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Infoblatt Liquefied Natural Gas (LNG)


In der Erdgasanlage in Kollsnes (Norwegen) wird der umweltfreundliche Kraftstoff LPG gewonnen. (Linde)

Herstellungsverfahren, Transportmöglichkeiten und Bedeutung von LNG

Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach Erdöl und der damit einhergehenden Verteuerung des Rohstoffs wird auf dem Feld der fossilen Brennstoffe in vielen Staaten die Nutzung von Erdgas zur Energiegewinnung forciert. Mit einem prognostizierten Nachfrageanstieg von 2002 bis 2025 um über 70 % stellt Erdgas die Primärenergiequelle mit den höchsten Wachstumsraten dar. Doch birgt diese Entwicklung gewisse Probleme und Einschränkungen in sich, da der Transport von Erdgas an Pipelines gebunden ist. Ferner haben nicht zuletzt die Streitigkeiten um Gaslieferungen zwischen Russland und der Ukraine bzw. Weißrussland Ende 2005 und Ende 2006 insbesondere für Europa gezeigt, inwiefern sich die Abhängigkeit von einem einzigen Lieferanten negativ auswirken kann. Um weite Transportwege zu überbrücken sowie die Zahl möglicher Lieferanten zu streuen, setzt man daher verstärkt auf den Pipeline-unabhängigen Transport via Tankschiff, der durch die Verflüssigung des Erdgases zu Liquefied Natural Gas (LNG) möglich wird.

Herstellungsverfahren

Ab einer Temperatur von etwa -163 °C ändert Erdgas seinen Aggregatzustand und wird flüssig. Damit geht gleichzeitig eine Verringerung des Volumens um das 600fache einher. Bezogen auf eine Gewichtseinheit hat LNG einen um etwa 31 % höheren Heizwert als Öl.
Um die notwendige Abkühlung zu erreichen, bedient man sich verschiedener Verfahren. Allen Prozessen ist gemein, dass die Verflüssigung des Erdgases über Wärmetauscher stattfindet, die von den jeweils eingesetzten Kühlmitteln durchflossen werden. Anschließend werden diese Kühlmittel durch Kompressoren verdichtet und dann mittels Meerwasserkühlern wieder abgekühlt. Je nach Prozess können auch zusätzliche Schritte zur Aufbereitung des Kühlmittels notwendig werden. Als Kühlmittel kommen u. a. Propan, Ethylen und Methan zum Einsatz. Innerhalb des Prozesses kann ein einziges Kühlmittelgemisch (einfacher Gemischkreislauf, auch Single Flow Mixed Refrigerant Process – SFMRP) oder eine Kaskade von Kühlkreisläufen mit drei Kühlmitteln, die pro Kühlmittel zu einer dreistufigen Abkühlung führen (klassischer Kaskaden-Prozess, auch Classical Cascade Process – CCP), eingesetzt werden. Die fortschrittlichste und gleichzeitig effizienteste Methode ist im Mixed Fluid Cascade Process (MFCP) zu sehen, in der drei Kältemittelgemischkreisläufe zum Einsatz kommen. Mit ihr können durch eine einzige Verflüssigungsanlage Kapazitäten von bis zu 8 Millionen Tonnen LNG pro Jahr erreicht werden, während dies bei den anderen Produktionsverfahren nur durch kostenaufwendige Modifikationen möglich wäre.
Dem Verflüssigungsprozess folgt die Verschiffung des LNG mittels Tanker zum Zielhafen. Dort wird das verflüssigte Gas in einem schrittweisen Prozess bis zur Normaltemperatur erwärmt, so dass es seinen ursprünglichen Aggregatzustand wieder annimmt und in das Gasnetz eingespeist werden kann.

Transportmittel

Die zum Transport des LNG notwendigen Tankschiffe benötigen besondere Eigenschaften, da das LNG kontinuierlich gekühlt werden muss, damit es nicht zu einer Volumenausdehnung kommt. Generell stehen dazu zwei Konzepte zur Verfügung, Moss-Rosenberg- und Membrantanker.

  • Signifikant für die Moss-Rosenberg-Tanker sind die sphärischen Laderäume für das verflüssigte Erdgas. Es handelt sich hierbei um Aluminiumkugeln mit einem Durchmesser von bis zu vierzig Metern. Schon eine Wanddicke von 4 cm ist ausreichend, um die nötige Stabilität der Tanks zu erreichen und zusammen mit der Isolierung die Temperatur von -163 °C während des gesamten Transports aufrecht zu erhalten.
  • Membrantanker hingegen bestehen nicht aus einer einzigen Hülle, sondern werden in Sandwichstruktur gebaut. Von innen nach außen bestehen die Tankwände aus einer 0,7 bis 1 mm dicken Metallmembran zur Abdichtung, gefolgt von einer Isolierschicht aus Sperr- oder Balsaholz, die wiederum abschließend von einer weiteren Isolierschicht aus Aluminium, Glasfaser oder Polyurethan überzogen ist. Dieses Konzept setzt sich immer stärker durch, da Membrantanker bis zu 8 % mehr LNG als Moss-Rosenberg-Tanker befördern können. Außerdem können solche Schiffe aufgrund ihrer stark an einen herkömmlichen Tanker angelehnten Bauweise in einem Standardprozess hergestellt werden, der weniger Zeit in Anspruch nimmt.

