Erdgas

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Natural gas
General
Other names	Marsh gas, Swamp gas
Molecular formula	CH4
Appearance	Clear Gas, Blue Flame
Properties
Density and phase	0.,717 kg/m3, gas
Melting point	−182.5°C (90.6 K) at 1 atm 25 °C (298 K) at 1.5 G Pa
Boiling point	−161.6°C (111.55 K)
Triple point	90.7 K, 0.,emperature	537°C
Maximum burning temperature:	2148°C
Explosive limits	5–15%
Related compounds
Related alkanes	Ethane Propane
Related compounds	Methanol Chloromethane
Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa) Infobox disclaimer and references
See methane for a more complete list.,

Erdgas ist ein gasförmiger fossiler Brennstoff, der hauptsächlich aus Methan besteht. Es ist in Ölfeldern und Erdgasfeldern und in Kohlebetten zu finden. Wenn methanreiche Gase durch den anaeroben Zerfall nicht fossiler organischer Stoffe entstehen, werden diese als Biogas bezeichnet. Zu den Biogasquellen gehören Sümpfe, Sümpfe und Deponien (siehe Deponiegas) sowie Klärschlamm und Gülle als anaerobe Gärmittel, zusätzlich zur enterischen Fermentation, insbesondere bei Rindern., Erdgas wird oft informell als einfach Gas bezeichnet, insbesondere im Vergleich zu anderen Energiequellen wie Strom.

Chemische Zusammensetzung

Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan (CH4), das kürzeste und leichteste Kohlenwasserstoffmolekül. Es enthält auch schwerere gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Ethan (C2H6), Propan (C3H8) und Butan (C4H10) sowie andere schwefelhaltige Gase in unterschiedlichen Mengen, siehe auch Erdgaskondensat. Erdgas enthält und ist auch die primäre Marktquelle für Helium.,

Component	wt. %
Methan (CH4)	80-95
Ethan (C2H6)	5-15
Propan (C3H8) und Butan (C4H10)	< 5

Stickstoff, Helium, Kohlendioxid und Spuren von Schwefelwasserstoff, Wasser und Geruchsstoffen können ebenfalls vorhanden sein . Quecksilber ist auch in geringen Mengen in Erdgas enthalten, das aus einigen Feldern gewonnen wird. Die genaue Zusammensetzung von Erdgas variiert zwischen den Gasfeldern.,

Organosulfurverbindungen und Schwefelwasserstoff sind häufige Verunreinigungen, die vor den meisten Anwendungen entfernt werden müssen. Gas mit einer signifikanten Menge an Schwefelverunreinigungen, wie Schwefelwasserstoff, wird als saures Gas bezeichnet und oft als „saures Gas“bezeichnet. Verarbeitetes Erdgas, das Endbenutzern zur Verfügung steht, ist geschmack-und geruchlos, aber bevor Gas an Endbenutzer verteilt wird, wird es durch Zugabe von kleinen Mengen Thiolen geruchsneutral, um die Lecksuche zu unterstützen., Verarbeitetes Erdgas ist an sich harmlos für den menschlichen Körper, Erdgas ist jedoch ein einfaches Erstickungsmittel und kann töten, wenn es Luft bis zu dem Punkt verdrängt, an dem der Sauerstoffgehalt das Leben nicht unterstützt.

Erdgas kann durch eine Explosion auch lebens-und sachgefährlich sein. Erdgas ist leichter als Luft und neigt daher dazu, sich in die Atmosphäre abzuleiten. Wenn Erdgas jedoch begrenzt ist, z. B. in einem Haus, können Gaskonzentrationen explosive Gemische erreichen und bei Zündung zu Explosionen führen, die Gebäude zerstören könnten., Methan hat eine untere explosive Grenze von 5% in der Luft und eine obere explosive Grenze von 15%.

Explosives Gas mit komprimiertem Erdgas, das in Fahrzeugen verwendet wird, ist aufgrund der entweichenden Natur des Gases und der Notwendigkeit, Konzentrationen zwischen 5% und 15% aufrechtzuerhalten, um Explosionen auszulösen, fast nicht vorhanden.

Energiegehalt und Statistik

Erdgasmengen werden in normalen Kubikmetern (entsprechend 0° C bei 1 atm) oder in Standardkubikfuß (entsprechend 60° F und 30 inHg) gemessen., Die Bruttobrennungswärme eines normalen Kubikmeters von kommerziellem Erdgas beträgt rund 39 Megajoule (≈10,8 kWh), kann jedoch um mehrere Prozent variieren. In US-Einheiten produziert ein Standard-Kubikfuß Erdgas rund 1000 British Thermal Units (BTUs).

