Erdgas Ratgeber
1. Geschichtliche Fakten rund um Erdgas
2. Physikalische und chemische Eigenschaften von Erdgas
4. Bildung: So entsteht Erdgas
6. Gewinnung und Herstellung von Erdgas
8. Umweltauswirkungen von Erdgas
Sowohl für den privaten Gebrauch als auch für den gewerblichen Einsatz nutzen wir Rohstoffe, die uns unsere Erde und zur Verfügung stellt. Ein typisches Beispiel für solche Ressourcen stellt das Erdgas dar, das auch gerade aktuell durch mediale Berichte ein wichtiges Schwerpunktthema wurde, da es nach wie vor ein essenzieller Teil unserer Versorgungssicherheit ist.
Doch was ist Erdgas eigentlich genau? Welche wertvollen, aber gegebenenfalls auch bedenklichen Eigenschaften besitzt das Erdgas? Und wie kann dieser Stoff gewonnen werden? Bestehen bestimmte Regelungen, wie man den Stoff gefahrlos exploriert, transportiert und einsetzt? Wir von Compur Monitors haben für Interessierte diesen ausführlichen Ratgeber erstellt. Sollten noch Fragen bestehen, bieten wir selbstverständlich kompetente und konkrete Beratung.
1. Geschichtliche Fakten rund um Erdgas
Gut zu wissen: Auch wenn viele Menschen meinen, dass das Entstehen von Erdgas ein konstanter Prozess sei, sind Entstehungsprozesse rund um Erdgasvorkommen unseres Planeten bereits abgeschlossen. Das Erdgas, das wir heute nutzen, entstand vor Millionen von Jahren. Schätzungen besagen: zwischen 15 Millionen und 600 Millionen Jahren. Wir verbrauchen heute also uralte Rohstoffe deren Vorkommen auch begrenzt sind.
Auch wenn Erdgas schon Millionen von Jahren alt ist – der Zeitraum der wirtschaftlichen Nutzung des Gases durch den Menschen fällt vergleichsweise gering aus. Erste Bohrungen zur Gewinnung von Erdgas sollen schon etwa im dritten Jahrhundert vor Christus stattgefunden haben. Chinesische Arbeiter hatten den Plan, Erdgas als Energiequelle einzusetzen, um z. B. Salzsiedepfannen zu befeuern. Der Start der kommerziellen Erdgasgewinnung durch Amerika, traditionell ein etabliertes Gasförderland, war im 19. Jahrhundert. Es entstanden erste Erdgasgesellschaften und Pipelines.
Deutschland startete die Nutzung von Erdgas als fossilem Energieträger erst gegen Beginn der 1960er Jahre.
2. Physikalische und chemische Eigenschaften von Erdgas
Erdgas: wertvolles Gemisch unter der Erdoberfläche
Nimmt man Erdgas unter die Lupe, ist bereits der Name Programm. Denn die zwei Bestandteile der Bezeichnung Erdgas geben bereits Aufschluss darüber, um was für eine Art von Stoff es sich handelt. Zum einen stellt Erdgas einen Stoff dar, der unter der Erdoberfläche lagert. Das kann sowohl der Boden des Festlandes als auch der Meeresboden sein. Diese Art des Vorkommens haben Erdgas und Erdöl miteinander gemeinsam. Das ist nicht überraschend, denn dem Entstehen von Erdgas und Erdöl liegen tatsächlich ganz ähnliche Prozesse zu Grunde.
Der zweite Bestandteil der Bezeichnung Erdgas, also Gas, beschreibt bereits den Aggregatszustand dieses wertvollen Stoffes: Erdgas liegt im gasförmigen Aggregatzustand vor. Wer aber meint, dass das unterirdisch vorkommende Erdgas ein einziger homogener Stoff sei, der irrt. Vielmehr handelt es sich bei Erdgas um ein Gasgemisch, wie das nächste Kapitel aus unserem Erdgas-Ratgeber beschreibt.
