Kontrafunk aktuell vom 14. Dezember 2023

Heute soll es im Technikcheck um den energetischen Mehraufwand für den Erdgasversand als LNG gehen. Sehr vereinfacht gesagt, wird das Gas zunächst von der Außentemperatur, um die 25°C auf seine Siedetemperatur von -161,5°C abgekühlt. Dazu muß man ihm Energie entziehen und zwar etwa 115 kWh je Tonne Methan. An dieser Stelle ist das Methan immer noch gasförmig, so wie Wasser immer noch flüssig ist, wenn es beim Kochen die 100°C erreicht hat, es müssen noch mal 140 kWh je Tonne raus, damit sich das Methan verflüssigt. Erreicht wird das mit einer Kaskade von Wärmepumpen, man steckt also Elektroenergie rein, um die Wärme aus dem System herauszupumpen. Dieses Pumpen von Wärme von kalt nach warm verletzt eigentlich den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, denn es verringert die Unordnung der Welt (gemessen als Entropie), die eigentlich nur zunehmen kann. Das weiß jeder, der schon mal ein aufgerolltes Kopfhörerkabel nach 20 Minuten wieder aus der Hosentasche geholt hat. Man muß deshalb gleichzeitig hochwertige Energie (mit niedriger Entropie), also mechanische bzw. elektrische Energie in hochentropische Wärme umwandeln, damit die Entropiebilanz am Ende aufgeht.

Die Wirksamkeit von Wärmepumpen ist nicht, wie man immer mal wieder hört, unabhängig von der zu überwindenden Temperaturdifferenz, vielmehr läßt sich diese Abhängigkeit, genau wie bei einer Dampfmaschine, sauber aus dem 2. Hauptsatz ableiten. Für einen texanischen Sommertag mit 35°C und die genannte Siedetemperatur von -161,5°C ergibt sich ein Hebel von höchstens 1,6. Man braucht also theoretisch 255 kWh/1,6 = 160 kWh Elektroenergie, um 1 t Methan zu verflüssigen. Das setzte aber eine perfekte Maschine voraus, die wir leider nicht haben, alles zusammengenommen können wir optimistisch einen Bruttowirkungsgrad von 25 % unterstellen, d.h. für die Verflüssigung des Methans müssen wir je Tonne Gas für 640 kWh abzweigen. Bezogen auf den Brennwert unseres Erdgases sind das etwa 4 %. Das setzt allerdings voraus, dass man auf allen Ebenen viel Geld in die jeweils beste Technologie investiert. Davon ist in Ländern, die in der Position sind, Millionen Tonnen von überflüssigem Gas in die ganze Welt zu verschiffen, eher nicht auszugehen. In Texas, Katar oder Algerien wird man im Zweifelsfall eher etwas weniger fancy investieren und dafür mehr Gas verfeuern, die effizientesten LNG-Terminals stehen in Australien. In der Realität findet man alle möglichen Werte von 5 bis 15 % Aufwand für die Verflüssigung. Die freigesetzte Wärme könnte man eigentlich sogar nutzen. Allerdings handelt es sich um ausgemacht schwachbrüstige Wärme, die bestenfalls für Fußbodenheizungen zu gebrauchen wäre. Das Interesse daran hält sich aber an der texanischen Golfküste und in Katar in Grenzen, diese Wärme wird also, außer vielleicht in Sibirien, weggeworfen, d.h. an Luft oder Wasser abgegeben.  

Zum Transportaufwand. Moderne LNG-Tanker werden mit dem eigenen Gas angetrieben, das durch den unvermeidlichen Wärmezufluss ohnehin verdampft. Damit kommt man nicht so schnell voran – etwa 12 Knoten, aber braucht dafür keinen zusätzlichen Treibstoff. Je tausend Seemeilen braucht man so für einen Roundtrip etwa eine Woche. Jeden Tag verdampfen bei den großen Pötten 0,1-0,17 % der Gesamtkapazität, aus Freeport/Texas sind das 3-5 % Verlust, aus Katar 4-6 %.

Die Schattenseite der sparsamen Fahrweise sind die langen Reisezeiten. Um wirklich jede Woche einen vollen Tanker liefern zu können, müssen auf der Strecke nach Freeport ständig fünf Großschiffe unterwegs sein, nach Katar sieben. Aus Australien wird uns genau deshalb kein LNG geliefert, es sei denn, natürlich, wir zahlen mal eben das Zehnfache des Weltmarktpreises. Um die Leistung einer Pipeline wie Nordstream I mit 1700 GWh/d mit Erdgas aus Katar zu ersetzen, bräuchte es mindestens 11 FSRU und 77 Tanker. Die Verdampfungsseite ist einfacher. Man muss Energie zuführen, um das Methan wieder zu verdampfen und auf Raumtemperatur aufzuwärmen. Diesmal ist es die richtige Richtung, die Sache läuft daher von allein und mit einem Wirkungsgrad von nahe 100 %. Da alle FSRU und auch die stationären Empfangsstationen dicht am Meer liegen, nimmt man einfach Meerwasser und schickt es durch Wärmetauscher, um das Methan zu verdampfen und aufzuheizen.  

Um eine Tonne Methan von LNG in Pipelinegas zu verwandeln, muß man 50 m3 Meerwasser um 5°C abkühlen. Für jede Tankerfüllung braucht es also 4 Millionen m3 Meerwasser. Das ist eine Menge Holz, aber Ost- und Nordsee werden diese Abkühlung aushalten, zumal der Mensch sonst eher dazu neigt, Gewässer unnötig zu erwärmen. Nimmt man alle Aufwendungen zusammen, so ist für LNG mit einem Energieaufwand für den Transport von 10 – 25 % der transportierten Energie zu rechnen. Die große Bandbreite ergibt sich aus den sehr unterschiedlichen Transportwegen und technischen Standards. Der Stand der Technik erlaubt es, diese Kosten zu minimieren, treibt aber im Gegenzug die Investitionskosten nach oben. 

Zum Vergleich: Die Kompressorstation Portovaya, die das Erdgas von St. Petersburg nach Lubmin drückte, hatte eine mechanische Dauerleistung von 250 MW, wofür man die dazugehörigen Gasturbinen mit etwa 750 MW füttern muß. Das sind 1,1 % der geförderten Menge von 1'700 GWh/d. Nimmt man für den Antransport aus den Weiten Westsibiriens noch mal die dreifache Entfernung dazu, kommt man auf insgesamt 4-5 %, Gas; aus den Nordseefeldern natürlich entsprechend weniger. Energetisch braucht LNG also zwischen 5 % und 20 % mehr Aufwand für den Transport zum europäischen Verbraucher als Pipelinegas aus Westsibirien, da der größte Anteil aus Texas und Katar kommt sind +15 % sicher eine faire Schätzung. Das klingt nicht viel, macht aber für Deutschlands Gasbedarf allein immerhin 150 TWh aus und verursacht damit zusätzlich CO2-Emissionen von 30 Millionen Tonnen pro Jahr, also etwa so viel wie die Abschaltung der letzten 3 AKW. Nicht schlimm, würden die Grünen hier sagen.