Methanhydrat – Klimakiller oder Energiequelle der Zukunft

Präsentation zum Thema: "Methanhydrat – Klimakiller oder Energiequelle der Zukunft"—  Präsentation transkript:

1 Methanhydrat – Klimakiller oder Energiequelle der Zukunft
Quelle: Geomar, Kiel / GEO MAGAZIN 2000 Veranstaltung: Ingenieurhydrologie Dozent: Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch Isabelle Wagner und Christine Becker | 1/20

2 Gliederung Grundlagen Methan Gashydrate Methanhydrat Klimaerwärmung
Gründe für den Zerfall Mechanismen der Ausbreitung Anaerobe und aerobe Methanoxidation Energiequelle Vorkommen Risiken der Förderung Lösungsansätze Das SUGAR-Projekt Zusammenfassung Quellenverzeichnis Isabelle Wagner und Christine Becker | 2/20

3 1. Grundlagen 1.1 Methan Kohlenwasserstoff Summenformel CH4
farb- und geruchloses Gas geringere Dichte als Luft 25-mal stärkeren Treibhauseffekt als Kohlendioxid CH4 + 2 O2  CO2+ 2 H2O Lebensdauer In der Atmosphäre: ca Jahre Im Ozean: ca. 50 Jahre Isabelle Wagner und Christine Becker | 3/20

4 1. Grundlagen 1.2 Gashydrate Hoher Druck + niedrige Temperatur
Gehören zu den Clathraten Molekültyp bildet kristallartige Käfigstruktur aus Anderer Molekültyp wird in Käfig eingeschlossen Gas Eisähnliche feste Struktur Käfige ohne Inhalt  instabil Isabelle Wagner und Christine Becker | 4/20

5 1. Grundlagen 1.3 Methanhydrat Wasser + Methangas
1 m³ Methanhydrat = 164 m³ Methangas und 0,8 m³ Wasser Hoher Druck Niedrige Temperatur Isabelle Wagner und Christine Becker | 5/20

6 1. Grundlagen 1.3 Methanhydrat Vorkommen:
Untermeerischen Kontinentalhängen mit geophysikalischen Methoden (rote Punkte), direkte Beprobung (blaue Punkte) Arktischen Permafrostgebieten (grüne Punkte) Arktis auf dem flachen Kontinentalschelf Menge: Sedimentmenge innerhalb der Stabilitätszone * mittlerer Hydratgehalt Methankohlenstoffmenge höher als Kohle-, Erdöl-, und Erdgaslagerstätten zusammen Isabelle Wagner und Christine Becker | 7/20

7 1. Grundlagen 1.3 Methanhydrat
Temperaturzunahme in Permafrostzone: 1,3 °C / 100 m Temperaturzunahme außerhalb: °C / 100 m Temperaturzunahme: 3 °C / 100 m Bohrung in 300 m  Hydratschicht von m Isabelle Wagner und Christine Becker | 8/20

8 1. Grundlagen 1.3 Methanhydrat Boden-Simulierende-Reflexion:
Schallwellen werden in Richtung Meeresboden geschickt Laufzeiten der reflektierten Schallwellen werden gemessen Reflexionen treten auf, wenn sich die Impedanz ändert Impedanz durch Dichteunterschied an Grenzfläche hohe Schallgeschwindigkeit der hydrathaltigen Sedimente, langsame Geschwindigkeit innerhalb der gashaltigen Sedimente Reflektor tritt in Tiefen bis 1000 m unterhalb des Meeresbodens auf, zeigt Untergrenze der Hydrat- Stabilitäts-Zone Isabelle Wagner und Christine Becker | 9/20

9 2. Klimaerwärmung CH4 ist 25 mal stärker als Treibhausgas als CO2
2.1 Gründe für den Zerfall Zerstörung der Stabilität Klimaerwärmung Erwärmung des Meerwassers und -bodens Methanhydrat wird instabil Rutschungen Methan wird frei Abhängig von: Temperatur Druck Quelle: TU-Dresden.de Isabelle Wagner und Christine Becker | 10/20 9

10 2. Klimaerwärmung 2.1 Gründe für den Zerfall
Seebeben Anhebung des Meeresbodens Druck nimmt ab Methanhydrat wird frei Rutschungen Tsunami Isabelle Wagner und Christine Becker | 11/20 10

11 2. Klimaerwärmung 2.2 Mechanismen der Ausbreitung: Diffusion Blowout
Geschwindigkeit der Freisetzung 2.3 Anaerobe und aerobe Methanoxidation Quelle: worldoceanreview.de Verbrauch von ca. 90 % des freiwerdenden Methans Voraussetzung Langsame Freisetzung Diffusion des Methans Probleme bei Blowout : Gasblasen für die Mikroorganismen nicht verwertbar geringe Wassertiefen Isabelle Wagner und Christine Becker | 12/20

12 2. Klimaerwärmung 2.3 Aerobe und anaerobe Methanoxidation
Versauerung der Ozean Sauerstoffarme Zonen Quelle: worldoceanreview.de Isabelle Wagner und Christine Becker |13/20 12

