Erdgas-Entstehung, Zusammensetzung & Verwendung

Erdgas ist ein brennbares Gas, das hauptsächlich aus hochentzündlichem Methan besteht. Weitere Bestandteile sind je nach Gasart Ethan, Propan, Butan und Ethen. Erdgas wird insbesondere zur Heizung und als Wärmelieferant in Gebäuden und Fabriken genutzt. Durch die geringen Verunreinigungen verbrennt Erdgas generell gegenüber anderen fossilen Brennstoffen sauberer. Trotzdem verursachen Förderung, Transport und Verarbeitung eine signifikante Freisetzung von Treibhausgasen (sog. "Methanschlupf").

Weitere Nebenbestandteile von Rohgas können je nach Lagerstätte Schwefelwasserstoff (häufig zwischen 0 % und 35 %), der durch Entschwefelung des Erdgases entfernt wird, Stickstoff (häufig zwischen 0 % und 15 %, in Extremfällen bis zu 70 %), Kohlenstoffdioxid (häufig zwischen 0 % und 10 %) und Wasserdampf sein. Rohgas mit einem bedeutenden Schwefelwasserstoff-Gehalt wird Sauergas genannt. Zudem kann es einen erheblichen Gehalt an stark riechenden organischen Schwefelverbindungen enthalten.

Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser müssen mit Verfahren wie der Gaswäsche zunächst abgetrennt werden, da sie zum Teil giftig sind, zu Umweltschadstoffen (beispielsweise Schwefeldioxid) verbrennen, korrosiv wirken oder zu Hydratbildung neigen.

Erdgase, die bis zu 7 % Helium enthalten, sind von besonderer Bedeutung, da sie zur Heliumgewinnung genutzt werden können. Neben den genannten Gasen kann Rohgas auch etwas elementaren Schwefel (einige Gramm pro Kubikmeter) und Quecksilber (wenige Milligramm pro Kubikmeter) enthalten. Auch diese Stoffe müssen zuvor abgetrennt werden, da sie Schäden an der Fördereinrichtung hervorrufen.

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Erdgas ist ein brennbares, farb- und in der Regel geruchloses Gas mit einer Zündtemperatur von rund 600 °C. Es besitzt eine geringere Dichte als Luft. Zur vollständigen Verbrennung von 1 Kubikmeter Erdgas werden ungefähr 10 Kubikmeter Luft benötigt. Bei der Verbrennung entstehen als Reaktionsprodukte im Wesentlichen Wasser und Kohlenstoffdioxid. Daneben können noch geringe Mengen Stickoxide, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Staub entstehen.

Die Anforderungen an Brenngase für die öffentliche Gasversorgung (bei 0 °C und 1013,25 mbar) werden von den technischen Regeln des DVGW-Arbeitsblattes G 260 definiert. Parallel hierzu bestehen aber auch europäische Regelungen zu den Anforderungen an Prüfgase nach der Europa-Norm DIN EN 437. Nach den Brenneigenschaften erfolgt eine Unterteilung in Gasfamilien und Gruppen.

Die 1. Gasfamilie umfasst wasserstoffeiche Gase. Sie werden in Stadtgase und Ferngase unterteilt. Die 2. Gasfamilie umfasst methanreiche Gase wie Erdgase, synthetische Erdgase und deren Austauschgase. Sie sind in die Gruppen L (low) und H (high) unterteilt. Die 3. Gasfamilie schließt Flüssiggase nach DIN 51622 ein. Für Sie gelten die Technischen Regeln Flüssiggas (TRF).

In Deutschland werden in der öffentlichen Gasversorgung im Wesentlichen Erdgase aus zwei Gruppen verteilt, die nach DVGW-Arbeitsblatt G 260 in Erdgase der Gruppen "H" und "L" unterteilt werden. Diese entsprechen in etwa den europäischen Prüfgasen "E" und "LL" nach der DIN EN 437.

