasser- und Wasserversorgungssysteme, Fundamente usw. auswirken.[125]

Fracking

Hauptartikel: Umweltauswirkungen des hydraulischen Fraktierens

Das Freigeben von Erdgas aus porösen Gesteinsformationen unter der Oberfläche kann durch einen Prozess genannt werden hydraulisches Bruch oder "Fracking". Es wird geschätzt[von wem?] Das hydraulische Frakturing wird irgendwann irgendwann[wenn?] Berücksichtigt fast 70% der Erdgasentwicklung in Nordamerika.[126] Seit dem ersten kommerziellen hydraulischen Bruchbetrieb im Jahr 1949 wurden in den USA ungefähr eine Million Brunnen hydraulisch gebrochen.[127] Die Produktion von Erdgas aus hydraulisch gebrochenen Brunnen hat die technologischen Entwicklungen von Richtungs- und horizontalen Bohrungen verwendet, die den Zugang zu Erdgas in engen Gesteinsformationen verbesserten.[128] Ein starkes Wachstum der Produktion von unkonventionellem Gas aus hydraulisch gebrochenen Brunnen trat zwischen 2000 und 2012 auf.[129]

Beim hydraulischen Bruch zwingen Brunnenbetreiber Wasser, gemischt mit einer Vielzahl von Chemikalien durch das Bohrlochgehäuse in den Gestein. Der Hochdruckwasser bricht auf oder "Fracks" des Gesteins, das Gas aus der Gesteinsformation freigibt. Sand und andere Partikel werden dem Wasser als Wasser hinzugefügt Stipendium Um die Frakturen im Gestein offen zu halten und so das Gas in das Gehäuse und dann zur Oberfläche zu fließen. Der Flüssigkeit werden Chemikalien hinzugefügt, um Funktionen wie die Reduzierung der Reibung und die Hemmung der Korrosion auszuführen. Nach dem "Frack" wird Öl oder Gas extrahiert und 30–70% der Frackflüssigkeit, d. H. Das Gemisch aus Wasser, Chemikalien, Sand usw., fließt zurück zur Oberfläche. Viele gashaltige Formationen enthalten auch Wasser, das zusammen mit dem Gas sowohl hydraulisch gebrochene als auch nicht hydraulisch gebrochene Brunnen an die Oberfläche hinauffließt. Dies produziertes Wasser Oft hat ein hoher Salzgehalt und andere gelöste Mineralien, die in der Bildung auftreten.[130]

Das Wasservolumen, das zur hydraulischen Frakturbrunnen verwendet wird, variiert je nach hydraulischer Frakturierungstechnik. In den Vereinigten Staaten wurde das durchschnittliche Wasservolumen pro hydraulischer Fraktur vor 1953, fast 197.000 Gallonen für vertikale Öl- und Gasbrunnen zwischen 2000 und 2010 und fast 3 Millionen Gallonen, fast 7,375 Gallonen für vertikale Öl- und Gasbrunnen und für vertikale Öl- und Gasbrunnen verwendet Für horizontale Gasbrunnen zwischen 2000 und 2010.[131]

Die Bestimmung, welche Fracking -Technik für die Bohrlochproduktivität geeignet ist, hängt weitgehend von den Eigenschaften des Reservoirgesteins ab, aus dem Öl oder Gas extrahiert werden kann. Wenn das Gestein durch geringe Permeabilität gekennzeichnet ist-was sich auf seine Fähigkeit bezieht, Substanzen, d. H. Gas, durch ihn zu lassen, kann das Gestein als Quelle von betrachtet werden Enge Gas.[132] Fracking für Schiefergas, das derzeit auch als Quelle von bekannt ist Unkonventionelles Gasbeinhaltet ein Bohrloch vertikal, bis es eine laterale Schiefergesteinsformation erreicht. An diesem Punkt dreht sich der Bohrer horizontal für Hunderte oder Tausende von Fuß.[133] Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Öl- und Gasquellen durch eine höhere Gesteinpermeabilität gekennzeichnet, die natürlich den Öl- oder Gasfluss in das Bohrloch mit weniger intensiven hydraulischen Frakturierungstechniken ermöglicht, als die Herstellung von enges Gas erforderlich ist.[134][135] Die Jahrzehnte in der Entwicklung der Bohrtechnologie für konventionelle und Unkonventionelles Öl Die Gasproduktion hat nicht nur den Zugang zu Erdgas in geringen Permeabilitätsreservoirgesteinen verbessert, sondern auch erhebliche nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt- und öffentliche Gesundheit.[136][137][138][139]

