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Energie: Die brachiale Suche nach Gas im Gestein

Von Susanne Arndt, David Rotman und Wolfgang Stieler

Tonschiefer-Formationen auf allen Kontinenten enthalten offenbar gigantische Mengen an Erdgas. Die Aussicht auf Förderung dieser bisher unberücksichtigten Reserve elektrisiert Energiepolitiker und Unternehmen weltweit. Doch die neue Option ist nicht ohne Risiken.

Gas aus der Tiefe: Unkonventionelle Vorkommen Fotos
Getty Images

Die Szene wirkt bizarr: Ein Mann dreht den Wasserhahn an seinem Spülbecken auf, hält ein brennendes Feuerzeug an den Wasserstrahl - und plötzlich schießt eine Stichflamme aus dem Hahn. "Das war unglaublich", erinnert sich Dokumentarfilmer Josh Fox, während er über den Ursprung seines Films "Gasland" berichtet: Als 2006 ein Unternehmen sagenhafte 100.000 Dollar bot, um auf dem Grundstück von Fox' Eltern nach Gas bohren zu dürfen, begann der Dokumentarfilmer zu recherchieren: Warum das plötzliche Interesse von Bohrfirmen in einer Region, in der es dem Vernehmen nach gar keine Lagerstätten gab?

In dem Film hat Fox seine Rechercheergebnisse verarbeitet - und seine Bilanz ist eine einzige Anklage: Er zeigt nicht nur brennendes Wasser, sondern auch Menschen, die über Haarausfall, Schmerzen und Übelkeit klagen - als Folge von Methan, das aus der Erde austritt oder aus dem Wasserhahn quillt. Dafür präsentiert Fox eine konkrete Ursache: die Ausbeutung von nichtkonventionellem Gas.

Nichtkonventionelles Gas - so nennen Geologen etwas vage Erdgasvorkommen in Ton oder Schwarzschiefer. Dieses auf allen Kontinenten vorkommende Gestein, entstanden aus den organischen Sedimenten urzeitlicher Küstenmeere, hält Erdgas in gebundener Form fest. Anders als bei konventionellen Lagerstätten, die sich in Form riesiger Blasen unter isolierenden Gesteinsschichten gebildet haben, reicht hier keine einfache vertikale Bohrung an der höchsten Stelle, um das Lager zu leeren. Um das Erdgas in wirtschaftlich attraktiven Mengen zu fördern, müssen die Schieferschichten horizontal angebohrt und viele Risse im Gestein erzeugt werden. Diese ebenso komplizierte wie brachiale Fördertechnik rückt erst in den Fokus der Prospektoren, seit die "normalen" Lagerstätten sich allmählich zu leeren beginnen. Kein Wunder, dass die Schiefervorkommen besonders in den USA erforscht sind, dem Land mit dem höchsten Energiekonsum der Welt.

Jährlich verbrauchen die USA nach Berechnungen der Energy Information Agency (EIA) etwa 650 Milliarden Kubikmeter Erdgas. Demgegenüber betragen die "nachgewiesenen Reserven" - Gas, das unter gegenwärtigen Bedingungen wirtschaftlich gefördert werden kann - etwa 6,7 Billionen Kubikmeter. Aber das "Potential Gas Committee" (PGC) berechnet seit Jahren die Höhe zusätzlicher Gasressourcen des Landes - Gas, das zwar geologisch nachgewiesen ist, von dem aber unklar ist, unter welchen Bedingungen es wirtschaftlich gefördert werden kann. In einem im Juni 2009 erschienenen Evaluationsbericht beziffert die EIA diese Extrareserven auf 52 Billionen Kubikmeter - 39 Prozent mehr als bei der letzten Schätzung 2007. Der größte Teil dieses Zuwachses geht auf das Konto von nichtkonventionellen Lagerstätten.

Fast alle neu entdeckten Vorkommen befinden sich in Tonschiefer-Formationen, die nach heutigen Schätzungen 17,4 Billionen Kubikmeter Gas enthalten. Allein im sogenannten Appalachen-Becken liegen etwa 6,4 Billionen Kubikmeter. Diese Schieferformation am Eriesee bildet den äußeren Rand einer Lagerstätte, die sich über Zehntausende Quadratkilometer unter dem westlichen Teil des Bundesstaates New York, unter West- und Nord-Pennsylvania und Teilen von Ohio, West Virginia, Maryland und Kentucky erstreckt. Die älteste und tiefste Schicht dieser Lagerstätte wird Marcellus-Schiefer genannt.