Der tatsächliche Heizwert, wenn das gebildete Wasser nicht kondensiert, ist die Nettowärme der Verbrennung und kann bis zu 10% weniger betragen.

Der Preis für Erdgas variiert stark je nach Standort und Art des Verbrauchers, aber ab 2006 ein Preis von $10 pro 1000 Kubikfuß ist typisch in den USA., Dies entspricht rund $10 pro Million BTU oder rund $10 pro Gigajoule.

In den USA wird Erdgas im Einzelhandel häufig in Einheiten von Therms (th) verkauft; 1 therm = 100.000 BTU. Großhandelsgeschäfte werden in der Regel in Dekathermen (Dth) oder in tausend Dekathermen (MDth) oder in Millionen Dekathermen (MMDth) abgewickelt. Eine Million Decatherms sind ungefähr eine Milliarde Kubikfuß Erdgas.

Lagerung und transport

Die größte Schwierigkeit bei der Verwendung von Erdgas ist der Transport und die Lagerung aufgrund seiner geringen Dichte. Erdgaspipelines sind wirtschaftlich, aber über die Ozeane hinweg unpraktisch. Viele bestehende Pipelines in Nordamerika sind kurz davor, ihre Kapazität zu erreichen, was einige Politiker in kälteren Klimazonen dazu veranlasst, öffentlich über mögliche Engpässe zu sprechen.

LNG-Träger können verwendet werden, um Flüssigerdgas (LNG) über Ozeane zu transportieren, während Tankwagen Flüssigerdgas oder komprimiertes Erdgas (CNG) über kürzere Strecken transportieren können., Sie können Erdgas direkt zu Endnutzern oder zu Verteilungspunkten wie Pipelines für den weiteren Transport transportieren. Diese können höhere Kosten verursachen, was zusätzliche Einrichtungen zur Verflüssigung oder Kompression am Produktionspunkt und dann zur Vergasung oder Dekompression in Endverwendungsanlagen oder in einer Rohrleitung erfordert.

In der Vergangenheit konnte das Erdgas, das im Zuge der Erdölgewinnung gewonnen wurde, nicht gewinnbringend verkauft werden und wurde einfach auf dem Ölfeld verbrannt (bekannt als Abfackeln)., Diese verschwenderische Praxis ist heute in vielen Ländern illegal, zumal sie der Erdatmosphäre Treibhausgasverschmutzung hinzufügt. Darüber hinaus erkennen Unternehmen jetzt, dass der Wert für das Gas mit LNG, CNG oder anderen Transportmethoden für Endverbraucher in der Zukunft erreicht werden kann. Das Gas wird nun zur späteren Rückgewinnung wieder in die Formation injiziert. Dies unterstützt auch das Ölpumpen, indem der Untergrunddruck höher gehalten wird. In Saudi-Arabien wurde in den späten 1970er Jahren ein „Master-Gassystem“ geschaffen, das die Notwendigkeit des Abfackelns beendete., Das Erdgas wird zur Erzeugung von Strom und Wärme zur Entsalzung verwendet. In ähnlicher Weise wurden einige Deponien eingerichtet, die auch Methangase ableiten, um das Methan abzufangen und Strom zu erzeugen.

Erdgas wird häufig in unterirdischen Kavernen gespeichert, die in erschöpften Gasreservoirs aus früheren Gasbrunnen, Salzkuppeln oder in Tanks als Flüssigerdgas gebildet wurden. Das Gas wird in Zeiten geringer Nachfrage eingespritzt und in Zeiten höherer Nachfrage extrahiert. Die Lagerung in der Nähe der Endbenutzer hilft, volatile Anforderungen am besten zu erfüllen, dies ist jedoch möglicherweise nicht immer praktikabel.,

Erdgaskrise

Viele Politiker und prominente Persönlichkeiten in Nordamerika haben öffentlich über eine mögliche Erdgaskrise gesprochen. Dazu gehören der ehemalige Energieminister Spencer Abraham, der ehemalige Vorsitzende der Federal Reserve Alan Greenspan und der Energieminister von Ontario, Dwight Duncan.,

Die Erdgaskrise wird typischerweise durch die steigenden Preise für Erdgas in den USA in den letzten Jahren beschrieben, aufgrund des Rückgangs der einheimischen Versorgung und der steigenden Nachfrage nach Stromerzeugung. Das indigene Angebot ist von 20.570.295 MMcf im Jahr 2001 auf 19.144.768 MMcf im Jahr 2005 gesunken., Aufgrund des Produktionsrückgangs (verschärft durch den dramatischen Produktionseinbruch durch die Hurrikane Katrina und Rita) und des anhaltenden Nachfragewachstums ist der Preis so hoch geworden, dass viele industrielle Anwender, hauptsächlich in der petrochemischen Industrie, ihre Werke geschlossen haben und Arbeitsplätze verloren haben. Greenspan hat vorgeschlagen, dass eine Lösung für die Erdgaskrise der Import von LNG ist.,

Diese Lösung ist sowohl kapitalintensiv als auch politisch aufgeladen aufgrund der öffentlichen Wahrnehmung, dass LNG-Terminals explosive Risiken darstellen, insbesondere nach den Terroranschlägen vom 11. Das US-Heimatschutzministerium ist für die Aufrechterhaltung ihrer Sicherheit verantwortlich.