Die Mischung von Erdgas
Stoffgruppenzugehörigkeit von Erdgas:
Erdgas gilt als Naturgas (englisch: „natural gas“). Es ist ein Vertreter der der Kohlenwasserstoffe und somit ein organisches Gas. Das verdichtete Gas besitzt farblose und geruchlose Eigenschaften.
Chemische Eigenschaften von Erdgas:
Erdgas besteht aus Gemischen, die ganz unterschiedlich ausfallen können. Die jeweilige Zusammensetzung eines Erdgasvorkommens hängt besonders von der Fundstätte ab, und welche Entstehungsprozesse dort in prähistorischer Zeit tatsächlich abliefen.
Eines haben jedoch alle Vorkommen von Erdgas gemeinsam: Der Hauptbestandteil der chemischen Zusammensetzung ist der Gleiche, nämlich Methan. Dieser Vertreter aus der chemischen Stoffgruppe der sogenannten Alkane macht typischerweise einen Anteil zwischen etwa 70 und 99 Prozent des jeweiligen Erdgasgemisches aus. Das Methan bestimmt deshalb auch ganz besonders die Eigenschaften des Erdgases.
Erdgas enthält aber auch noch andere Bestandteile. Wechselnde Anteile von Butan, Ethan und Ethen, Pentanen und Propan charakterisieren die spezifischen Eigenschaften des vorliegenden Gemisches, das aber immer einen hohen Kohlenwasserstoffanteil aufweist.
Noch weitere Begleitstoffe sind in Erdgas enthalten. Ein ganz typischer Bestandteil von Erdgas ist Schwefelwasserstoff. Auch organische Schwefelverbindungen (Mercaptane) sind typisch. Je stärker das Erdgas riecht, umso höher der Gehalt dieser schwefelhaltigen Stoffe. Den vorhandenen Schwefel beseitigt man durch Entschwefelung, z. B. in einer Claus Anlage. Auch Stickstoff und Kohlenstoffdioxid sind typische Bestandteile von Erdgas.
Selbst Edelgase sind Bestandteile von Rohgas, also dem direkt aus der Erde gewonnenen Erdgas. Einen bedeutenden Vertreter solcher Edelgase stellt vor allem das Helium dar. Diese Edelgase bezeichnet man auch als Inertgase. Generell gilt: Je höher der Anteil der isolierbaren Edelgase wie Helium, umso hochwertiger das jeweilige Erdgasgemisch.
Physikalisch-chemische Eigenschaften von Erdgas:
Charakteristische Eigenschaften von Erdgas sind ein Siedepunkt zwischen -195 und -155 °C, die Dichte zwischen 0,7 und 1,0 kg/m³ und der Wert der Zündtemperatur zwischen 575 und 640 °C. Die UEG liegt bei 4,4 %. Die Wasserlöslichkeit von Erdgas ist vergleichsweise gering. Besondere Beachtung sollten Anwender der leichten Entzündlichkeit von Erdgas schenken. Durch den Kontakt von Erdgas und Chlor und Chlordioxid, Stickoxiden und Stickstofftrifluorid, Difluordioxid und Difluoroxid, aber besonders flüssigem Sauerstoff entstehen gefährliche Reaktionen. Das gilt auch durch Kontakt von Erdgas und Oxidatonsmitteln, z. B. Brompentafluorid, Chlortrifluorid und Iodheptafluorid.
3. Arten von Erdgas
Trockenes und nasses Erdgas: den Unterschied kennenlernen
Weil Erdgas ja ein gasförmiges Gemisch ist, überrascht es zunächst vielleicht, dass man trockenes und nasses Erdgas unterscheidet. Dennoch treffen Experten diese Unterscheidung, weil Erdgas als natürlich entstandene Mischung ganz unterschiedlich zusammengesetzt sein kann.
Nasses Erdgas besitzt einen besonders hohen Anteil von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Ethan oder Propan. Diese sind durch Druck leicht von einem gasförmigen zum flüssigen Zustand umwandelbar. Deshalb bezeichnet man solche Mischungen auch als nasses Erdgas. Auch dann, wenn Erdgas einen hohen Anteil von Wasserdampf besitzt, nennt man es nasses Erdgas.