Manche Geologen glauben, dass die Gasvorräte im Marcellus sogar noch reichlicher sein könnten als bislang vermutet: Erste Bohrungen in der Region verliefen so gut, dass die Prospektoren nun den abbaubaren Gasvorrat auf 13,8 Billionen Kubikmeter beziffern. Sollte diese Zahl stimmen, wäre Marcellus das zweitgrößte natürliche Gasfeld der Welt; größer ist nur eine gigantische Offshore-Reserve, die sich Iran und Katar teilen.

Erdgas-Rausch in den USA

Die Entdeckung der neuen Erdgasvorkommen und die Weiterentwicklung der entsprechenden Abbautechniken hat in den USA zu einem Erdgas-Rush geführt, dessen Auswirkungen weltweit zu spüren sind: Das amerikanische Gas erzeugt ein Überangebot, das Ende 2009 den Preis an der internationalen Gasbörse auf einen historischen Tiefststand gedrückt hat - lange bevor das riesige Potential komplett erschlossen ist. Auch in Europa wird jetzt an vielen Stellen geforscht, sondiert und gebohrt. Zu verlockend ist die Aussicht, sich aus der Abhängigkeit der Gasimporte befreien zu können. Doch bei der Förderung gibt es noch reichlich ungelöste Probleme.

"Bei einem normalen Erdgasreservoir reicht es, ein Loch reinzubohren, und das Gas strömt zu", sagt Professor Bernhard Cramer von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Bei nichtkonventionellem Schiefergas sei das Muttergestein jedoch nicht durchlässig genug. "Diese Schiefer sind Tongesteine, in denen die natürlichen Hohlräume sehr klein und oft auch nicht miteinander verbunden sind. Zudem haftet das Gas an der festen Phase." Neben Tonschiefer kommen auch Kohleflöze oder Sandsteine sehr geringer Permeabilität als Muttergestein von Erdgas in Frage, das dann "Tight Gas" genannt wird.

Bis vor etwa zehn Jahren war zwar prinzipiell bekannt, dass diese Vorkommen existieren - ihre Ausbeutung galt jedoch als unwirtschaftlich. Erst die nachlassenden Fördermengen konventioneller US-Gasfelder brachten die Erschließung von Tight Gas ins Spiel. "Die großen Konzerne in den USA haben dieses Feld aber weitgehend den kleinen, mittelständischen Unternehmen überlassen", sagt Frank Umbach, Spezialist für Energiesicherheit beim deutschen Think Tank "Centre for European Security Strategies" in München. "Die haben alle gedacht, das rechnet sich nicht."

Stattdessen seien die Gasexperten in Regierung und Industrie davon ausgegangen, dass die USA künftig ihren Gasbedarf weitgehend über verflüssigtes, in Tankern angelandetes Erdgas decken müsste. "Dementsprechend wurde in die Flüssiggas-Infrastruktur investiert", sagt Umbach. Doch Unternehmen wie das im texanischen Fort Worth beheimatete Range Resources ließen sich von den Einschätzungen der Öl- und Gasmultis nicht beeindrucken - und erwiesen sich als verblüffend erfolgreich: Mittlerweile kommen rund 50 Prozent des in den USA geförderten Erdgases aus nichtkonventionellen Lagerstätten - rund zehn Prozent davon sind Schiefergas, dessen Anteil steil ansteigt, während die Tight-Gas-Vorkommen allmählich auslaufen.