Die US -amerikanische EPA hat anerkannt, dass giftige, krebserzeugte Chemikalien, d. H. Benzol und Ethylbenzol, als Geliermittel in Wasser und chemischen Gemischen für horizontale Frakturierung bei hohem Volumen (HVHF) verwendet wurden.[140] Nach der hydraulischen Fraktur in HVHF können das Wasser, die Chemikalien und die Frackflüssigkeit, die zur Oberfläche des Brunnens zurückkehren, Flowback oder produziertes Wasser, radioaktive Materialien, Schwermetalle, natürliche Salze und Kohlenwasserstoffe enthalten, die natürlich in Schiefergesteinsformationen existieren.[141] Fracking -Chemikalien, radioaktive Materialien, Schwermetalle und Salze, die von den Bohrlochbetreibern aus dem HVHF -Brunnen entfernt werden, sind so schwer aus dem Wasser zu entfernen, mit dem sie gemischt sind und so stark verschmutzen das Wasserkreislauf, dass der größte Teil des Flowback entweder in andere Fracking -Operationen recycelt oder in tiefe unterirdische Brunnen injiziert wird, wodurch das Wasser beseitigt, das HVHF aus dem hydrologischen Zyklus benötigt.[142]

Historisch niedrige Gaspreise haben die Verspätung des Nuklear Renaissancesowie die Entwicklung von Solar -Wärmeenergie.[143]

Geruch hinzugefügt

Erdgas in seinem nativen Zustand ist farblos und fast geruchlos. Um den Verbrauchern bei der Erkennung zu unterstützen Lecks, ein Geruchsgeruch mit einem Duft ähnlich wie fauler Eier, Tert-Butylthiol (T-Butyl Mercaptan), wird zugegeben. Manchmal eine verwandte Verbindung, Thiophan, kann in der Mischung verwendet werden. Situationen, in denen ein Geruchsmittel, das Erdgas zugesetzt wird, durch analytische Instrumentierung nachgewiesen werden kann, aber nicht von einem Beobachter mit normalem Geruchssinn ordnungsgemäß erkannt werden kann, sind in der Erdgasindustrie aufgetreten. Dies wird durch Geruchsmaskierung verursacht, wenn ein Geruch das Gefühl eines anderen überwältigt. Ab 2011 führt die Branche die Ursachen der Geruchsmaskierung durch.[144]

Explosionsrisiko

Gasnetz -Notfallfahrzeug reagiert auf ein großes Feuer in Kyiv, Ukraine

Explosionen, die durch natürliche verursacht werden Gaslecks treten jedes Jahr ein paar Mal auf. Einzelne Häuser, kleine Unternehmen und andere Strukturen werden am häufigsten betroffen, wenn ein internes Leck in der Struktur Gas aufbaut. Lecks resultieren häufig aus der Ausgrabungsarbeiten, beispielsweise wenn Auftragnehmer Pipelines graben und streiken, manchmal ohne zu wissen, dass Schaden entstanden ist. Häufig ist die Explosion stark genug, um ein Gebäude erheblich zu beschädigen, aber es stehen zu lassen. In diesen Fällen haben die Menschen im Inneren tendenziell leichte bis mäßige Verletzungen. Gelegentlich kann sich das Gas in ausreichend ausreichend Mengen sammeln, um eine tödliche Explosion zu verursachen und dabei einen oder mehrere Gebäude zu zerstören. Viele Bauvorschriften verbieten nun die Installation von Gasrohren in Hohlraumwänden oder unterhalb der Fußboards, um dieses Risiko zu mildern. Gas löst sich normalerweise im Freien auf, kann aber manchmal in gefährlichen Mengen sammeln, wenn Die Flussraten sind hoch genug.[145] In Anbetracht der zehn Millionen Strukturen, die den Kraftstoff verwenden, ist das individuelle Risiko der Verwendung von Erdgas jedoch gering.