Trockenes Erdgas besitzt solche verflüssigbare Elemente wie Wasserdampf und höhere Alkane weitaus weniger.
4. Bildung: So entsteht Erdgas
Erdgas entsteht unter der Erde. In dieser Abgeschlossenheit unter der Erde herrschen die entscheidenden Grundvoraussetzungen für seine Entstehung. Einerseits der Druck von schwerem Gestein und Erde und andererseits aber auch die Abgeschlossenheit von Luft sind die Grundlage seiner Entstehung. Diese Prozesse unterstützen zusätzlich hohe Temperaturen weit unter der Erde und die Existenz von Mikroorganismen. Die Entstehund von Erdöl folgt den selben Mechanismen.
5. Vorkommen von Erdgas
Unsere gesamte Erde besitzt – unabhängig vom jeweiligen Kontinent – Gasvorkommen. Berechnungen zeigen allerdings, dass unsere natürlich vorhandenen Gasvorkommen der Erde bereits bald erschöpft sein könnten. Einschlägige Schätzungen prognostizieren wenige Jahrzehnte. Alternative Energieträger sind deshalb das A und O.
Die höchsten Fördervolumen haben: Vereinigte Staaten von Amerika, Russland, Iran, Volksrepublik China, Katar und Kanada. Um Lastschwankungen und Bedarfsspitzen auszugleichen, sind unterirdische Speichereinrichtungen das probate Mittel, um aufbereitetes Erdgas aufzubewahren.
Bezüglich der Herstellung von sicherem und umweltfreundlichen Erdgas sind unterschiedliche Verfahren von Bedeutung. Der hohe Schwefelanteil des Erdgases, aber auch das im Gas vorhandene Kohlenstoffoxid sind durch Gaswäsche und Entschwefelung abzutrennen. Einige dieser Stoffe haben umwelttoxische Eigenschaften. Vor allem die Trocknung ist relevant, um gefahrlos und effizient universell einsetzbares Gas herzustellen. Wir unterscheiden Erdgastrocknung durch das Entziehen von Wasser, Erdgastrocknung als Absorptiontrocknung durch den Einsatz von Glycol, das ebenfalls den Entzug von Wasser durchführt und das Trocknen von Erdgas durch entwickeltes Molekularsiebe.
Die Methoden der Reinigung und Trocknung von Gas dienen besonders dem Zweck, ein Erdgas herzustellen, das einen konstant guten Brennwert bietet und das nicht durch harte Partikel oder Kondensation wertvolle Armaturen von Pipelines oder anderen Gerätschaften beschädigt.
6. Gewinnung und Herstellung von Erdgas
Prinzipiell unterscheiden wir zwei Formen der Gewinnung von Erdgas. Weil Erdgas und Erdöl nicht selten zusammen vorkommen, sind diese auch gemeinsam förderbar. Dann gilt das Erdgas natürlich ganz erfreuliches Nebenprodukt der eigentlichen Förderung von Erdölvorkommen aus der Erde. Oder natürlich Erdgasfelder, aus denen das wertvolle Gasgemisch direkt gefördert wird. Nach der Förderung des gasförmigen Rohstoffes sind spezielle Maßnahmen erforderlich.
Diese Methoden dienen dem Zweck, dass durch den Wechsel des Aggregatszustandes von Erdgas leichtere und auch günstigere Arten des Transports umsetzbar sind. Dies verwirklicht man durch unterschiedliche Methoden.
Druckbehälter komprimieren das Erdgas beispielsweise. Solches Erdgas bezeichnet man dann als CNG, das Compressed Natural Gas. Auch das Verflüssigen von Erdgas dient der Volumenreduktion. Dieses Verflüssigen geschieht entweder durch Kompression als auch durch Kühlung. Das jeweilige Gas bezeichnen Spezialisten dann als LNG, das Liquified Natural Gas. Durch besondere Prozesse kann man Erdgas in flüssige Kohlenwasserstoffe umsetzen und als Grundstoff für andere organische Verbindungen verwenden.
