Flüssigerdgas

Definition und Herstellung

Flüssigerdgas, kurz LNG (englisch liquefied natural gas) beziehungsweise GNL (französisch gaz naturel liquéfié), ist aufbereitetes Erdgas, das auf −161 bis −164 °C (112 bis 109 K) abgekühlt wird. Dadurch hat es nur etwa ein Sechshundertstel des Volumens von gasförmigem Erdgas. LNG ist nicht dasselbe wie Flüssiggas oder Autogas: Diese bestehen aus Propan und Butan und lassen sich bei deutlich höheren Temperaturen verflüssigen. Auch flüssiges Biomethan (LBM) ist davon zu unterscheiden.

Erdgas wird meist per Pipeline von der Förderstätte zu einer Verflüssigungsanlage oder einem LNG-Terminal transportiert. Dort wird es gespeichert, aufbereitet und verflüssigt. Das Rohgas enthält neben Methan auch schwerere Kohlenwasserstoffe, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser und Schwefelverbindungen. Unerwünschte Bestandteile werden unter anderem durch Adsorption, Absorption und kryogene Rektifikation teilweise entfernt. Das behandelte Gas besteht anschließend zu etwa 98 % aus Methan.

Die Verflüssigung erfolgt beispielsweise in mehreren Schritten aus Kompression und Abkühlung unter konstantem Druck nach dem Linde-Verfahren bis auf etwa −162 °C. Das LNG wird in isolierten, meist zylindrischen Flachbodentanks bei atmosphärischem Druck zwischengelagert. Der Energiebedarf für die aufwendige Verflüssigung beträgt etwa 10 bis 25 % des Energieinhalts des Gases.

Transport, Energiegehalt und Weltmarkt

LNG kann in speziellen Behältern auf Schiffen, der Schiene und der Straße transportiert werden. Große LNG-Tanker besitzen gut isolierte Kugel- oder Membrantanks und werden je nach Sicherheitskategorie auch als 2G-Tanker bezeichnet. Die größten eingesetzten Schiffe gehören zur Größenklasse Q-Max. An Land sind Pipelines, Kesselwagen, Tankwagen und Tankcontainer möglich. Nach dem Transport wird LNG entweder auf kleinere Tanker umgeladen oder wieder vergast und durch Pipelines weitergeleitet.

Ab einer Entfernung von mehr als 3000 bis 5000 Kilometern kann LNG wirtschaftlicher sein als der Transport von verdichtetem Erdgas (CNG) durch eine Pipeline. Die Grenze hängt unter anderem vom Transportmittel, seiner Leistungsfähigkeit und der vorhandenen Infrastruktur ab. Politische und geografische Bedingungen können LNG auch bei kürzeren Strecken sinnvoll machen.

Die Kennwerte hängen von der Zusammensetzung des Erdgases ab. Näherungswerte sind 420 kg/m³ für flüssiges Methan knapp unter dem Siedepunkt und 450 kg/m³ für LNG. Der Heizwert von LNG beträgt rund 22 MJ/Liter beziehungsweise 6 kWh/Liter. Für gasförmiges Erdgas unter Normalbedingungen gelten als Orientierungswerte 0,8 kg/m³ Dichte, 10 kWh/m³ Heizwert und 11 kWh/m³ Brennwert. Der massenbezogene Heizwert liegt bei 13 kWh/kg (47 MJ/kg), beziehungsweise je nach Angabe bei 10 bis 14 kWh/kg.

Der weltweite LNG-Absatz erreichte 2019 mit 315 Millionen Tonnen sein bisheriges Maximum; 2015 lag die Produktionskapazität bei etwa 308 Millionen Tonnen. Katar war der größte Exporteur und verfügte über eine Produktionskapazität von 77 Millionen Tonnen pro Jahr. 2019 exportierten Katar und Australien jeweils mehr als 100 Milliarden m³, während alle anderen Exporteure unter 50 Milliarden m³ lagen. Fast 80 % der weltweiten LNG-Exporte gingen nach Japan, Südkorea und Taiwan. Japan bezog davon mit mehr als 100 Milliarden m³ knapp die Hälfte. Europa importierte 2019 insgesamt 119,8 Milliarden m³ LNG.

Ende 2015 bestand ein großes Überangebot. Nach Einschätzungen von Experten überstieg die Produktionskapazität den Bedarf jährlich um 70 Millionen Tonnen. Durch weitere Anlagen hätte der Überschuss bis 2020 auf 150 Millionen Tonnen pro Jahr steigen können.