Risiko für Kohlenmonoxidinhalation

Erdgaswärmungssysteme können verursachen Kohlenmonoxidvergiftung Wenn nicht belüftet oder schlecht entlüftet. Verbesserungen bei Erdgasofenkonstruktionen haben die Bedenken hinsichtlich der CO -Vergiftung stark verringert. Detektoren sind auch verfügbar, die vor Kohlenmonoxid oder explosiven Gasen wie Methan und Propan warnen.[146]

Energiegehalt, Statistik und Preisgestaltung

Hauptartikel: Erdgaspreise
Siehe auch: Milliarden Kubikmeter Erdgas
Erdgaspreise Bei der Henry Hub in US -Dollar pro Million btus
Vergleich der Erdgaspreise in Japan, Großbritannien und den USA, 2007–2011

Erdgasmengen werden in gemessen Normale Kubikmeter (Kubikmeter Gas bei "normaler" Temperatur von 0 ° C (32 ° F) und Druck 101,325 kPa (14,6959 psi)) oder Standardkubikfuß (Kubikfuß Gas bei "Standard" -Temperatur von 15,6 ° C und Druck 14,73 psi (101,6 kPa)), ein Kubikmeter ≈ 35,3147 cu ft. Die Bruttohitze der Verbrennung von Erdgas von kommerzieller Qualität beträgt ca. 39 MJ/m3 (0,31 kWh/cu ft), dies kann jedoch um mehrere Prozent variieren. Dies ist ungefähr 49 mJ/kg (6,2 kWh/lb) (unter der Annahme einer Dichte von 0,8 kg/m3 (0,05 lb/cu ft),[147] ein ungefährer Wert).

Außer in der Europäischen Union, den USA und Kanada wird Erdgas in Gigajoule -Einzelhandelseinheiten verkauft. LNG (Flüssiggas) und LPG (LPG (Flüssiggas) werden in metrischen Tonnen (1.000 kg) oder Mio. BTU als Spot -Lieferungen gehandelt. Langfristige Erdgasverteilungsverträge sind in Kubikmeter unterzeichnet, und LNG -Verträge sind in metrischen Tonnen. LNG und LPG werden von spezialisiert transportiert Transportschiffe, wie das Gas verflüssi kryogen Temperaturen. Die Spezifikation jeder LNG/LPG -Ladung enthält normalerweise den Energiegehalt, diese Informationen sind jedoch im Allgemeinen nicht der Öffentlichkeit verfügbar.

In der Russischen Föderation, Gazprom verkaufte 2008 rund 250 Milliarden Kubikmeter (8,8 Billionen Kubikfuß) Erdgas. 2013 produzierten sie 487,4 Milliarden Kubikmeter (17,21 Billionen Kubikfuß) natürliches und assoziiertes Gas. Gazprom lieferte Europa mit 161,5 Milliarden Kubikmeter (5,70 Billionen Kubikfuß) Gas im Jahr 2013. Die Europäische Union zielt darauf ab, seine Gasabhängigkeit von Russland im Jahr 2022 um zwei Drittel zu senken.[148]

Im August 2015 wurde möglicherweise die größte Erdgasentdeckung in der Geschichte gemacht und von einem italienischen Gasunternehmen Eni informiert. Das Energieunternehmen gab an, a "Supergiant" Gasfeld im Mittelmeer Meer mit etwa 40 Quadratmeilen (100 km2). Dies wurde der genannt Zohr Gasfeld und könnte potenzielle Kubikfuß von 30 Billionen Kubikmeter Erdgas aufnehmen. Eni sagte, dass die Energie etwa 5,5 Milliarden Barrel Öläquivalent [BOE] beträgt (3,4)×1010Gj). Das Zohr Field wurde in den tiefen Gewässern vor der Nordküste Ägyptens gefunden, und Eni behauptet, dass es das größte im Mittelmeer und sogar in der Welt sein wird.[149]

europäische Union

Die Gaspreise für Endbenutzer variieren stark über die EU.[150] Ein einzelner europäischer Energiemarkt, eines der Hauptziele der EU, sollte die Gaspreise in allen EU -Mitgliedstaaten ausgleichen. Darüber hinaus würde es helfen, das Angebot zu lösen und Erderwärmung Ausgaben,[151] sowie stärken die Beziehungen zu anderen mediterranen Ländern und fördern Investitionen in die Region.[152] Katar wurde von den USA gebeten, die EU bei Versorgungsstörungen in der EU zu versorgen Russo-ukrainische Krise.[153]

