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Treibhausgas-Emissionen zukünftiger Erdgas-Bereitstellung für Deutschland

Projection of greenhouse gas emissions from the natural gas supply chain for Germany

  • The Erratum to this article has been published in Environmental Sciences Europe 2008 20:17

Zusammenfassung

Hintergrund

Erdgas ist der fossile Energieträger, dem die größten Zuwachsraten prognostiziert werden. Dies gilt in Deutschland wie weltweit. Neben den hohen Wirkungsgraden der Nutzung liegt dies an den geringen (Treibhausgas)-Emissionen bei seiner Verbrennung. Allerdings besteht Erdgas zu über 90% aus dem potenten Treibhausgas Methan (CH4), das nach dem Kohlendioxid am zweitstärksten zum anthropogen verursachten Treibhauseffekt beiträgt. Vor diesem Hintergrund tragen mögliche Verluste von Erdgas bei Produktion, Aufbereitung, Transport, Verteilung und Nutzung potentiell zum Treibhauseffekt bei und können unter ungünstigen Bedingungen die Vorteile in Teilen wieder aufheben. Dies gilt besonders bei den zukünftig wachsenden Entfernungen zwischen Produktion und Verbrauch, den anspruchsvolleren Förderbedingungen und einem entstehenden Weltmarkt für verflüssigtes Erdgas (LNG liquified natural gas).

Ziel

In diesem Beitrag sollen die mit der Erdgasbereitstellung für den deutschen Markt verbundenen Treibhausgasemissionen entlang der gesamten Prozesskette dargestellt werden, um eine Gesamtbewertung der mit seiner Nutzung verbundenen Treibhausgasemissionen und einen Vergleich mit den entsprechenden Emissionen anderer Energieträger zu ermöglichen. Dabei werden die in bis 2030 zu erwartenden dynamischen Veranderungen sowohl der Gasherkunft, als auch der Technik bei Förderung, Aufbereitung und Transport detailliert berücksichtigt. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf den Emissionen der Erdgasbereitstellung aus Russland, das seine Rolle als führender Erdgaslieferant ggf. noch weiter ausbauen wird.

Ergebnisse und Diskussion

Die Analysen dieses Beitrags zeigen, dass sich die Bezugsstrukturen für Erdgas in den nächsten zwei Jahrzehnten signifikant verändern werden. Die Förderung in der EU wird deutlich zurückgehen und der Anteil russischen und norwegischen Erdgases sowie von verflüssigtem Erdgas LNG (z.B. aus Algerien und Ägypten) wird zunehmen. Obwohl hierdurch die Emissionssituation potentiell ungünstiger wird, können steigende Emissionen durch die erforderlichen umfangreichen Investitionen teilweise kompensiert werden, weil ältere und ineffizientere Technik durch den aktuellen Stand der Technik ausgetauscht wird. Im Ergebnis werden sich die gegenläufigen Trends in etwa aufheben und die Treibhausgasemissionen der Erdgasbereitstellung — je nach Investitionsumfang — leicht sinken, d.h. bei etwa 12% der direkten Treibhausgasemissionen liegen. Für die beiden hier berechneten Szenarien-Varianten wird eine Senkung der gesamten Vorketten-Emissionen des in Deutschland genutzten Gases von rund 23 Mio. t CO2-Äquivalent (2005) auf 19,5 bzw. 17,6 Mio. t CO2-Äquivalente bis 2030 angenommen. Bei der ersten Variante können trotz steigenden Gasverbrauchs die Emissionen mittels technischer Verbesserungen reduziert werden, während bei der zweiten Variante der erhebliche Rückgang des Gasimports Hauptgrund für die Emissionsreduktion ist.

Schlussfolgerungen

Derzeit liegen die indirekten Treibhausgasemissionen der Erdgasbereitstellung etwa auf dem Niveau der anderen fossilen Energieträger, Öl und Steinkohle. Beim Erdgas wird diese Höhe in den nächsten Jahrzehnten sogar stark absinken, wenn die großen Optimierungspotentiale konsequent umgesetzt werden. Allerdings sind für die Sicherstellung der Erdgasversorgung umfangreiche Investitionen erforderlich. Diese sollten mit der aus Emissionssicht jeweils best verfügbaren — und damit langfristig auch wirtschaftlichsten — Technik erfolgen. Erdgas wird unter diesen Voraussetzungen auch in Zukunft — als relativ sauberer fossiler Energieträger — eine wichtige Übergangsfunktion zur regenerativen Energieversorgung übernehmen können.