Diese ganzen Verfahren ermöglichen es unter anderem, das Erdgas nicht ausschließlich durch Pipelines weiterzuleiten. Ein besonderer Vorteil des komprimierten Erdgases und der verbundenen Reduzierung des Volumens: Es kann in Tankern transportiert werden
7. Einsatzfelder von Erdgas
Als fossiler Energieträger bietet Erdgas bezüglich einer umfassenden Vielfalt von Einsatzfeldern attraktive Optionen der Versorgung. Der klassische Einsatz von Erdgas betrifft natürlich den Bereich der Beheizung von Immobilien. Aber auch gewerbliche Fertigungsverfahren, deren Voraussetzung thermische Energie darstellt, sind durch Erdgas gut umzusetzen. Typische Beispiele sind Öfen von Bäckereien, industrielle Anlagen von Zement- oder Glaswerken, das Herstellen von Strom oder Produktionsprozesse aus der Schwerindustrie. Doch natürlich auch als Treibstoff hat sich Erdgas bewährt. Das betrifft sowohl die Schifffahrt als auch den Kraftfahrzeugverkehr. Raffinerien nutzen ebenfalls Erdgas als einfach zu handhabenden Energieträger. Gaskraftwerke die mit Erdgas betrieben werden sind besonders flexibel um Bedarfsspitzen abzudecken.
8. Umweltauswirkungen von Erdgas
Trotz seiner Eigenschaft als fossiler Brennstoff gilt Erdgas als relativ saubere Variante, weil es unsere gemeinsame Umwelt vergleichsweise wenig durch Kohlendioxid kontaminiert. Klassisches Heizöl stößt beispielsweise ein Viertel mehr CO2 aus als Erdgas. Auch bezüglich der Gewinnung punktet das Erdgas. Denn das gemeinsame Fördern von Erdöl und Erdgas verursacht weniger Emissionen und Energieverbrauch. Dies gilt aber nicht, wenn als eher neue Methode der Gewinnung das als umweltfeindlich verschrieene Fracking betrieben wird.
Erdgas selbst ist ein ungiftiges Gas. Außerdem gilt es als nicht wassergefährdender Stoff.
9. Erdgas und sicherheitstechnische Aspekte
Erdgas gilt als besonders leicht entzündlicher Stoff. Luft und Erdgas zusammen verursachen gefährliche Explosionen. Deshalb sind Sicherheitsstrategien bezüglich des fest verschlossenen Erdgasbehälters das A und O. Hohe Erdgaskonzentrationen verdrängen Sauerstoff. Auch dies müssen Sicherheitsfachkräfte berücksichtigen – etwa dann, wenn ein Erdgasaustritt erfolgte. Erstickungsgefahr!
Auch oben genannte Wechselwirkungen von Erdgas und beispielsweise Chlor und Flur, aber auch Oxidationsmitteln sind von Sicherheitsfachkräften unbedingt professionell und lückenlos einzuschätzen.
Rund um den Einsatz von Erdgas sind umfassende Sicherheitsmaßnahmen zu berücksichtigen. Diese betreffen unterschiedliche Bereiche eines Unternehmens. Auch dieser Erdgas-Ratgeber soll wesentliche Aspekte des sicheren Erdgas-Handlings darstellen.
Gasflaschen – der richtige Umgang
Ein wesentlicher Aspekt der sicheren Lagerung und Nutzung von Erdgas betrifft Gasflaschen und Tanks als klassisches Behältnis. Sowohl den Sicherheitskräften von Erdgas nutzenden Betrieben als auch den zuständigen Mitarbeitern müssen natürlich alle Vorschriften bestens bekannt sein. Gasbehälter sind außerhalb von Arbeitsräumen und geschützt vor mechanischer Einwirkung und Hitze aufzubewahren. Deren Ventile sind vorsichtig zu behandeln und bei Bedarf langsam zu öffnen. Nach dem Einsatz sind diese sorgsam und solide zu schließen. Umfüllen von Gas zwischen Behältern unbedingt vermeiden!