13 3. Energiequelle 3.1 Vorkommen
Vorkommen derzeit zwischen 100 – Gigatonnen Kohlenstoff Wahrscheinlicher Werte: – Gigatonnen Kohlenstoff Quelle: worldoceanreview.de Isabelle Wagner und Christine Becker |14/20 13

14 3. Energiequelle 3.2 Risiken der Förderung
Zerstörung komplexer Ökosysteme Gefährdung der Stabilität der Kontinentalhänge Freisetzung von Methan 3.3 Lösungsansätze Quelle: worldoceanreview.de Abbau nur von sedimentbedeckten Hydratvorkommen (mind. 50m) Ökosystem wird nicht gefährdet Verhindert unkontrolliertes Entweichen von Methan Abbau nur im flachen Gelände Methanhydratersatz durch CO2-Hydrate Stabilisierung der Kontinentalhänge durch die CO2-Hydrate CO2-Hydrate thermisch stabil Isabelle Wagner und Christine Becker |15/20 14

15 3. Energiequelle 3.4 Das SUGAR Projekt
„Submarine Gashydrat-Lagerstätten: Erkundung, Abbau und Transport„ Unterstützt von der Bundesregierung mit 13 Mio.€ Deutschland besitzt keine eigenen Hydrat-Lagerstätten Quelle: IFM-geomar Ziele: neusten Technologien zur Erdgasgewinnung (Methan) Speicherung von Kohlendioxid (CO2) als Hydrat Quelle: sk-zag.de Isabelle Wagner und Christine Becker | 16/20 15

16 3. Energiequelle 3.4 Das SUGAR Projekt
Quelle: beobachter.ch Isabelle Wagner und Christine Becker | 17/20 16

17 3. Energiequelle Beschreibung des Ablaufes
CO2 wird in Gaskraftwerken abgeschieden CO2 wird komprimiert (mit hohem Druck verflüssigt) Bei -160 °C per Schiff zum Bohrschiff transportiert Ein Doppelrohr dringt in die Tiefe Flüssiges CO2 + warmes Meerwasser dringen in den Untergrund CO2 ersetzt das Methan im Clathrat Methan wird als Gas freigesetzt und aufgefangen Methan wird als Methanhydrat in Pelletform gepresst und an Land transportiert (-15 °C) Methan wird in Gaskraftwerken verbrannt (wie Erdgas) Isabelle Wagner und Christine Becker | 18/20 17

18 4. Zusammenfassung Entstehung:
Methangas + Wasser + hoher Druck + niedrige Temperatur Vorkommen: Kontinentalhänge, Permafrostböden, arktischer Kontinentalschelf Klimaerwärmung: CH4 ist 25 mal stärkeres Treibhausgas als CO2 Energiepotenzial: 1.000 bis Gigatonnen Kohlenstoff, der in Gashydraten gebunden ist  übersteigt die Kohlenstoffmenge der zur Zeit bekannten Vorkommen fossiler Brennstoffe  FAZIT: „ Die Industrie sieht eine riesige Energiereserve, die Wissenschaft eine Zeitbombe“ Isabelle Wagner und Christine Becker | 19/20 18

19 5. Quellenverzeichnis Geo (2000). Zeitbombe im Meeresboden – In: GEO , 04|April 2000, S und S.38-39 World Ocean Review (2012). Wie das Methan ins Meer gelangte. Verfügbar unter [Zugriff am ] Bundesregierung (2008). Nachhaltigkeitsstrategie für Deutschland, Rohstoffe aus dem Meer. Verfügbar unter maritime-rohstoffe.html?__site=Nachhaltigkeit [Zugriff am ] Suess, E.; Methanhydrate: Verbindung aus Gas und Wasser – Energieträger der Zukunft? In: Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 2002; S. 8-25 OrganischeSubstrate.jpg&width=800m&height=600m&bodyTag=%3Cbody%20style%3D%22margin%3A0%3B%20background%3A%23fff%3B%22%3E&wrap=%3Ca%20href%3D%22javascript%3Aclose%28%29%3B%22%3E%20%7C%20%3C%2Fa%3E&md5=5e29a27fb0ba8c65a4f3fe159c6d415e Bohrmann, G.; Suess, E.;  Gashydrate der Meeresböden : ein dynamischer Methanspeicher im Ozean Perspektiven für die Energie der Zukunft: 13 Vorträge der Münchner Tagung (2004). DPG, Bad Honnef, pp Potentiale und Risiken der Nutzung von Methan aus Methanhydraten als Energieträger. Markus Groth. Online publiziert: 9. März © Vieweg+Teubner 2010 Lohmann, D.;Brennendes Eis – Gashydrate ; In Fokus: Bodenschätze (2012): , January 01, 2012. Schicks, J; Gasgewinnung aus hydratführenden Sedimenten: von den Grundlagen zur angewandten Forschung Verfügbar unter Isabelle Wagner und Christine Becker | 20/20

20 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!
Habt ihr noch Fragen? Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Isabelle Wagner und Christine Becker | 21/20 20