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 26 Beiträge
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1. Danke
jan_nebendahl, 17.10.2010
für diesen informativen und ausgewogenen Artikel. Leider wird auch hier wieder deutlich, dass die Träume von der unendlichen Rohstoffverfügbarkeit nur das sind, nämlich Träume.
2. Abiotisch
Philo 17.10.2010
Zitat: "Dieses auf allen Kontinenten vorkommende Gestein, entstanden aus den organischen Sedimenten urzeitlicher Küstenmeere, hält Erdgas in gebundener Form fest." Ja klar, das Märchen vom biotischen Erdgas/Erdöl, wer's glaubt ... Wäre schön gewesen wenn wenigstens irgendwo in einem Nebensatz auf die Möglichkeit der abiotischen permanenten Entstehung von Erdgas/Erdöl hingewiesen worden wäre ... Egal, lassen wir und halt weiterhin von Energiekonzernen, die Bescheid wissen und sich über uns Dumme kaputtlachen, gnadenlos abzocken.
3. Gas ist der falsche Weg in die Zukunft
Kaygeebee 17.10.2010
Ich bin tendenziell gegen die Erschließung dieser doch eher konventionellen Energiequellen. Gas bleibt Gas, egal wo es herkommt. An sich ist die Sache schön. Gigantische Energiereserven die beim Verbraucher zu günstigeren Preisen führen (unsere Energiemonopolisten werden sicherlich 'nen Teufel tun und die Preise bei uns zu senken) und evtl. sogar gewinnbringend verkauft werden können. Nur macht eine scheinbar massenhaft vorhandene Energiequelle auch träge und faul. Man ruht sich darauf aus und vernachlässigt die Erforschung und Verbesserung von anderen Energiequellen, z.B. Wind- und Solarenergie. Auch die Weiterentwicklung von Batterien gerät ins Hintertreffen. Als Beispiel nenne ich mal die massenhafte Verbreitung von Autos mit Verbrennungsmotor. Vorher gab es viele Autos die auf Strom fuhren. Als Erdöl, und damit Benzin, billig und und in riesigen Mengen verfügbar waren interessierte sich keiner mehr für Batterien und Elektroautos. Die Technologie wurde über Jahrzehnte links liegen gelassen. Erst seit 10-20 Jahren forschen wir Menschen wieder intensiv an dieser Technolgie. Warum? Weil das Öl bald weg ist und wir schnell eine Alternative brauchen um unseren verschwenderischen Lebensstil zu erhalten. Erst seit etwa ein bis zwei Dekaden werden Solar und Wind wirklich ausgebaut. Eine Gas-Renaissance würde diese Entwicklung auf Jahre wieder ausbremsen. Warum? Weil der Mensch im grunde ein faules und bequemes Tier ist. Wir nehmen immer den einfachsten Weg. Und Gas ist einfacher als Wind oder Solar.
4. HYDRAULIC-FRACTURING-au JA !!!
seppiverseckelt 17.10.2010
... aber sicher doch- das wird lustig hier im dicht besiedelten Mitteleuropa...!!! Es ist Freitag der 6 Dezember 2006 um etwa 17 Uhr 45. ich stehe in einem kleinen Lebensmitteldiscounter an der Ladenkasse. Unvermittelt erfasst dieses Gebäude und alle Menschen darinnen ein erheblicher subsonischer "Brummton" und gleich darauf ein mehrere Sekunden andauerndes "Durchschütteln"- etwa so als ob einem direkt unter den Füssen ein Immens grosser Schiffsdiesel hindurchgezogen würde... OHA- dachte ich- ein Erdbeben- das kommt bei uns am Oberrheingraben ja alle 2-3 Jahre in dieser -keinen Gebäudeschäden verursachenden- Stärke vor, in dem Laden in dem ich war fielen einige Suppen und Saucenpackungen aus den Regalen- das wars... DENKSTE !!! Gegen 19 Uhr 45 die Meldung in SWR Fernsehen- das kleine Erdbeben wurde verursacht durch die Geothermiebohrung in Basel-Lange Erlen unmittelbar an der Grenze zu Deutschland, Weil am Rhein-Otterbach- gelegen, 5 km Luftlinie von mir entfernt! Hervorgerufen durch den Versuch die "Gesteinsklüftung" in 5 KM tiefe mittels "Hydraulic Fracturing" zu vergrössern! Dieses Vorgehen wurde den Menschen hier im Dreiland, in CH in D und in Fr absolut nicht vorher mitgeteilt- anderslautende behauptungen sind erstunken und erlogen- ich informiere mich gründlich über alles was für uns Grenzüberschreitend wichtig ist- kein Schwein hatte vorher in Badischer Zeitung, Gemeindemitteilungen etc.irgend etwas verlautbaren lassen... stillhalten und hoffen dass "es" ruhig bleibt war das offizielle "Regime"- blieb es aber nicht !!! Insbesondere aus Basel hagelte es danach proteste von Hausbesitzern mit Gebäuderissen etc... ob alle davon ganz frisch entstanden waren- na ja...? Jedenfalls war dieses und einige weitere kleinere "Erdbeben" im folgenden Vierteljahr der Genickbruch für die Geothermiehoffnungen an diesem Ort- die Betreibergesellschaft musste klein beigeben- es gibt Sie nicht mehr- die Versicherung musste Saftig Zahlen und für die damalige Baselstädtische Baudirektorin Schneider wars ein PR-Fiasko der Sonderklasse ! wie gesagt das "Fracturing" geschah in 5 Km Tiefe !! DAHER- Hydraulic-Fracturing in dichtbesiedelten Gebieten Mitteleuropas- d a s könnte Lustig werden- ich WARNE !!!!!
5. grube messel
altruist 17.10.2010
vielleicht sollte man mal im bereich der grube messel bohren.
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Grafik: Wie unkonventionelles Gas gefördert wird