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Erdgas wird in mehreren verschiedenen Kraftwerkstypen zur Stromerzeugung eingesetzt. Gasturbinenkraftwerke nutzen primär die mechanische Energie (Geschwindigkeit/Druck) des Verbrennungsgases über eine Turbine mit angeschlossenem Generator zur Stromerzeugung aus. Sie zeichnen sich u.a. durch ihre Schnellstartfähigkeit aus, weshalb sie oft zur Abdeckung von kurzfristigen Bedarfsspitzen („Spitzenlast-Strom“) genutzt werden. Ihr Wirkungsgrad ist jedoch eher gering. Besser ausgenutzt wird der Brennstoff Erdgas in sog. Gas- und Dampfturbinen- (GuD-) Kraftwerken (bzw. Kombikraftwerk, engl. Combined Cycle Power Plant), bei dem auch die hinter der Turbine noch vorhandene thermische Energie (Wärme) des Verbrennungsgases in einem weiteren Dampfkreislauf zur zusätzlichen Stromerzeugung genutzt wird.

Die Verstromung von Erdgas nimmt im Energiewendesystem eine bedeutsame Rolle als Backup der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien ein. Denn Gaskraftwerke gewährleisten durch ihre hohe Flexibilität eine zuverlässige Energieversorgung auch, um Zeiten "kalter Dunkelflauten" vermeiden zu helfen. Um dieser Backup-Funktion gerecht zu werden, schätzt die Mitte 2018 veröffentlichte Leitstudie der Deutschen Energie-Agentur, dass diesbezüglich bis 2030 mindestens 54 Gigawatt zusätzliche Erdgas-Kraftwerksleistung benötigt werden. Zudem wird der Anteil an „grünem Erdgas“ deutlich zunehmen.

Erdgas kann aber auch zukünftig eine wichtige Rolle innerhalb der Energiewende spielen. Beispielsweise als Speicher. Künftige Anwendungsmöglichkeiten werden dabei beispielsweise die Umwandlung von Gas zu synthetischen Flüssigtreibstoffen („Gas-to-Liquids“) zum Einsatz im Transportsektor sowie die Wasserstoffgewinnung zur Umwandlung in Brennstoffzellen sein.

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Bei der Verbrennung von Braunkohle wird rund doppelt so viel Kohlendioxid bezogen auf den Energiegehalt wie bei der Verbrennung von Naturgas ausgestoßen. Dies liegt daran, da Erdgas vorwiegend aus Methan und geringeren Mengen anderer Kohlenwasserstoffe besteht. Bei der Verbrennung ensteht daher ein Gemisch aus Kohlendioxid CO₂ und Wasserdampf H₂O, weshalb die CO₂-Konzentration im Abgas geringer ist als im Fall der Kohle.

Werden die Brennstoffe zur Stromerzeugung eingesetzt, erhöhen sich die Kohlendioxidemissionen dem Kehrwert des Kraftwerkswirkungsgrads entsprechend. Wird zum Beispiel Braunkohle aus der Lausitz in einem Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 35 % verfeuert, entstehen pro Kilowattstunde elektrischer Energie dann 1,17 kg Kohlendioxid. Bei einem Erdgas-GuD-Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 60 % sind es hingegen nur 0,33 kg Kohlendioxid.

Die Kurzstudie von Aurora Energy Research hat im Auftrag von Zukunft ERDGAS im November 2018 die „Auswirkungen der Schließung von Braunkohlekraftwerken auf den deutschen Strommarkt“ untersucht. Würden fünf bzw. neun Gigawatt Braunkohlekraftwerksleistung abgeschaltet und neben Steinkohle- insbesondere durch Erdgaskraftwerke substituiert werden, so ließe sich für die Stromerzeugung eine CO₂-Minderung von knapp 43 Prozent im Vergleich zu den Emissionen des Jahres 1990 verwirklichen. Und das zu geringen Mehrkosten von maximal 0,4 Cent pro Kilowattstunde.

* bei nicht-nachhaltiger Nutzung ohne Wiederaufforstung

Während bei der Verbrennung von Biomasse wie Holz oder auch Biogas, ebenso CO₂ freigesetzt wird, so handelt es sich dabei um Kohlenstoff, der wenige Monate bis Jahre zuvor von der Pflanze im Zuge ihres Wachstums mittels Photosynthese aus der Atmosphäre aufgenommen worden war. Dieser Kohlenstoff wird bei der Verbrennung wieder in die Atmosphäre zurückgeführt, so dass sich ein kurzfristiger Kreislauf schließt. Würde die Biomasse nicht verbrannt, so würde das CO₂ in den meisten Fällen dennoch auf anderem Wege (Kompostierung, Verfaulen, Gärung) freigesetzt werden.

