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Zwei Fliegen mit einer Klappe

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Es klingt nach einem Tauschgeschäft im großen Maßstab: Durch die Einlagerung des Treibhausgases Kohlendioxid in marinen Gashydraten wollen Kieler Geoforscher zusätzliches Erdgas gewinnen. Ein Rohstoff, dem in der vieldiskutierten Energiewende noch eine entscheidende Rolle zukommen könnte.

Die Idee, Kohlendioxid in den Untergrund zu verfrachten, bevor es in die Atmosphäre gelangt, ist nicht neu. Dieses Verfahren allerdings mit der Rohstoffgewinnung zu verknüpfen – dieser Ansatz ist, zumindest in der Öffentlichkeit, weit weniger bekannt. Seit drei Jahren untersuchen Kieler Forscher zusammen mit mehr als 20 Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Programms SUGAR das Tauschgeschäft CO2 gegen Erdgas.

Welche Erkenntnisse in drei Jahren Forschungsarbeit gewonnen werden konnten, wann die SUGAR-Technologie tatsächlich Teil unserer Energieversorgung werden könnte und warum dabei auch viel von einem Japanischen Praxistest abhängt, darüber sprach planeterde mit Projektkoordinator Prof. Dr. Klaus Wallmann, Leiter der Forschungseinheit Marine Geosysteme am IFM-GEOMAR in Kiel.

Prof. Dr. Klaus Wallmann

Prof. Dr. Klaus Wallmann im Gespräch mit Journalisten. Foto: J. Steffen, IFM-GEOMAR

planeterde: Herr Prof. Wallmann, vielleicht könnten Sie zu Beginn kurz noch einmal erläutern, worum es bei SUGAR geht? Was sind die zentralen Ziele des Projekts?

Wallmann: Es geht darum, eine möglichst CO2-neutrale Technologie zu entwickeln, um aus den Methanhydraten zum einen Erdgas zu gewinnen und sie zum anderen aber auch dafür zu benutzen, CO2 aus Kohle- oder Erdgaskraftwerken dann wieder sicher am Meeresboden in den Hydraten zu speichern.

planeterde: Eine Art Austausch …

Wallmann: Ja, genau. Es geht darum, diesen Austauschprozess zu entwickeln. Es gibt im Wesentlichen weltweit drei verschiedene Ansätze, diese Gashydrate abzubauen. Ein Ansatz ist, in der Lagerstätte einfach den Druck zu verringern. Dadurch werden die Gashydrate instabil und zersetzen sich in Wasser und Erdgas, wobei das Letztere dann eben gefördert werden kann. Diese Technik wurde auch schon im Feld getestet – noch nicht offshore, sondern an Land, im Permafrostboden Kanadas (im Rahmen des Projekts MALLIC, Anm. d. Red.). Der zweite technische Ansatz ist der, dass man Kohlendioxid einsetzt. Das CO2 zersetzt dann die Methanhydrate im Untergrund und es wird eben Erdgas frei, das man fördern kann. Das Charmante an dieser Methode ist, dass man das CO2 auf diese Weise untertage als CO2-Hydrat speichern kann. Das Ganze wird nächstes Jahr auch im Feld getestet – wieder im Permafrostboden, dieses Mal in Alaska bei Prudhoe Bay.

Der dritte Ansatz schließlich ist der, den man ganz zu Anfang hatte und bei dem man einfach heißes Wasser in das Reservoir eingeleitet hat. Das wurde schon mal vor etwa acht Jahren getestet und geht im Prinzip auch. Wieder werden die Gashydrate zersetzt und das Erdgas frei. Allerdings ist die Methode energetisch sehr ungünstig, und die Förderraten sind sehr gering.

Brennendes Gashydrat

Brennendes Gashydrat – das bei seiner Zersetzung entweichende Methan kann entzündet werden. (Bild: MARUM)

planeterde: Sie haben sich bei SUGAR für die zweite Methode entschieden.

