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Wissen

Methan

Der universelle Energieträger

Methan - das Multi-Talent
Erdgas, bzw. der Hauptbestandteil Methan (CH4) ist ein speicherbarer Energieträger mit zahlreichen guten Eigenschaften: im Haushalt zum Heizen und Kochen zu verwenden, komprimiert als CNG (Compressed Natural Gas) ein 130 Oktan-Premiumkraftstoff für den Verkehr mit PKW, Bus und LKW. Oder zusätzlich kalt verflüssigt als LNG für den Langstrecken-Schwerverkehr oder für Schiffe nutzbar. In jeder Anwendung verbrennt CH4 sauber, CO2- und schadstoffarm.

Drei Arten von Methan
Je nach Herkunft des Gases unterscheidet man zwischen Methan, Biomethan und synthetischem Methan (SNG). Chemisch identisch erreichen die beiden letzteren aber nahezu Klimaneutralität. Biomethan wird aus organischen Abfällen und landwirtschaftlichen Reststoffen wie z.B. Strohresten gewonnen, ist also rein abfallstämmig. Es können aber auch Gülle und Klärschlämme zur Herstellung genutzt werden. Der dritte Weg ist die Verwertung von Energiepflanzen. SNG - die fast klimaneutrale strombasierte Alternative entsteht durch doppelte Umwandlung beim Power-to-Gas-Verfahren (s. u.). Hierbei werden nach der Elektrolyse in einem zweiten Prozessschritt CO2 und Wasserstoff zu Methan verbunden.

CNG: Top-Qualität in zwei Stufen
An Tankstellen werden BioCNG und klassisches CNG aus fossiler Herkunft derzeit noch in zwei Qualitätsstufen angeboten: L-Gas mit niedrigerem, H-Gas mit höherem Methangehalt. Beide sind gleichermaßen nutzbar, die Verbrauchswerte und Reichweite verbessern sich bei H-Gas, dafür ist L-Gas meist etwas günstiger. In den kommenden Jahren bis ca. 2030 soll der Markt aber komplett auf H-Qualität umgestellt werden.

LNG: Flüssige Kraft aus der Kälte
Sowohl im Verkehr, als auch im internationalen Gashandel kommt LNG (Liquefied Natural Gas) zum Einsatz. Durch zusätzliche Kühlung auf -162 °C verflüssigt sich das Methan und das Volumen reduziert sich auf 1/600 – höchste Energiedichte auf kleinstem Raum und damit ideal für den Transport. In der späteren Anwendung werden diese Prozesse wieder rückgängig gemacht und das Methan z. B. im normalen Gasmotor genutzt. Über spezielle Lagertanks können Tankstellen – je nach Auslegung – CNG, LNG oder beide Kraftstoffe bereitstellen, der Standort wird damit unabhängig vom Gasleitungsnetz.

H2: Strombasierte Zukunfts-Power
Wasserstoff bzw. Wasserstoff-Gas (H2) gilt als zukunftsweisender Energieträger für Industrie und Verkehr und ist ähnlich vielseitig wie CH4:

  • Elektrolyse in Power-to-Gas-Anlagen macht Strom speicherbar
  • Stabilisierung der Stromnetze
  • direkte Verwendung in Brennstoffzellen, H2-KFZ oder industriellen Prozessen 
  • Basis für strombasierte Kraftstoffe (eFuels)
  • H2-Einspeisung bis max. 2 % ins Erdgasnetz möglich
  • Beimischung für CNG-Motoren bis 2 % möglich
  • Anreicherung mit CO2 ergibt einspeisefähiges synthetisches Methan (SNG)

Die sehr energieintensive Herstellung erfolgt meist per Elektrolyse in Power-to-Gas-Anlagen durch Spaltung von Wasser unter Einsatz von Strom. Auch die Gewinnung aus (Bio)Methan/Erdgas durch Dampfreformierung oder Methanpyrolyse*, bei der statt CO2 fester Kohlenstoff entsteht und dauerhaft gebunden wird, ist möglich. Je nach Herstellungspfad wird Wasserstoff farblich charakterisiert: 

Grün = ausschließlich aus erneuerbaren Energien
Grau = aus fossilen Brennstoffen mit CO2-Freisetzung
Blau = grauer Wasserstoff mit CO2-Abscheidung
Türkis* = blauer Wasserstoff mit erneuerbarer Prozessenergie

Methan und Treibhausgaseffekte
Wie CO2 trägt auch Methangas bei Freisetzung zur Erderwärmung bei. Der Faktor ist etwa 20 mal stärker als der von CO2, allerdings ist die Verweildauer in der Atmosphäre um ein Vielfaches kürzer, was die Auswirkungen deutlich relativiert. Zum natürlichen Methanausstoß trägt vor allem die Natur durch Pflanzenwachstum, Verrottung und Verdauungsprozesse z. B. bei Rindern bei. Typische Einflussfaktoren durch den Menschen sind Kohle- und Erdgasförderung, aber auch Reisanbau und Rinderzucht. Die Grafik des Umweltbundesamtes (UBA) zeigt deutlich den kontinuierlichen Rückgang der Methan-Emissionen. Im Verkehrsbereich sind diese seit 2010 kaum noch nachweisbar.

Studie der UN
Wie, mit welchen Maßnahmen, Kosten und positiven Effekten sich Methanemissionen auch in weiteren Bereichen reduzieren lassen, beleuchtet eine aktuelle gemeinsame Studie der CCAC und des Umweltprogramms der Vereinten Nationen. (Stand: Mai/2021)