Obwohl Erdgas auch in erdgeschichtlicher Zeit aus Pflanzenresten entstanden ist, so dass auch ihr Kohlenstoff-Anteil ursprünglich aus der Atmosphäre stammt, wurden diese Kohlenstoff-Mengen durch Ablagerung und Überdeckung mit Gesteinsschichten dauerhaft dem atmosphärischen Kreislauf entzogen. Erst durch die Verfeuerung von Erdgas gelangt das CO₂ wieder in die Atmosphäre. Die Nutzung von Erdgas trägt daher ebenso wie die von Kohle und Erdöl dazu bei, den CO₂-Gehalt der Atmosphäre dauerhaft wieder zu erhöhen, während die Biomasse-Verbrennung ihn kaum langfristig beeinflusst.

Zu berücksichtigen ist allerdings, dass Methan CH₄ als Hauptbestandteil des Erdgases selbst ein Treibhausgas ist, dessen Klima-Wirksamkeit pro Menge deutlich höher ist als die seiner Verbrennungsprodukte (CO₂ und H₂O). Treten daher im Zuge der Förderung, des Transports oder der Verwendung im Kraftwerk Lecks auf, aus denen Erdgas in die Atmosphäre entweichen kann, so fällt die Klima-Bilanz deutlich schlechter aus als im Falle einer ordnungsgemäßen, vollständigen Verbrennung. Durch Fracking erhöht sich die Methan-Freisetzung noch erheblich, und bei LNG-Herstellung verschlechtert sich die Klimabilanz des Erdgases durch die für die Verflüssigung und Abkühlung auf -162 Grad benötigte Energie zusätzlich.

Laut der "Energy Watch Group Erdgasstudie September 2019", die die Klimawirkung einer fossil-fossilen Substitution durch Erdgas auf Basis der neuesten Forschung zu den Methan- und Kohlendioxidemissionen der gesamten Lieferkette berechnete, werden eventuelle CO₂-Einsparungen durch die hohen Methanemissionen von Erdgas bei weitem überkompensiert, sodass eine Umstellung von Kohle und Erdöl im Strom-, Wärme-, und Verkehrssektor auf Erdgas die höchst negative Klimawirkung von Kohle und Erdöl sogar noch deutlich übertrifft.

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Die Preise für Erdgas werden auf der Basis von Angebot und Nachfrage frei gebildet. Den Erdgas-Preisen liegen jedoch unterschiedliche Kostenbestandteile zu Grunde, die anteilig auf den Erdgas-Preis aufgeschlagen werden. Der Gaspreis für Haushaltskunden setzt sich aus drei wesentlichen Bestandteilen zusammen:

• Dem Preis für die Beschaffung sowie den Vertrieb des Gases,
• den Entgelten für die Netznutzung,
• sowie den sog. staatlich veranlassten Preisbestandteilen wie z.B. Steuern und Wegenutzungsentgelte.

Der Preis für die Beschaffung und den Vertrieb des Erdgases entsteht im Wettbewerb unter den Gasanbietern - er kann somit unterschiedlich hoch sein und wird auch als Wettbewerbsanteil bezeichnet. Die Entgelte für die Netznutzung und die staatlich veranlassten Preisbestandteile kann der Lieferant dagegen nicht beeinflussen.

Der sogenannte Wettbewerbsanteil am Erdgaspreis habe im Jahr 2015 deutschlandweit etwa 52,57 % betragen. Auf die Netzentgelte seien 21,72 % des Erdgaspreises entfallen und 25,71 % auf die staatlich veranlassten Preisbestandteile. Auf die Netzentgelte und die staatliche Preisbestandteile hat der Gaslieferant keinen Einfluss.