Fachgerechtes Lagern von Gasbehältern
Ein Großteil der technischen Schutzmaßnahmen bezüglich Gasflaschen betrifft deren Lagerung – grundsätzlich außerhalb von Arbeitsräumen. Die Behälter müssen senkrecht stehend, umfallsicher und absolut dicht sein. Gasflaschen und ähnliche Gasbehälter dürfen nicht Fluchtwege versperren. Der Raum sollte eher kühle Temperaturen bieten, unbedingt weniger als 50 Grad Celsius, und frei von Sonneneinstrahlung sein. Ventile sollten über zusätzliche Sicherung durch Schutzkörbe beziehungsweise -kappen verfügen. Konsequente Kontrolle dient als ebenfalls unverzichtbare Schutzmaßnahme. Das Vermeiden beziehungsweise frühzeitige Entdecken von Lecks und Austritt von Erdgas müssen Verantwortliche unbedingt umsetzen. Dies betrifft auch elektrische Aufladung oder ungünstige Erwärmung. Bei Verdacht auf eine Leckage gilt Berieselung durch kühles Wasser als probate Maßnahme, um etwaigen Explosionen vorzubeugen.
Bestimmungen rund um das Aufbewahren von Gasflaschen umfassen auch sogenannte Zusammenlagerungsbedingungen. Das betrifft – um Explosionen und Brände abzuwehren – vor allem oxidierende Gase und brennbare Stoffe. Unternehmen müssen auch einen hohen Abstand zwischen Gasbehältern, oxidierenden Materialien und Zünd- oder Wärmequellen sicherstellen.
Das strenge Zusammenlagerungsverbot von Erdgas und anderen gefährlichen Stoffen betrifft beispielsweise explosive und entzündliche Stoffe und Stoffgemische, oxidierende Stoffe, toxische, radioaktive, ätzende und andere gesundheitsgefährdende Stoffe, aber auch Lebensmittel und Futtermittel.
Das Aufbewahren und der Einsatz von Erdgas erfordern auch technische und personelle Schutzmaßnahmen. Aus Brandverhütungs- beziehungsweise Brandbekämpfungsgründen sind Feuerlöscheinrichtungen bereitzustellen. Brandschutzbeauftragte und Schulungen von Mitarbeitern sind unerlässlich, um Gefahren durch ausströmendes Erdgas abzuwehren. Solche Schulungen sind jährlich aufzufrischen – aufgrund der Bedeutung eines gut funktionierenden Schutzkonzepts bezüglich der Aufbewahrung und Nutzung von Erdgas, aber auch deshalb, um Wachsamkeit bezüglich der Gefahren durch Erdgas aufrechtzuerhalten.
Weil Erdgas und Luft ein explosionsfähiges Gemisch bilden können, muss die Bildung eines explosionsfähigen Gemisches strikt Unterbunden werden. Jegliche Arten von Zündquellen – etwa offene Flammen und Funken, Heizungen oder Elektrogeräte – sind aus dem Umkreis von Gasflaschen und anderen Gasbehältern zu verbannen. Es gilt selbstverständlich auch striktes Rauchverbot und Schweißverbot.
Druckgasflaschen dürfen ausschließlich geschulte und befugte Personen nutzen. Die Gefährdungsanalyse des Unternehmens beschreibt detailliert die potenziellen Gefahren durch Einsatz von Erdgas und stellt einen Flucht- und Rettungsplan auf, der auch die Fluchtwege und deren Kennzeichnung beschreibt. Als Personenschutz gegen gefährliche Auswirkungen von Erdgas dienen flammhemmende Kleidung und Sicherheitsschuhe. Ist aus den Behältern trotz aller Sicherheitsvorkehrungen Gas ausgetreten tritt der Alarmplan in Kraft.
Freisetzen von Erdgas
Strömt Erdgas aus, besteht Explosionsgefahr. Ein wichtiges Kriterium der Explosions- und Brandvermeidung stellt das Ausschließen von Zündquellen dar. Räumen der kontaminierten Bereiche und angrenzenden Areale ist verpflichtende Maßnahme. Warnhinweise sind zu befolgen. Personen dürfen den gefährdeten Bereich ohne korrekte Schutzausrüstung nicht betreten. Die nächsten Maßnahmen sind es dann, dass Sicherheitskräfte den weiteren Gasaustritt vermeiden und aktuelle Konzentration des freigesetzten Erdgases überwachen.