Regionale Entwicklung

In Deutschland gab es nach dem Artikel Anfang 2023 sechs LNG-Terminals an vier Standorten, die in Betrieb oder im Bau waren. Das erste Terminal in Wilhelmshaven wurde von Mai bis November 2022 errichtet und war seit Mitte Januar 2023 im Regelbetrieb. Eine zweite Anlage in Wilhelmshaven sollte 2024 fertiggestellt werden. Das German LNG Terminal in Brunsbüttel wurde am 20. Januar 2023 eröffnet. In Lubmin waren seit Januar 2023 das LNG-Terminal Deutsche Ostsee und eine weitere Anlage in Betrieb. Außerdem entstand ein schwimmendes Terminal in Stade.

Finnland bewilligte mit Genehmigung der Europäischen Union Investitionshilfen für mehrere LNG-Terminals. Sie sollten den Wettbewerb auf dem finnischen Gasmarkt stärken und Regionen außerhalb des auf den äußersten Süden beschränkten Pipeline-Netzes versorgen. Der erste Terminal in Pori wurde 2016 eröffnet und hatte eine Kapazität von 30.000 m³. Für Tornio war ein Terminal mit 50.000 m³ vorgesehen. Das Terminal in Hamina nahm am 6. Oktober 2022 den kommerziellen Betrieb auf und war laut Artikel das erste finnische LNG-Regasifizierungsterminal mit Anschluss an das Gasfernleitungsnetz.

Das Ende 2015 eröffnete polnische Flüssiggasterminal Świnoujście liegt weniger als 10 Kilometer von der deutschen Grenze entfernt.

In den USA ermöglicht LNG den Export von Erdgas über Meere. Erdgasvorkommen gibt es unter anderem im Golf von Mexiko, in Montana, North und South Dakota sowie in der Marcellusformation im Appalachenbecken. In Pennsylvania führten große Funde Anfang des 21. Jahrhunderts zu einer starken Zunahme der Bohrungen. Aus Pennsylvania stammen mehr als 20 % des in den USA geförderten Erdgases. Der Frackingboom brachte dem Bundesstaat Einnahmen in Milliardenhöhe. Die Obama-Regierung wollte Methanemissionen aus Bohrungen, Pipelines und Lagerstätten begrenzen; die Trump-Regierung hob diese Maßnahmen wieder auf und förderte Erdgas stark. Zur Verbesserung des Images wurde es als „Freiheitsgas“ bezeichnet.

Nutzung als Kraftstoff und FLNG

LNG wird vor allem in der Schifffahrt als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dafür sind Bunkerstationen in Häfen erforderlich. 2015 gab es zwei ausschließlich mit LNG betriebene Containerschiffe. Die auf LNG-Antrieb umgerüstete Fähre Ostfriesland wurde im Juni 2015 in Dienst gestellt. Die Helgoland absolvierte im Dezember 2015 als erstes in Deutschland gebautes Fahrgastschiff mit LNG-Antrieb ihre Jungfernfahrt. Die AIDAprima wurde seit Mai 2016 während der Liegezeiten in mehreren Häfen mit LNG versorgt. Die im Dezember 2018 in Dienst gestellte AIDAnova war das erste Kreuzfahrtschiff, das mit Flüssiggas betrieben werden konnte. Im Juni 2019 gab es laut SEA-LNG-Report 163 Schiffe mit LNG-Antrieb und 155 bestellte Schiffe; im Februar 2020 waren 175 Schiffe in Fahrt und 203 bestellt.

Im Straßenverkehr wird LNG vor allem bei schweren Lastkraftwagen verwendet. In Deutschland waren im April 2022 rund 5.000 LNG-Lkw zugelassen. Iveco bot bereits 2014 einen fernverkehrstauglichen LNG-Motor an; auch Scania und Volvo stellen LNG-Lkw her. Je nach Tankausstattung sind Reichweiten bis zu 1.600 Kilometern möglich. In Deutschland stieg die Zahl der LNG-Tankstellen von zwei im Jahr 2016 auf 160 im Februar 2023. Eine Tankstelle kostet ungefähr 1½ Millionen Euro. In der EU und den EFTA-Staaten gab es zusammen 638 Tankstellen. Weltweit führend war China mit mehr als 3.000 Tankstellen, rund 600.000 LNG-Lkw und Bussen (Stand 2021). Teilweise werden auch Gasturbinenlokomotiven mit LNG betrieben, beispielsweise die russische Baureihe ГT1.

FLNG steht für Floating Liquefied Natural Gas. Dabei wird Erdgas bereits auf See nahe der Förderstelle verflüssigt, zwischengelagert und auf Transportschiffe umgeschlagen. Große, nahezu ortsfeste Schiffe übernehmen diese Aufgaben. So können küstenferne Lagerstätten erschlossen werden, deren Anbindung über Pipelines bisher zu teuer wäre. Ein Projekt war Prelude von Royal Dutch Shell und INPEX westlich von Australien im Browse Basin. Wegen der Kosten setzte die Erdgasindustrie laut Artikel jedoch keine weiteren FLNG-Pläne um.