Die Netzentgelte sind bundesweit nicht einheitlich hoch, da sie von den Kosten des jeweiligen Netzgebiets und dem jeweiligen Gasabsatz in diesem Gebiet abhängen. So fallen die Netzentgelte in den Stadtstaaten am niedrigsten aus, da hier viele Verbraucher das Netz nutzen würden und die entstehenden Netzkosten daher auf viele Köpfe verteilt werden. In den Flächenländern sei dies entsprechend kostspieliger.

Jeder Haushaltskunde hat einen Anspruch auf eine Gasversorgung, dies nennt man dann Grundversorgung. Gesetzliche Grundlage im Erdgasbereich stellt der § 36 EnWG und die Grundversorgungsverordnung Gas (GasGVV) dar. Der Grundversorger ist immer das Gasversorgungsunternehmen, das in Ihrem Netzgebiet vor Ort die meisten Haushaltskunden mit Gas beliefert. Wer Gas verbraucht und sich um keinen Anbieter gekümmert hat, der wird in der Grundversorgung abgerechnet.

Im Rahmen der sogenannten Sonderversorgung suchen sich die Gaskunden ihren Anbieter hingegen frei aus und schließen mit diesem einen Sonderversorgungsvertrag ab. Der Anbieter ist - anders als im Rahmen der Grundversorgung - nicht zum Vertragsschluss verpflichtet. Die Vertragsinhalte werden zudem nicht durch Rechtsverordnungen bestimmt, sondern durch die individuellen Vereinbarungen bzw. die Allgemeinen Geschäftsbedingungen des Anbieters.

Für Verbraucher besteht ein Wahlrecht zwischen Grund- und Sonderversorgung. Der Verbraucher kann zwischen einem Grundversorgungsvertrag wählen, einem Vertrag mit dem Grundversorger außerhalb der Grundversorgung (sog. Sondervertrag beim Grundversorger) und einem Vertrag bei einem Lieferanten, der nicht der örtliche Grundversorger ist.

Bei der Betrachtung der Haushaltskundenpreise von 2006 bis 2016 sei festzustellen, dass die Belieferung im Rahmen eines Grundversorgungsvertrages die teuerste Belieferungsart darstelle. Insgesamt sei der Gaspreis für Kunden in der Grundversorgung im Laufe dieser zehn Jahre um knapp 14 Prozent gestiegen. Gaskunden die im Rahmen eines Vertrag mit dem Grundversorger außerhalb der Grundversorgung beliefert worden seien sowie Gaskunden, die von einem Lieferanten beliefert worden seien, der nicht der örtliche Grundversorger gewesen sei, hätten auf sehr stabile Gaspreise vertrauen können. Hier habe der Preisanstieg in dieser Dekade unter zwei Prozent gelegen.

Im Oktober 2014 trat die "Verordnung zur transparenten Ausweisung staatlich gesetzter oder regulierter Preisbestandteile in der Strom- und Gasgrundversorgung" in Kraft, die u.a. die Gasgrundversorgungsverordnung ergänzt. Hierdurch soll es dem Verbraucher nun ermöglicht werden, durch mehr Transparenz bei der Darstellung staatlich gesetzter oder regulierter Preisbestandteile in der Grundversorgung auch beim Gaspreis, die Preisgestaltung des örtlichen Grundversorgers besser bewerten zu können. Durch die transparente Preisdarstellung wird somit eine bessere Vergleichbarkeit der Preise hergestellt, was den Wettbewerb beleben soll. Änderungen solcher Bestandteile führen dabei zu einer Neukalkulation des Grundversorgungspreises. Sinken diese Preisbestandteile, so ist der Grundversorger verpflichtet, Kostenreduzierungen der staatlich gesetzten oder regulierten Preisbestandteile an die Verbraucher weiterzugeben.

Auf der Erdgas-Rechnung wird der letztliche Erdgas-Preis in einem Grundpreis und einem Arbeitspreis ausgegeben:

• Der Arbeitspreis gibt den Preis für eine Kilowattstunde Strom oder Gas an. Der Arbeitspreis wird auch als Verbrauchspreis bezeichnet.
• Der Grundpreis ist ein Betrag, der pro Monat für Ihren Gasanschluss berechnet wird. Er deckt unter anderem die Kosten für die Netznutzung, den Messstellenbetrieb und die jährliche Ablesung durch den Messstellenbetreiber.

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