Beide Tankertypen werden dabei mit Dampfturbinen angetrieben, die ihren Kraftstoff direkt aus den Laderäumen beziehen. Zwar wird die Kühlkette durch die beschriebenen Isolationsmaßnahmen während der gesamten Überfahrt sichergestellt, doch verdampft trotzdem ein Teil des LNG. Dieses sog. Boil-off-Gas (BOG) wird dann dem Antrieb des Schiffes als Kraftstoff zugeführt. So können die derzeit eingesetzten 150.000 m³ fassenden Tanker autark betrieben werden. Mittlerweile werden jedoch Schiffe bis zu einer Größe von 250.000 m³ Fassungsvermögen geordert, deren Energiebedarf weitaus größer ist als das während des Transports entstehende BOG und die deshalb durch Dieselaggregate angetrieben werden. Daher installiert man eigens Verflüssigungsanlagen, um das Gas wieder in die Tanks zurückzuführen.

Bedeutung

Mitte der 1960er Jahre wurde mit dem Bau der ersten Verflüssigungs- sowie Verdampfungsanlagen die Produktion von LNG gestartet. Heutzutage macht das verflüssigte Gas etwa 25 % des gesamten international gehandelten Erdgases aus. Bei Steigerungsraten von jährlich 7 % wird sich das Verhältnis weiter zu Gunsten des LNG verschieben. Experten gehen ferner davon aus, dass der Zuwachs zukünftig sogar bei etwa 10 % liegen wird. Hinweise auf eine solch positive Entwicklung gibt die Tatsache, dass die Kapazitäten der Verdampfungsanlagen die der Verflüssigungsanlagen um fast das Doppelte übersteigen. Dies kann als Äquivalent einer sehr hohen Nachfrage gesehen werden.
Begünstigt wird diese Entwicklung durch den hohen Ölpreis und den Einsatz neuer Technologien im Produktions- und Transportbereich. Durch diese konnten in den vergangenen zehn Jahren die Kosten für den Verflüssigungsprozess um 35 bis 50 % und für den Tankerbau um 45 % gesenkt werden. Besonders für weit entfernte Zielorte ist der Transport von Erdgas via Tankschiff lohnenswert. Im Vergleich zu onshore-Pipelines ist LNG ab einer Entfernung von 3.800 km, im Vergleich zu offshore-Pipelines sogar schon ab 2.000 km die günstigere Alternative.
Derzeit (Stand 2007) gibt es im Bereich des LNG 15 Exportländer, angeführt von Katar mit 38,48 Mrd. m³. Auf den vorderen Plätzen folgen Malaysia (29,79 Mrd. m³), Indonesien (27,74 Mrd. m³), Algerien (24,67 Mrd. m³) und Nigeria (21,16 Mrd. m³). Insgesamt stieg der LNG-Export von 188,8 Mrd. m³ (2005) auf 226,5 Mrd. m³ (2007) an. Die Anteile an der Exportmenge dürften sich allerdings in Zukunft verschieben, da weitere Staaten, darunter der Iran mit den zweitgrößten Erdgasvorkommen weltweit, auf den Markt drängen. Auch in Europa partizipiert man mittlerweile am Handel mit LNG. Ende 2007 legte der erste Tanker mit Gas aus dem Snøhvit-Feld im norwegischen Hammerfest ab. Die Jahresproduktion soll bei einer Kapazität von 5,67 Mrd. m³ LNG liegen.
Auf Seiten der Importeure sticht Asien heraus. Gut 65 % der gesamten LNG-Produktion wurden 2007 nach Japan (88,82 Mrd. m³), Südkorea (34,39 Mrd. m³), Taiwan (10,92 Mrd. m³) sowie Indien (9,98 Mrd. m³) und China (3,87 Mrd. m³) geliefert. Weitere Großabnehmer sind Spanien (24,18 Mrd. m³), die USA (21,82 Mrd. m³) und Frankreich (12,97 Mrd. m³).



Quellenangaben:
Quelle: Geographie Infothek
Autor: Kristian Uhlenbrock
Verlag: Klett
Ort: Leipzig
Quellendatum: 2006
Seite: www.klett.de
Bearbeitungsdatum: 29.05.2012


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