Abstract

Background

Natural gas makes a significant contribution to the current energy supply and its importance, in relation to both the German and worldwide energy supplies, will increase further in decades to come. In addition to its high degree of efficiency, the low level of direct GHG combustion emissions is also an advantageous factor.

However, around 90% of natural gas is methane (CH4), which is the second most significant GHG due to its high greenhouse potential (21 times higher than CO2). Therefore, high levels of direct gas losses of natural gas in its production, processing, transport and distribution could neutralise its low emission advantages.

This is particularly apparent when considering the growing distances between production and use, the demanding production processes and the upcoming worldwide market for LNG (liquefied natural gas).

Aim

This paper aims to analyse and illustrate the future GHG emissions of the whole process chain of natural gas (indirect emissions) to be supplied to the German border over the next 2 decades. This should allow the comparison of total GHG emissions (indirect and direct) of natural gas with the GHG emissions of other fossil fuels. By considering likely changes in gas origin as well as dynamic changes in the infrastructure and technology of gas production, processing and transport until 2030, all relevant factors are included.

The study focuses on the emissions of Russian natural gas as Russia is already, and will be in the future, the most important gas supplier to the German and European gas markets.

Results and Discussion

The analysis illustrates a significant change in the gas supply over the next two decades. The EU Gas Fields are in decline and it is predicted that these will run dry. In parallel the share of Russian and Norwegian natural gas, and also the levels of LNG production (e.g. from Algeria or Egypt), will increase. Although the potential for GHG emissions tends to grow as a result of greater transport distances and demanding production and processing activities, high investment in necessary mitigation options (e.g. through replacing older and inefficient technology; updating to state-of-the-art technology) may neutralise the increase.

The overall result of these counteracting trends will be to decrease GHG emissions, in a range of around 12% per TJ of direct emissions of natural gas, depending on the level of investment in the modernisation of the Russian gas infrastructure and the improvements of the LNG process. In the two given scenarios the indirect emissions of the natural gas used in Germany will decrease from about 23 million t CO2-eq (2005) to 19.5 or 17.6 million t CO2-eq in the year 2030. In spite of a significant higher gas consumption the emissions are reduced in the first scenario due to technical modifications. In the second scenario the emission reduction is based on the lower gas consumption.

Conclusions

At present, the indirect GHG emissions of the natural gas process chain are comparable to the indirect emissions produced by oil and coal. The emission trend of the natural gas process chain will markedly decrease if the mitigation options are followed consistently. However, in order to ensure the long-term security of natural gas supply for future decades, a high level of investment is essential. With regard to future emissions, the best available technology and, therefore, that which is most economically feasible in the long term, should be used. Under these conditions natural gas — as the fossil fuel with the lowest levels of GHG emissions — can play a major role in the transition to a renewable energy supply for the future.

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Correspondence to Stefan Lechtenböhmer.

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Dies ist die zweite Folge der Beitragsserie ‘Energie und Umwelt’ (Krewitt 2007)

Ein Erratum zu diesem Beitrag ist unter http://dx.doi.org/10.1007/s12302-008-0017-1 zu finden.

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Lechtenböhmer, S., Dienst, C. Treibhausgas-Emissionen zukünftiger Erdgas-Bereitstellung für Deutschland. Umweltwiss Schadst Forsch 20, 133–144 (2008). https://doi.org/10.1065/uwsf2008.03.241

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Schlagwörter

  • Energie und Umwelt
  • Erdgas, Förderung
  • Erdgas, Prozesskette
  • Erdgas, Russland
  • Erdgas, Transport
  • Methanemissionen
  • Treibhausgasemissionen, Energiebereitstellung

Keywords

  • Energy and environment
  • energy supply
  • GHG-emissions
  • methane emissions
  • natural gas transport
  • natural gas
  • process chain, natural gas production
  • Russian natural gas