Brennstoff-Check (2): Was ist Heizgas?

Nachdem wir uns im ersten Teil unseres Brennstoff-Checks mit Heizöl beschäftigt haben, ist heute Heizgas an der Reihe. Das ist immerhin der hierzulande meistgenutzte Brennstoff zum Heizen. Laut einer Umfrage heizt jeder zweite sein Eigenheim mit Gas. Was ist Heizgas? Wie entsteht es und wie wird es gewonnen? welche Heizeigenschaften hat Heizgas? Diese und viele andere Fragen sollen hier beantwortet werden.

Was ist Heizgas?

Wenn von Heizgas die Rede ist, dann können zwei Gas-Qualitäten gemeint sein:

• Erdgas
• und Biogas.

Wir stellen euch heute Heizöl aus Erdgas vor. In einem weiteren Brennstoff-Check wird es dann ausführlich um Biogas zum Heizen gehen.

Erdgas – ein fossiler Brennstoff zum Heizen

Erdgas ist ein Gasgemisch, das brennt. Es ist auf natürliche Weise entstanden und kommt in unterirdischen Fund- beziehungsweise Lagerstätten vor. Häufig lässt sich Erdgas dort finden, wo es auch Erdöl gibt. Denn beide Brennstoffe entstehen ähnlich. Über dem Erdölfeld hängt dann oft eine sogenannte Gaskappe.

Alternative Bezeichnungen für Erdgas sind Heizgas und Flüssiggas. Heizgas deshalb, weil Erdgas sich zur Erzeugung von Wärme verheizen lässt. Flüssiggas deshalb, weil es sich bei Erdgas um ein Gas beziehungsweise einen Gasmix handelt, dessen gasförmige Bestandteile sich mit Kühlung und Kompression verflüssigen

• und die entweder bei Normaldruck wegen der Verdampfungsenthalpie bei entsprechender Wärmeisolation kalt und flüssig bleiben
• oder die, um flüssig zu bleiben, unter Druck gestellt werden müssen.

Weil Erdgas auch als Treibstoff für Fahrzeuge mit Ottomotor genutzt werden kann, sind auch die Bezeichnungen Autogas und Treibgas geläufig.

Entstehung von Erdgas

Die geologischen Prozesse, die zur Entstehung von Erdöl führen, lassen auch Erdgas entstehen. Das heißt, dass Erdgas wie Erdöl aus organischen Materialien entsteht – und zwar aus abgestorbenen und abgesunkenen marinen Kleinstlebewesen, vor allem: Algen und Plankton, die zunächst am Meeresboden einen Faulschlamm bilden. Während Jahrmillionen lagern sich darauf undurchlässige Gesteins- und Erdschichten ab, so dass der Faulschlamm in tiefere Regionen der oberen Erdkruste sinkt, wo er – unter Luftabschluss – hohen Drücken und hohen Temperaturen ausgesetzt ist, so dass sich die organischen Substanzen zuerst in schweres, dann leichtes Erdöl und schließlich in Erdgas umwandeln.

Auch in Steinkohle-Flözen steckt Erdgas: sogenannten Kohleflözgas. Das lässt sich mit Bohrungen aus den tiefliegenden Steinkohleflözen gewinnen.

Erdgasmengen können in wirtschaftlich bedeutender Menge auch nach einer mikrobiellen Zersetzung organischer Sedimente an Ort und Stelle entstehen, ohne dass Wärmeprozesse stattfinden und ohne wesentliche Migration, also ohne, dass das Erdgas aus dem Muttergestein ins Speichergestein wandert. Derartige Gasvorkommen gibt es unter anderen im voralpinen Oberösterreich und Oberbayern sowie im Wiener Becken. Diese Erdgaslagerstätten sind mit 20 Millionen Jahren geologisch betrachtet recht jung.

Verarbeitung und Veredlung von Ergas

Zur Aufbereitung von Erdgas kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, denn oft ist das geförderte Rohgas mit unerwünschten Begleitstoffen, zum Beispiel Wasser oder höheren Kohlenwasserstoffen, angereichert. Das Wasser entstammt entweder der Erdgaslagerstätte oder ist bei Kondensationsprozessen entstanden. Um die Restfeuchte im Erdgas zu entfernen, ist das sogenannte Absorptionsverfahren (Einsprühen mit Glykol) verbreitet. Daneben gilt die Austrocknung mit Hilfe eines Molekularsiebs, das über ein starkes Adsorptionsvermögen für Gase verfügt, als bewährtes Verfahren.