Neue oder erweiterte LNG-Terminals verursachen schwierige Infrastrukturprobleme und erfordern hohe Investitionen. LNG-Terminals erfordern einen sehr geräumigen— mindestens 12,2 m tiefen-Hafen und sind vor Wind und Wellen geschützt., Diese „geeigneten“ Standorte befinden sich somit tief in gut besiedelten Seehäfen, die auch mit wegerechtlichen Bedenken für LNG-Pipelines belastet sind oder umgekehrt die LNG-Expansionsanlagen und Endverwendungsanlagen (Petrochemie) inmitten der hohen Bevölkerungsdichte von Großstädten beherbergen müssen Großstädte, mit den damit verbundenen Dämpfen, mehrere ernsthafte Sicherheitsrisiken.

Um „gut geschützte“ Gewässer zu erreichen, sind geeignete Hafenstandorte in der Regel Flüsse oder Flussmündungen, die wahrscheinlich nicht tief genug ausgebaggert werden., Da sich diese sehr großen Schiffe langsam und schwerfällig in eingeschränkten Gewässern bewegen müssen, werden die Transitzeiten zum und vom Terminal kostspielig, da mehrere Schlepper und Sicherheitsboote die großen Schiffe schützen und schützen. Operativ werden LNG-Tanker (zum Beispiel in Boston) effektiv die alleinige Nutzung des Hafens erhalten, gezwungen, während der Stoßzeiten anzukommen und abzufahren, und von der Besetzung desselben Hafens ausgeschlossen, bis der erste gut verlassen ist. Diese Faktoren erhöhen die Betriebskosten und machen Investitionen weniger attraktiv.,

Um die Menge an LNG, die zur Erdgasversorgung Nordamerikas verwendet wird, erheblich zu erhöhen, müssen nicht nur an nordamerikanischen Küsten-aus den oben genannten Gründen schwierig – „Wiedervergasungsanlagen“ errichtet werden, sondern auch in Indonesien, dem Nahen Osten und Afrika erhebliche neue Verflüssigungsstationen errichtet werden, um das Gas, das allgemein mit der Ölproduktion in diesen Gebieten verbunden ist, zu konzentrieren. Eine wesentliche Erweiterung der Flotte von LNG-Trägern muss ebenfalls erfolgen, um die enorme Menge an Kraftstoff zu bewegen, die benötigt wird, um den kommenden Mangel in Nordostamerika auszugleichen.,

Verwendet

Stromerzeugung

Erdgas ist eine wichtige Quelle für die Stromerzeugung durch den Einsatz von Gasturbinen und Dampfturbinen. Besonders hohe Wirkungsgrade können durch die Kombination von Gasturbinen mit einer Dampfturbine im kombinierten Zyklus erreicht werden. Erdgas verbrennt sauberer als andere fossile Brennstoffe wie Öl und Kohle und produziert weniger Treibhausgas pro freigesetzter Energieeinheit. Bei einer äquivalenten Wärmemenge erzeugt das Verbrennen von Erdgas etwa 30% weniger Kohlendioxid als das Verbrennen von Erdöl und etwa 45% weniger als das Verbrennen von Kohle ., Die kombinierte Stromerzeugung mit Erdgas ist somit die sauberste Energiequelle, die mit fossilen Brennstoffen zur Verfügung steht, und diese Technologie wird überall dort eingesetzt, wo Gas zu vernünftigen Kosten gewonnen werden kann. Die Brennstoffzellentechnologie bietet möglicherweise sauberere Optionen für die Umwandlung von Erdgas in Strom, ist jedoch noch nicht preislich wettbewerbsfähig. Außerdem soll die Erdgasversorgung 20 Jahre nach dem Ölgipfel um das Jahr 2030 ihren Höhepunkt erreichen. Es wird auch prognostiziert, dass die weltweite Erdgasversorgung um das Jahr 2085 erschöpft sein sollte.,

Wasserstoff

Erdgas kann zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden, der in Wasserstofffahrzeugen verwendet werden kann. Eine gängige Methode ist der Wasserstoffreformer.