Unkonventionelle Gasförderung
In Deutschland gibt es einen Run auf neue Erdgasquellen. Durch spezielle Bohrmethoden lässt sich der wertvolle Rohstoff selbst dann bergen, wenn er in kleinen, abgeschotteten Zwischenräumen verstreut ist. SPIEGEL ONLINE zeigt Chancen und Risiken des Booms im Überblick.
Weltweite Vorräte
Die Internationale Energieagentur schätzt, dass weltweit rund 921 Billionen Kubikmeter unkonventionellen Gases im Erdreich verborgen sind - fünfmal so viel wie in konventionellen Vorkommen. Andere Expertern gehen von noch größeren Mengen aus. Bislang gibt es für viele Länder aber nur Schätzungen über prinzipiell vorhandene Mengen (in-situ Mengen). Wie viel davon tatsächlich technisch (Ressourcen) und wirtschaftlich (Reserven) gefördert werden kann, ist noch nicht bekannt.
Die Reservoirs
Im Gegensatz zu konventionellen Vorkommen befindet sich unkonventionelle nicht in durchlässigen Gesteinsschichten, sondern in kleinsten Poren und Bruchzonen im Gestein. Die größten Vorkommen sind in Schiefergestein eingeschlossen. Aber auch in Tonschichten und Tundraböden finden sich Vorräte.
Die Fördermethode
Steuerbare Bohrer dringen nicht nur tief ins Erdreich vor, sondern wühlen sich auch horizontal ins Gestein. So kann die gashaltige Gesteinsschicht über eine Strecke von mehreren Kilometern durchbohrt werden. Damit das Gas entweichen kann, wird das Gestein durch eine Mischung aus Wasser, Chemikalien und Quarzkügelchen in Tausende Stückchen gesprengt. Die Sprengungen bezeichnet man als "hydraulic fracturing" oder "fracing" (sprich: "Fräcking"). Fracing wird sehr selten auch bei konventionellen Bohrungen eingesetzt - bei unkonventionellen ist es Standard.
Die Chemikalien
Der Anteil der eingesetzten Chemikalien an der Gesamtflüssigkeit beträgt nach Angaben der Industrie gut ein Prozent. Angesichts der Tatsache, dass beim Fracing einer Bohrung teils mehrere Millionen Liter Wasser eingesetzt werden, ist das allerdings immer noch eine Menge. Über die genaue Zusammensetzung der Chemikalien gibt die Industrie nur sehr zögernd Auskunft.
Folgen der Technologie
In den USA hat der Abbau von unkonventionellem Erdgas bereits in großem Stil begonnen und den Energiemarkt so umgekrempelt, dass der Rohstoffexperte und Pulitzerpreis-Gewinner Daniel Yergin von einer "American Gas Revolution" spricht.
Folgen für die Umwelt
In den USA gibt es Beschwerden von Anwohnern, die sagen, ihre Lebensbedingungen hätten sich verschlechtert - unmittelbar, nachdem in Nähe ihrer Wohnungen Fracing-Bohrungen vorgenommen wurden. US-Behörden haben zudem Luft- und Grundwasserverschmutzungen nachgewiesen. Inwieweit es sich um Einzelfälle handelt oder um ein flächendeckendes Problem - und inwieweit all die aufgetretenen Umweltschäden tatsächlich mit der unkonventionellen Gasförderung zusammenhängen, ist kaum untersucht. Die US-Regierung hat es bislang versäumt, die Umweltrisiken genau zu untersuchen.ssu

Fotostrecke
Fotostrecke: Gasförderung rund um die Welt
Energieträger Erdgas
Erdgas ist nach Mineralöl der zweitwichtigste Bestandteil des deutschen Energiemix. Fast jede zweite Wohnung in Deutschland wird nach Angaben des BDEW inzwischen damit beheizt. Insgesamt sind es mehr als 18 Millionen Haushalte - Tendenz steigend. Zudem wird mit Erdgas Strom erzeugt, und umweltfreundliche Autos werden mit Erdgas angetrieben. Die Erdgas-Lagerstätten sind auf wenige Regionen begrenzt - mehr als die Hälfte der globalen Vorkommen befinden sich in den Ländern Russland, Iran und Katar.

Erdgas ist der am wenigsten klimaschädliche aller fossilen Brennstoffe. Bei seiner Verbrennung werden etwa 200 Gramm CO2 pro Kilowattstunde freigesetzt. Dies ist im Vergleich zu Erdöl (270 g/kWh) und Kohle (je nach Qualität 330 bis 400 g/kWh) gering.


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