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Umweltaspekte von unkonventionellem Erdgas: Klimabilanz von Schiefergas im Vergleich
Vortrag im Rahmen der Reihe „Wissenschaftstag - Energie für die Zukunft“ am 9.12.2013 in der Centralstation, Darmstadt
Uwe R. FritscheWissenschaftlicher Leiter, IINAS GmbH
Internationales Institut für Nachhaltigkeitsanalysen und -strategien
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Projektkontext
• Energie- und Klimabilanz von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten im Vergleich zu anderen Energiequellen; Gutachten für Unabhängigen Expertenkreis des InfoDialogFracking (2012)
• IPCC Expert Group on GHG emissions from unconventionaloil & gas (2013-2014)
• Comparison of international studies on GHG emissions ofshale gas, für ExxonMobil Deutschland (Dez. 2013)
• „Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten – Teil 2“ UBA Vorhaben FKZ 3712 23220
AP 4 (Aufbereitung Forschungsstand Energie- und Klimabilanzen) AP 5 (Scoping - Untersuchung der Klimabilanz in Deutschland)
(Publikation im Februar 2014)
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Fragestellung
• Wie schneidet Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten (Schiefergas) im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern zur Stromerzeugung ab?
• Vergleichsgrößen:
• Strom aus konventionellem Erdgas (Mix DE), Erdöl (Mix DE und Ölsände), Importkohle, Strommix
• Bilanzen für nichterneuerbare Primärenergie (KEV) und Klima (CO2Äq.)
• Zeitbezug 2010 und 2020, Ausblick auf 2030 (mit Kosten)
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Erd- und Schiefergas-Lagerstätten
Erdgasfördergebiete in Deutschland Lagerstätten für unkonventionelles Erdgas
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Fracking: Grundprinzip
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Versagenspfade beim Fracking
Quelle: RiskCom (2013), laufendes UBA-Vorhaben
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CH4-Emissionspfade Fracking
X
zusätzlich: THG aus Exploration /Erschließung (Bohrungen) , Hilfsinputs und Herstellungsaufwand (Stahl, Zement...)
„post-production“= relevant beiStörungs-zonen (Klüfte)
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Methodik der Analyse
• Daten zu typischen Fracking-Fördersituationen, mit Bandbreite für Explorations-, Betriebs- und Entsorgungsphase (Bohrtiefe, CH4-Emissionen)
• Settings in 2010/2020 für Norddeutschland:• low: 1000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• med: 3000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• high: 5000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• high2: zusätzlich 5% CH4 aus post-production
• Analyse der Energie- und Umwelteffekte dieser Prozesse (inkl. Aufbereitung + Gastransport) mit Computermodell GEMIS 4.8
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Kenndaten der Fracking-settings
Kenndaten low m ed high Einheit Produktion je Bohrloch (EUR) 50 35 20 Mio. m 3
Lebensdauer (Produktionszeitraum) 20 15 10 Jahre Anzahl Bohrungen Exploration 2 5 10 - mittlere vertikale Teufe Bohrung (TVD) 1.500 3.000 5.000 m horizontale Länge Bohrungen 1.000 1.500 2.000 m Anzahl horizontale Bohrungen je Bohrloch 2 4 8 -
CH4-Verluste generell 0,9 0,9 0,9 kg/TJGas
CH4-Verluste fracking-spezifisch 9,3 18,6 46,5 kg/TJGas
Di rekte CH4-Verluste gesamt 10,2 19,5 47,4 kg/TJGas
CH4-Verluste bezogen auf gefördertes Gas 0,05% 0,10% 0,25%
Quelle: eigene Analysen von IINAS; EUR = Estimated Ultimate Recovery; TVD = Total Vertical Depth
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Lebensweg Energie (Beispiel)
Produktz.B. Strom
Pipeline
Verbrennung Stromnetz
EnergieflussStofffluss
Transport
Ressource, z.B. Erdgas
Extraktion
Konversion
Pipeline
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GEMIS als Werkzeug
GEMIS 4.8 ist kostenlos erhältlich unter www.gemis.de
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Klimabilanzen 2010/2020: Gas
Daten bezogen auf bereitgestelltes Erdgas frei Verbraucher (ohne Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production
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Klimabilanzen 2010/2020: Strom
Daten bezogen auf bereitgestellten Strom frei Verbraucher (mit Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production
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Klimabilanzen 2010: Sensitivitäten
Daten bezogen auf bereitgestellten Strom frei Verbraucher (mit Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production; hi3 = inkl. CH4 aus flowback
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Klimabilanzen international (Strom)
Quelle: IINAS (2013) und eigene Berechnungen
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Blick in das Jahr 2030…
• Schiefergas im Vergleich zu erneuerbarem Gas (aus Biomasse und Windstrom), Erdgas, Importkohle sowie künftiger Stromerzeugung
• THG-Vergleich je kWhel
Gesamte Lebenswege inkl. Herstellungsaufwand
Bei Biomasse ohne Landnutzungsänderungen
• Kostenvergleich für 2030 (ohne/mit CO2-Kosten)
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Vergleich Zeithorizont 2030
Quelle: ÖKO/IINAS (2012) und eigene Berechnungen; Gülle/Mais = 25/75%, ohne LUC-Effekte
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Kostenaspekte (Zeithorizont 2030)
Quelle: ÖKO/IINAS (2012) und eigene Berechnungen; 8% Kapitalzins; biogene Gase als Biomethan inkl. Aufbereitung
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Klimabilanzen: Ausblick
• vereinfachten Vergleiche: In hypothetischem Ausbau-Szenario würden “low“-Standorte zuerst genutzt (ökonomisch attraktiver), aber med/high müssten zunehmend Beiträge bringen und könnten kumulierte Emissionen dominieren
• Schiefergas-Ausbau und US-Kohle-Exporte in EU: globale Verdrängungseffekte wichtig für effektive Klimawirkung von Schiefergas
• Konkurrenz um Investitionsmittel: IEA projiziert 7 Billionen US$ bis 2035 für Schiefergas, stehen dann nicht für EE-Ausbau und Energieeffizienz zur Verfügung
• Umfassende Analyse für DE/EU zur Ergänzung nötig
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Mehr Informationen...
www.iinas.org/[email protected]
Bezug: http://dialog-erdgasundfrac.de/ Bezug: http://www.umweltrat.de/