Sind Brände durch das Freisetzen von Erdgas entstanden, gelten als geeignete Löschmittel aufgesprühtes Wasser oder Trockenpulver. Noch unversehrte Gasbehälter sind ebenfalls durch Wassersprühstrahlen abzukühlen und idealerweise aus dem gefährlichen Bereich zu entfernen. Nach dem Verständigen der Feuerwehr erhalten Einsatzkräfte idealerweise sofort Informationen bezüglich bestehender geschlossener, offener oder beschädigter Gasflaschen.
Das Entsorgen von Erdgasbehältern
Erdgas gilt nach der AVV, der Abfallverzeichnis-Verordnung, als gefährlich. Entsprechend fachgerechte Entsorgung stellt Pflicht des Nutzers dar. Normalerweise sind leere Druckgasflaschen an den jeweiligen Lieferanten zurückzugeben. Das Vermeiden des Verwechselns von vollen und leeren Gasflaschen erfolgt durch entsprechende Kennzeichnung der Behälter. Rund um Umfüllstationen von Gas gilt Explosionsgefahr Zone II.
Vorschriften rund um das Nutzen von Erdgas
Zahlreiche Bestimmungen thematisieren das korrekte Handling von Erdgas. Typische Beispiele dafür sind: Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV), Arbeitsplatzkennzeichnung nach der ASR, DGUV (Vorschriften der Unfallversicherungsträger), diverse Bestimmungen der TRGS – technische Regelungen für Gefahrstoffe -, EH-GHS-Einstufung und Kennzeichnung, Störfallverordnung und noch andere Bestimmungen tangieren den Bereich Erdgas. Und selbstverständlich sind durch ein strategisch kluges Sicherheitskonzept auch versicherungstechnische Belange besser abzudecken. Unverzichtbar rund um das Entwickeln und Durchführen umfassender Schutzkonzepte: das Schulen von Mitarbeitern und das Bestellen von Sicherheitsexperten durch das Unternehmen.
10. Das Nachweisen von Erdgas
Ein guter Erdgas-Ratgeber sollte natürlich auch bezüglich des Nachweises von eventuell ausgetretenem Erdgas wertvolle Auskünfte bereitstellen. Es existieren ausgezeichnete Messgeräte, durch deren Einsatz diverse Vorkommen von Austritten von Erdgas feststellbar sind. Diese dienen als wertvolle Unterstützung bezüglich der Sicherheit – denn ein Austreten des typischerweise farb- und geruchslosen Erdgases wäre sonst nicht feststellbar.
Moderne Messgeräte – auch aus dem gut aufgestellten Sortiment von Compur Monitors – erkennen ausgetretenes Erdgas durch hoch spezifische funktionssichere Messtechnik. Diese ist leicht anzuwenden und schafft Klarheit. Ex – Messungen sind also wichtige Ergänzung der Sicherheitsvorkehrungen rund um Gefahren durch Erdgas. Compur Moniotrs bietet ein umfassendes Spektrum von bedarfsgerecht auswählbaren Optionen rund um das sichere Messen von eventuellen Gasaustritten. Einschlägige Kategorien sind stationäre Gasmessgeräte, selbstverständlich auch portable Messgeräte. Mehrgasmessgeräte und diskontinuierliche Gaswarngeräte ergänzen das Portfolio. Je nach Gerätschaft sind sofortige Gaswarnung aber auch das Detektieren von Lecks umsetzbar. Durch einfache Anwendung sind Messergebnisse auch vom Laien abzulesen.
A und O eines effizient und erfolgreich funktionierenden Schutzkonzepts rund um das nützliche, aber eben auch nicht ungefährliche Produkt Erdgas stellt das bedarfsgerechte Auswählen eines professionellen und – ganz besonders – präzise passenden Messgeräts dar. Durch das Team des Spezialisten Compur Monitors erhalten Interessenten ausführliche und konkrete Beratung.