Wallmann: Exakt. Wir haben uns auf die Fahnen geschrieben, den CO2-Ansatz zu entwickeln. Da sind wir auch ein ganzes Stück weitergekommen. Im Rahmen der ersten Phase haben wir gesehen, dass wir am Ende eine Art Kombinationsansatz brauchen. Bei dem Verfahren, auf das wir jetzt in der zweiten Phase setzen werden, injiziert man auf der einen Seite über eine Bohrung superkritisches, also „warmes“ CO2 – möglicherweise versetzt mit bestimmten Polymeren, die den Zersetzungsprozess weiter beschleunigen – und über eine zweite Bohrung fördert man dann das Erdgas. An dieser zweiten Förderbohrung wird dann auch der Druck erniedrigt. Zusammengefasst stellt das Ganze eine Stimulation des Reservoirs dar, sowohl durch die Druckerniedrigung an der Förderbohrung als auch durch die Zufuhr von CO2, Wärme und eventuell Polymeren an der Injektionsbohrung. Die größten Herausforderungen dabei sind, dass die Förderraten hoch genug sind, damit es sich wirtschaftlich rechnet und dass man auch die Sicherheit gewährleistet, d.h. Leckagen vermeidet.

planeterde: Apropos Wirtschaftlichkeit: Hat die derzeitige Diskussion rund um die Energiewende Einfluss auf Ihre Arbeit? Oder anders gefragt: Spüren Sie bei Ihrer Arbeit, auf Konferenzen, im Umgang mit Industriepartnern und Unternehmen, dass sich in diesem Bereich gerade einiges tut?

Wallmann: Schon. Es gibt in der ganzen Energiedebatte vor allem einen Konsens, nämlich den, dass wir mehr Erdgas brauchen. Das ist etwas, was alle sagen, von Greenpeace bis zur Industrie. Wir brauchen mehr Erdgaskraftwerke, sowohl in Deutschland als auch weltweit. Weil diese Kraftwerke eben Strom zu relativ günstigen Preisen erzeugen können und dabei nur halb so viel CO2 emittieren wie Kohlekraftwerke. Außerdem sind sie sehr viel flexibler. Erdgaskraftwerke kann man sehr leicht hoch- und runterfahren, wodurch sie sehr gut kompatibel mit den Erneuerbaren Energien sind. Aus diesen Gründen will man hin zu mehr Erdgaskraftwerken, und die Frage ist dann natürlich: Wo kriegen wir das Erdgas her? Und genau da sind die Gashydrate natürlich eine große Zukunftsoption.

planeterde: Wie weit verbreitet ist denn diese Erkenntnis? Wie sieht man in anderen Ländern diese Option?

Wallmann: Viele Leute sehen in den Gashydraten einen wichtigen Energieträger, als zukünftige Erdgasressource. Es gibt im  Moment enorme Anstrengungen, an diese Gashydrate heranzukommen. Da gibt es weltweit vor allem zwei „Hotspots“: Südostasien und Nordamerika. In Südostasien sind es zum Beispiel die Japaner, die schon etwa eine halbe Milliarde Euro investiert haben, um ihre Gashydratvorkommen zu erkunden. Nächstes Jahr werden sie auch den ersten Offshore-Produktionstest mit Druckentlastung durchführen. Außerdem investieren auch China, Indien, Südkorea und Taiwan hohe Summen. Selbst Länder wie Vietnam, die eigentlich eher weniger Geld zur Verfügung haben, nehmen hunderte von Millionen Euro in die Hand. Der Grund ist einfach: Zurzeit ist man in Südostasien bei der Gasversorgung noch auf relativ teures Flüssiggas angewiesen, das importiert werden muss. Die genannten Länder haben aber eben alle sehr große Gashydratvorkommen im Offshore-Bereich. Da liegt es einfach nahe, sich das einmal genauer anzuschauen.

planeterde: Greift man dort auf Wissen zurück, das im Rahmen von SUGAR schon erarbeitet wurde? Und sind Sie dort in Zukunft in irgendeiner Form beteiligt?