Gefahren und Treibhausgas-Bilanz

Bei der Verflüssigung und Vergasung sowie beim Austritt aus Transport- oder Lagerbehältern kann sich LNG-Gas entzünden. Im flüssigen Zustand ist es wegen der sehr niedrigen Temperatur nicht entzündlich. LNG ist ungiftig und verdampft bei einem Austritt. Dennoch bestehen besondere Gefahren: Hautkontakt kann Erfrierungen verursachen, ungeschützter Stahl kann Sprödbrüche erleiden. Tank und Anschluss müssen geerdet sowie der Tankanschluss gereinigt und getrocknet werden, damit die Verbindung nicht festfriert. Verdampftes Methan kann Sauerstoff verdrängen und dadurch Erstickungsgefahr verursachen. In Wasser verdampft die kalte Flüssigkeit wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit des Wassers schnell.

Die Klimawirkung von LNG hängt von der gesamten Prozesskette ab: Gasförderung, Aufbereitung, Verflüssigung, Transport, Entladung, Speicherung und Regasifizierung. In Verbrennungsmotoren können bei bestimmten Betriebszuständen 1 bis 2 % des Methans unverbrannt durch den Auspuff entweichen. Dieser Methanschlupf ist problematisch, weil Methan als Treibhausgas über einen Zeitraum von zwanzig Jahren fast hundertmal stärker wirkt als CO₂. Im Vergleich zu CO₂ wird für die im Artikel beschriebene Wirkung des entweichenden Methans auch ein etwa 32-fach höheres Erwärmungspotenzial genannt.

Für kurze Entfernungen kann LNG eine ungünstigere Treibhausgas-Bilanz als Pipelinegas haben. Gründe sind die zusätzliche Verarbeitung, der höhere Verdampfungsverlust und der Energieaufwand für Produktion, Verflüssigung, Betankung, Transport und Lagerung. Die GFS der Europäischen Kommission bewertete die LNG-Prozesskette 2010 als treibhausgasintensiver als den Pipeline-Transport. Eine Studie von 2016 kam dagegen zu dem Ergebnis, dass sich LNG ab etwa 6.000 Kilometern lohnen könne. Die Bilanz hängt außerdem vom Alter und der Größe der Anlagen ab: Moderne Anlagen weisen meist weniger Methanschlupf auf.

Für Verflüssigung und Transport werden folgende Literaturwerte genannt: Bei Kleinanlagen entstehen durch die Verflüssigung 8.167–16.667 g CO₂-Äquivalent/GJ, bei Großanlagen 4.167–8.333 g CO₂-Äquivalent/GJ. Für Pipelines werden 0,64–5,28 g CO₂-Äquivalent/km/GJ und für den Seetransport 2.500 beziehungsweise 5.250 g CO₂-Äquivalent/GJ angegeben. Eine US-Studie zum LNG-Export ermittelte für die durchschnittliche Route 44–200 % höhere Treibhausgasemissionen als bei heimisch geförderter Kohle.

Untersuchungen aus dem Jahr 2020 führten den starken Anstieg der Methanwerte in der Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten auf die Erdgasförderung zurück, nicht auf Landwirtschaft, Viehzucht oder natürliche Quellen wie Torfmoore und auftauenden Permafrost. Der Methananstieg soll für bis zu 25 % der Erwärmung in diesem Zeitraum verantwortlich sein. Der Artikel verbindet dies mit Methanschlupf beim Fracking und den durch den Wechsel von Kohle zu Gas nominell gesunkenen CO₂-Emissionen.

Kritik an Gasimporten

Umweltverbände wie Greenpeace und andere Nichtregierungsorganisationen kritisieren Gasimporte aus Russland, den Golfstaaten oder den USA. Ihrer Einschätzung nach versorgen solche Importe autoritäre Regime mit Milliarden-Einnahmen, die für Aufrüstung und Kriege eingesetzt werden können. Analysen politischer Stiftungen und Fachmedien sehen in langfristigen Gasverträgen, etwa im Zusammenhang mit Nord Stream und LNG, eine größere außen- und sicherheitspolitische Verwundbarkeit Deutschlands und Europas.

Ein zentrales Argument lautet, dass jeder Euro für fossiles Gas aus Autokratien deren Kriegskassen und Sicherheitsapparate stärkt und bestehende Machtstrukturen stabilisiert. Außerdem könnten langfristige Verträge und neue LNG-Infrastruktur die Gasnutzung über Jahrzehnte festschreiben. Dieser sogenannte Lock-in-Effekt bremse den Ausbau erneuerbarer Energien.