Wie das Erdgas zu euch in den Heizkessel kommt

Anders als Heizöl, das euch mit einem Tankwagen gebracht und in eurem Öltank gelagert wird, kommt das Heizgas – wenn euer Haushalt zentral versorgt wird – in Gasleitungen zu euch. Direkt von den Lagerstätten in 1.000 bis 7.000 Metern Tiefe, die angebohrt werden (wegen des hohen Drucks strömt das Erdgas anschließend von selbst durchs Bohrloch nach oben), gelangt das Heizgas via Pipelines zunächst meist in Speicher und von denen aus über ein riesiges Leitungsnetz bis zu euch. Zwischendrin sitzen sogenannte Verdichterstationen: Sie machen dem Heizgas in der Fernleitung richtig Druck. Der ist essentiell, denn Fernleitungen haben einen großen inneren Durchmesser von maximal 1,4 Metern. Wird das Erdgas jedoch in die Gasverteilungsnetze eingespeist, müssen die Verdichter den Gasdruck auf den Transport in viel kleineren Leitungen optimieren.

Tipp zum Weiterlesen: Wer wissen möchte, wie sich die deutsche Gasversorgung von den Anfängen bis 1998 entwickelte, der findet hier spannende Zahlen und Fakten.

Woher euer Heizgas kommt

Das Heizgas, was hierzulande verheizt wird, kommt Großteils aus dem Ausland, vor allem aus Russland, Norwegen und den Niederlanden. Der TV-Sender SAT.1 schreibt hier, dass die drei Länder rund 88 Prozent des deutschen Erdgases liefern würden. Der Rest stamme demnach aus heimischen Quellen, die allerdings nur rund 9 Milliarden Kubikmeter Gas aufbringen könnten. Zum Vergleich: 2014 lag der deutsche Erdgasverbrauch bei rund 84 Milliarden Kubikmetern. In seinem Bericht listet SAT.1 die folgenden Lieferanten aus Europa auf, die Deutschland vorrätig mit Gas beliefern würden:

• Gazprom (Russland) sei mit einem Anteil von knapp 40 Prozent maßgeblich an der deutschen Gasversorgung beteiligt. Das Unternehmen „OOO Gazprom Export“ exportiere das Erdgas an die Tochterfirma „Gazprom Germania GmbH“ in Deutschland. Diese verkaufe das Gas dann hauptsächlich weiter.
• Statoil (Norwegen) trage mit rund einem Drittel zur deutschen Gasversorgung bei. Der Hauptkonzern aus Norwegen „Statoil ASA“ liefere das Gas an die Tochterfirma „Statoil Deutschland GmbH“. Von dort aus würden die Norweger mit der „Statoil Deutschland Storage GmbH“ unter anderem für das Speichergeschäft sorgen. Mit der „jordgasTransport GmbH“ kümmern sie sich außerdem um den Transport.
• Gasunie (Niederlande) decke rund ein Fünftel des deutschen Gasbedarfs. Die Tochterfirma „Gasunie Deutschland“ des niederländischen Mutterkonzerns sei laut SAT1 nicht nur für das Management und den Betrieb zuständig, sondern auch für den Ausbau der Fernleitungsnetze.

Heizgas – der Brennstoff-Check

Bestandteile von Erdgas

Je nach Fund-/Lagerstätte variiert die Zusammensetzung von Erdgas. Großteils besteht Erdgas aus Methan.

Exkurs: Was ist Methan?

Die chemische Verbindung Methan gehört zur Gruppe der Alkane. So nennt man Grenzkohlenwasserstoffe; früher auch: Paraffine, die nur aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen und nur Einfachbindungen und keine Kohlenstoffringe besitzen. Methan hat die Summenformel CH₄. Methan ist farb- und geruchlos und brennbar. Vorausgesetzt, es ist genügend Sauerstoff da, verbrennt es mit bläulich-heller Flamme zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Methan ist ein sogenanntes Treibhausgas, denn es besitzt ein hohes Treibhauspotential und trägt zur globalen Erwärmung bei. In der Erdatmosphäre wird es zunächst zu Kohlenstoffmonoxid und dann zu Kohlenstoffdioxid oxidiert.