Wallmann: Also wir machen eine ganze Reihe Workshops zusammen – mit den Japanern zwei, mit den Indern auch. Jetzt im nächsten Monat kommen die Taiwanesen zu uns zu Besuch; mit denen haben wir uns auch schon in Taiwan getroffen. Wir sind schon sehr viel in Südostasien unterwegs. Und die schauen sich das sehr genau an. Gerade auch Indien hat ein großes Interesse an den SUGAR-Technologien und überlegt auch, den Gashydratabbau mit CO2-Speicherung zu kombinieren. Da gibt es sehr viele Kooperationsprojekte.

Gashydrate weltweit

Weltweite Verteilung bestätigter sowie vermuteter Offshore-Gashydratvorkommen (Grafik: US Gov/USGS)

planeterde: Es soll ja bei unserem Gespräch auch um so eine Art Zwischenfazit gehen. Vor zwei Jahren hatten wir bereits miteinander gesprochen. Damals war das Projekt noch relativ jung. Nun ist die erste knapp dreijährige Projektphase vor kurzem abgeschlossen worden. Was ist aus Ihrer Sicht gut gelaufen und wo haben sich vielleicht neue Herausforderungen ergeben, mit denen Sie zu Beginn noch nicht gerechnet haben?

Wallmann: Sehr gut gelaufen ist der ganze Explorationsbereich, also das Entwickeln von Techniken, mit denen man die Gashydrate im Feld aufspüren und dann auch im Untergrund vermessen kann. Diese Techniken haben wir auch auf einer ganzen Reihe von Expeditionen angewandt – etwa im Schwarzen Meer und vor Neuseeland. Außerdem haben wir auch bei den Technologien zum Abbau eine ganze Reihe von Fortschritten gemacht. Das spielt sich aber eben bisher eher im Labormaßstab und am Computer ab, d.h. es gibt Computermodelle und Laborexperimente. In diesem Bereich haben wir fast von 0 angefangen in der ersten Phase; da gab es nicht sehr viele Vorarbeiten in Deutschland. Hier haben wir sehr gute Ansätze geliefert, die wir aber jetzt auch weiterentwickeln müssen. Einen Bereich, den wir bisher nicht genug bearbeitet haben, ist der der Bohrtechnik. Dies könnte der Schwerpunkt einer zweiten Projektphase sein und durch ein neues Teilprojekt abgedeckt werden, bei dem Firmen und akademische Einrichtungen in Deutschland dabei sind, die etwas von Bohr- und Fördertechnologien verstehen.

planeterde: Gibt es auch Themen, die Sie nicht weiter behandeln werden. Vielleicht weil sie sich als Sackgasse herausgestellt haben?

Wallmann: Was wir in der zweiten Phase nicht fortsetzen werden, sind die Arbeiten zum Gastransport. Wir haben herausgefunden, dass dieser Ansatz, den wir uns anschauen wollten – das Erdgas in einer Form von Pellets zu transportieren – wahrscheinlich wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig ist. Die Technik mit den Pellets ist machbar; wir haben sie auch optimiert. Aber es gibt eben alternative Techniken wie zum Beispiel die Verwendung von komprimiertem Gas oder auch die Gasverflüssigung im kleineren Maßstab, die wahrscheinlich wirtschaftlicher sind.

planeterde: Ein anderer Punkt, den Sie vorhin neben der Wirtschaftlichkeit angesprochen haben, ist der Sicherheitsaspekt. Gerade die CO2-Speicherung ist in der Öffentlichkeit nicht unumstritten. Wie treten Sie da Sorgen und Bedenken entgegen? Anders gefragt: Wie stark widmen Sie sich dem Sicherheitsaspekt und in welcher Form?