Vereinigte Staaten

US -Erdgas vermarktete Produktion von 1900 bis 2012 (US -UVP -Daten)
Trends in den fünf besten Erdgas-produzierenden Ländern (US-UVP-Daten)

Im US -Einheiten, ein Standardkubikfuß (28 l) Erdgas produziert rund 1.028 Britische Wärmeeinheiten (1.085 KJ). Der tatsächliche Heizwert, wenn das gebildete Wasser nicht kondensiert, ist das Verbrennungswärme und kann bis zu 10% weniger sein.[154]

In den Vereinigten Staaten sind Einzelhandelsumsätze häufig in Einheiten von Therms (th); 1 Therm = 100.000 BTU. Gasverkäufe an inländische Verbraucher sind häufig in 100 Einheiten von 100 Standardkubikfuß (SCF). Gasmesser Messen Sie das verwendete Gasvolumen, und dies wird in Therms umgewandelt, indem das Volumen mit dem Energiegehalt des in diesem Zeitraum verwendeten Gases multipliziert wird, der im Laufe der Zeit geringfügig variiert. Der typische jährliche Verbrauch eines Einfamilienhauses beträgt 1.000 Therms oder eins Wohnkundenäquivalent (RCE). Großhandelstransaktionen werden im Allgemeinen in Dekatern (DTH), tausend Dekatern (Mdth) oder Millionen Dekatern (MMDTH). Eine Million Dekatern ist eine Billion BTU, ungefähr eine Milliarde Kubikfuß Erdgas.

Der Preis für Erdgas variiert stark je nach Standort und Art des Verbrauchers. Der typische Kalorienwert von Erdgas beträgt je nach Gaszusammensetzung ungefähr 1.000 BTU pro Kubikfuß. Erdgas in den Vereinigten Staaten wird als gehandelt Futures -Vertrag auf der New Yorker Handelsaustausch. Jeder Vertrag gilt für 10.000 Millionen BTU oder 10 Milliarden BTU (10.551 GJ). Wenn der Gaspreis für den Nymex 10 Millionen US -Dollar pro Mio. USD beträgt, liegt der Vertrag auf 100.000 USD.

Kanada

Kanada verwendet metrisch Maß für den internen Handel mit petrochemischen Produkten. Infolgedessen wird Erdgas von der Gigajoule (GJ), Kubikmeter (M) verkauft3) oder tausend Kubikmeter (E3m3). Verteilungsinfrastruktur und Meter fast immer Meter Volumen (Kubikfuß oder Kubikmeter). Einige Gerichtsbarkeiten, wie Saskatchewan, verkaufen nur nach Volumen Gas. Andere Gerichtsbarkeiten wie Alberta, Gas, werden vom Energiegehalt (GJ) verkauft. In diesen Bereichen messen fast alle Meter für Wohn- und kleine gewerbliche Kunden das Volumen (m)3 oder ft3) und Abrechnungsanweisungen umfassen einen Multiplikator, um das Volumen in den Energiegehalt der lokalen Gasversorgung umzuwandeln.

A Gigajoule (GJ) ist eine Maßnahme in Höhe von ungefähr einem halben Barrel (250 lbs) Öl oder 1 Million btus oder 1.000 Cu ft oder 28 m3 von Gas. Der Energiegehalt der Gasversorgung in Kanada kann zwischen 37 und 43 MJ/m variieren3 (990 bis 1.150 BTU/Cu ft) Abhängig von der Gasversorgung und der Verarbeitung zwischen Wellkopf und Kunden.

Adsorbiertes Erdgas (ANG)

Erdgas kann gelagert werden, indem es an die porösen Feststoffe adsoriert wird, die als Sorbentien bezeichnet werden. Der optimale Zustand für die Methanspeicherung liegt bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck. Drücke von bis zu 4 MPa (etwa 40 -mal atmosphärischer Druck) führen zu einer höheren Lagerkapazität. Das am häufigsten für ANG verwendete Sorbent ist aktiviertes Kohlenstoff (AC), hauptsächlich in drei Formen: aktivierte Kohlenstofffaser (ACF), pulverisiertes Aktivkohlenstoff (PAC) und Aktivkohlemonolith.[155]

Siehe auch

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Weitere Lektüre

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Externe Links