Der Anteil von Methan liegt häufig zwischen 75 und 99 Stoffmengenanteil im Rohgas, angegeben in der Einheit Mol-Prozent. Daneben stecken in Erdgas

• Ethan (1 bis 15 Prozent)
• Propan (1 bis 10 Prozent)
• Butan
• Ethen
• Pentane
• Schwefelwasserstoff (bis 35 Prozent)
• Stickstoff (bis 15 Prozent, im Extremfall bis 70 Prozent)
• Kohlenstoffdioxid (bis 10 Prozent)
• und Wasserdampf

Solch ein Gasgemisch wird wegen der unter Druck leicht verflüssigbaren gasförmigen Kohlenwasserstoffe nasses Erdgas genannt. Magergas ist ein Rohgas mit vergleichsweise niedrigem Methan-Anteil. Sauergas ist Erdgas mit viel Schwefelwasserstoff.

Eigenschaften von Heizgas

Erdgas ist brennbar, farb- und in der Regel geruchlos. Seine Zündtemperatur liegt bei rund 600 Grad Celsius (°C). Die Dichte von Erdgas ist geringer als die von Luft. Um einen Kubikmeter Erdgas komplett zu verbrennen, werden etwa zehn Kubikmeter Luft gebraucht. Beim Verbrennen bilden sich vor allem Wasser und Kohlenstoffdioxid sowie je nach Bestandteilen im Rohgas geringe Mengen Stickoxide, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Staub.

Damit mögliche Leitungslecks geruchstechnisch bemerkt werden, bekommt aufbereitetes Erdgas vor der Einspeisung ins Netz einen Duft (laut Wikipedia insbesondere Thioether wie Tetrahydrothiophen oder Alkanthiole wie Ethylmercaptan und tertiäres Butylmercaptan). Gut zu wissen: Diese Duftstoffe machen den typischen Gasgeruch aus.

Technisch betrachtet ist Erdgas ein Brenngas. Gemäß DVGW Arbeitsblatt G260 gehört es zur Gasfamilie 2 (methanreiche Gase). Der sogenannte Wobbe-Index, ein Maß für den Energiegehalt (Energiedichte) und anhängig von der genauen Zusammensetzung des Gases, unterscheidet Erdgas in zwei Typen:

• H-Gas (high (calorific) gas), Gas mit hohem Energiegehalt) kommt mit einem höheren Anteil an Kohlenwasserstoffen und einen entsprechend geringen Inertgas-Anteil daher.
• L-Gas (low (calorific) gas), Gas mit niedrigem Energiegehalt) kommt mit einem höheren Inertgasanteil daher

In Deutschland verwendetes H-Erdgas aus den GUS-Staaten bestehe laut der Wiki aus etwa 98 Prozent Methan, 1 Prozent weiteren Alkanen wie Ethan, Propan, Butan, Pentan und 1 Prozent Inertgasen. H-Erdgas aus der Nordsee bestehe demnach aus circa 89 Prozent Methan, 8 Prozent weiteren Alkanen und 3 Prozent Inertgasen.

L-Erdgas aus den Niederlanden und Norddeutschland bestehe demnach aus etwa 85 Prozent Methan, 4 Prozent weiteren Alkanen und 11 Prozent Inertgasen.

Der Brennwert H_s von L- Erdgas variiere entsprechend zwischen 10 Kilowatt pro Kilogramm (kWh/kg), 36 Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg) beziehungsweise 8,2 Kilowattstunden pro Kubikmeter (kWh/m³ = 30 MJ/m³ bei L-Gas.

Der Brennwert H_s von H- Erdgas liege bei 14 kWh/kg (50 MJ/kg) beziehungsweise 11,1 kWh/m³ (40 MJ/m³).

Der Heizwert H_i liege jeweils etwa 10 Prozent unter den genannten Brennwert-Werten.

Die Dichte variiere zwischen 0,700 kg/m³ für H-Gas und 0,840 kg/m³ für L-Gas, der Siedepunkt entspreche laut der Wikipeda in etwa dem von Methan: minus 161°C.

Bei der Klassifikation von Prüfgasen für Gasgeräte werden Heizgase nach der europäischen Norm (DIN) EN 437 in

• Typ LL (low-low)
• und Typ E (Europe)

unterschieden, wobei Typ LL L-Gas und Typ E H-Gas entspreche.

Heizgas verbrennt dank weniger Verunreinigungen sauberer als Heizöl. Beim Verbrennen entsteht außerdem bis zu ein Viertel weniger CO₂ als beim Verbrennen von Heizöl. Allerdings werden bei Förderung, Transport und Verarbeitung von Erdöl Treibhausgase freigesetzt, insbesondere bei der Fördermethode Fracking.

Foto: cchristof / photocase