Wallmann: Wir haben jetzt neben SUGAR ein zweites großes EU-Projekt auf die Beine gestellt, bei dem wir die Sicherheit der CO2-Speicherung im Meeresboden bewerten wollen. Das Projekt, das ebenfalls von mir koordiniert wird, nennt sich ECO2, hat ähnlich viele Partner wie SUGAR und auch ein ähnliches finanzielles Volumen. Im Rahmen dieses Projekts gehen wir den Fragen nach, unter welchen Bedingungen könnte CO2 aus dem Meeresboden wieder austreten, welche Effekte hätte das auf das Ökosystem und was geschieht bei einem solchen Austritt mit den Lebewesen am Meeresgrund. Wir entwickeln dazu auch Monitoring-Technologien, um die CO2-Speicher überwachen zu können und entwickeln für die EU Leitlinien für den Betrieb solcher Speicher.

planeterde: Das Projekt SUGAR geht ja eventuell bald in die zweite Projektphase über. Lässt sich ungefähr abschätzen, wann die SUGAR-Methode tatsächlich eine Rolle in unserer Energieversorgung spielen wird?

Wallmann: Beginnen wird das Ganze vermutlich an Land. Und zwar dort, wo es ohnehin schon Öl- und Gasinfrastukturen gibt wie z.B. im eingangs erwähnten Prudhoe Bay in Alaska. Es könnte starten als „Beiwerk“ zu kommerzieller Öl- und Gasförderung. Beispiel Prudhoe Bay: Dort fördert man ohnehin Erdgas aus einer konventionellen Quelle, welches Kohlendioxid enthält, das man abscheiden muss. Normalerweise wird das Gas einfach in die Atmosphäre entlassen, was natürlich nicht gut für die Umwelt ist. Dort hat man sich also gesagt: Ok, wir haben ohnehin das CO2 vor Ort und in ein paar Meilen Entfernung diese Gashydratvorkommen - lasst uns doch mal schauen, ob wir das CO2 nicht sinnvoll einsetzen können, um zusätzlich Erdgas aus den Gashydraten zu gewinnen. Diese Art der Gashydratgewinnung – in kleinem Maßstab begleitend zu ohnehin vorhandenen Öl- und Gasaktivitäten – könnte meines Erachtens noch in diesem Jahrzehnt losgehen. Der nächste Schritt wäre dann „Offshore“. Auf hoher See gibt es viel mehr Gashydrate. Dort ist das Potenzial sehr viel größer, aber auch die technischen Herausforderungen sind sehr viel größer. Was das betrifft, wird sehr viel von dem bereits von mir erwähnten Feldtest abhängen, den die Japaner nächstes Jahr durchführen wollen. Wenn der erfolgreich ist, dann werden sehr viele Länder noch sehr viel mehr Geld als bisher in diese Forschung investieren. Dann könnte es irgendwann im nächsten Jahrzehnt losgehen. Scheitert der Feldtest jedoch, dann wird es wohl länger dauern.

planeterde: Was heißt das für die Energieversorgung in Deutschland?

Wallmann: Also hier ist das Problem, dass es in Deutschland keine Gashydrate gibt. Nord- und Ostsee im deutschen Sektor sind zu flach. Von Deutschland aus gesehen sind die nächsten Vorkommen im Schwarzen Meer und vor Norwegen. Vor allem im Schwarzen Meer gibt es sehr große Gashydratvorkommen. Dort hat sich meines Wissens auch bereits ein rumänisches Unternehmen eine Lizenz gesichert, um im Georgischen Sektor des Schwarzen Meers Gashydrate abzubauen. Meine Vermutung geht dahin, dass es, wenn alles gut läuft, im nächsten Jahrzehnt, also in den 20er Jahren im großen Maßstab losgehen könnte. Realistischer ist es aber wahrscheinlich, hier noch einmal 10 Jahre draufzulegen.

planeterde: Herr Prof. Wallmann, vielen Dank für dieses Gespräch.


Mehr Informationen zum Projekt SUGAR finden Sie auf der Projektwebsite des IFM GEOMAR und auf den Seiten des GEOTECHNOLOGIEN-Programms.

Mehr zum Projekt ECO2 und zu Sicherheitsaspekten der marinen CO2-Speicherung finden Sie hier.

TM, iserundschmidt 06/2011

Verweise
Artikel