Erdgasfahrzeuge

Komprimiertes Erdgas ( Methan) wird als saubere Alternative zu anderen Kraftstoffen wie Benzin (Benzin) und Diesel verwendet. Ab 2005 waren die Länder mit der größten Anzahl von Erdgasfahrzeugen Argentinien, Brasilien, Pakistan, Italien und Indien., Die Energieeffizienz ist im Allgemeinen gleich der von Benzinmotoren, aber im Vergleich zu modernen Dieselmotoren niedriger, teilweise aufgrund der Tatsache, dass Erdgasmotoren im Otto-Zyklus funktionieren, aber die Forschung ist auf dem Weg, den Prozess zu verbessern ( Westport-Zyklus).

Flüssiggas (ein Propan-Butan-Gemisch) wird auch zum Kraftstoff von Fahrzeugen verwendet. LPG – und CNG-Fahrzeugkraftstoffsysteme sind nicht kompatibel. CNG erfordert auch Höherdrucktanks, die typischerweise viel schwerer sind als die für LPG verwendeten.,

Wohnhausgebrauch

Erdgas wird an Haushalte geliefert, wo es für Zwecke wie Kochen in erdgasbetriebenen Bereichen und/ oder Öfen, erdgasbeheizten Wäschetrocknern und Heizen / Kühlen verwendet wird. Home oder andere Gebäudeheizung kann Kessel, Öfen und Warmwasserbereiter umfassen. CNG wird in ländlichen Häusern ohne Anschluss an öffentliche Versorgungsleitungen oder mit tragbaren Grills verwendet.

Dünger

Erdgas ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Ammoniak, über das Haber-Verfahren, für den Einsatz in der Düngemittelproduktion.,

Sonstiges

Erdgas wird auch bei der Herstellung von Stoffen, Glas, Stahl, Kunststoffen, Farben und anderen Produkten verwendet.

Sicherheit

In irgendeiner Form wird dem ansonsten farblosen und geruchlosen Gas eine winzige Menge Geruchsmittel wie t-Butyl Mercaptan mit einem verrottenden kohlartigen Geruch zugesetzt, so dass Lecks erkannt werden können, bevor ein Feuer oder eine Explosion auftritt. Manchmal wird eine verwandte Verbindung, Thiophan, mit einem faulen Eigeruch verwendet. Das Hinzufügen von Geruchsmitteln zu Erdgas begann in den Vereinigten Staaten nach der Explosion der New London School von 1937., Der Gasaufbau in der Schule blieb unbemerkt und tötete dreihundert Studenten und Dozenten, als er sich entzündete. Geruchsstoffe gelten in den extrem niedrigen Konzentrationen, die in Erdgas an den Endverbraucher abgegeben werden, als ungiftig.

In Bergwerken, in denen Methan, das aus Gesteinsformationen sickert, keinen Geruch hat, werden Sensoren verwendet, und Bergbaugeräte wurden speziell entwickelt, um Zündquellen zu vermeiden, z. B. die Davy-Lampe.

Explosionen, die durch Erdgaslecks verursacht werden, treten jedes Jahr einige Male auf., Einzelne Häuser, kleine Unternehmen und Boote sind am häufigsten betroffen, wenn ein internes Leck Gas in der Struktur aufbaut. Häufig reicht die Explosion aus, um ein Gebäude erheblich zu beschädigen, es aber stehen zu lassen. In diesen Fällen neigen die Personen im Inneren zu leichten bis mittelschweren Verletzungen. Gelegentlich kann sich das Gas in ausreichend großen Mengen sammeln, um eine tödliche Explosion zu verursachen und dabei ein oder mehrere Gebäude aufzulösen. Das Gas zerstreut sich normalerweise leicht im Freien, kann sich aber manchmal in gefährlichen Mengen sammeln, wenn die Wetterbedingungen stimmen., Auch in Anbetracht der zig Millionen von Strukturen, die den Kraftstoff verwenden, ist das individuelle Risiko der Verwendung von Erdgas sehr gering.

Einige Gasfelder liefern saures Gas, das Schwefelwasserstoff (H2S) enthält. Dieses unbehandelte Gas ist giftig. Amingasbehandlung, ein industrieller Massstab, der saure gasförmige Komponenten entfernt, wird häufig verwendet, um Schwefelwasserstoff aus Erdgas zu entfernen.

Die Extraktion von Erdgas (oder Öl) führt zu einem Druckabfall im Reservoir. Dies wiederum kann zu Bodensenkungen führen., Die Absenkung kann Ökosysteme, Wasserstraßen, Abwasser-und Wasserversorgungssysteme, Fundamente usw. betreffen.