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Umweltaspekte von unkonventionellem Erdgas: Klimabilanz von Schiefergas im Vergleich

Vortrag im Rahmen der Reihe „Wissenschaftstag - Energie für die Zukunft“ am 9.12.2013 in der Centralstation, Darmstadt

Uwe R. FritscheWissenschaftlicher Leiter, IINAS GmbH

Internationales Institut für Nachhaltigkeitsanalysen und -strategien

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Projektkontext

• Energie- und Klimabilanz von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten im Vergleich zu anderen Energiequellen; Gutachten für Unabhängigen Expertenkreis des InfoDialogFracking (2012)

• IPCC Expert Group on GHG emissions from unconventionaloil & gas (2013-2014)

• Comparison of international studies on GHG emissions ofshale gas, für ExxonMobil Deutschland (Dez. 2013)

• „Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten – Teil 2“ UBA Vorhaben FKZ 3712 23220

AP 4 (Aufbereitung Forschungsstand Energie- und Klimabilanzen) AP 5 (Scoping - Untersuchung der Klimabilanz in Deutschland)

(Publikation im Februar 2014)

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Fragestellung

• Wie schneidet Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten (Schiefergas) im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern zur Stromerzeugung ab?

• Vergleichsgrößen:

• Strom aus konventionellem Erdgas (Mix DE), Erdöl (Mix DE und Ölsände), Importkohle, Strommix

• Bilanzen für nichterneuerbare Primärenergie (KEV) und Klima (CO2Äq.)

• Zeitbezug 2010 und 2020, Ausblick auf 2030 (mit Kosten)

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Erd- und Schiefergas-Lagerstätten

Erdgasfördergebiete in Deutschland Lagerstätten für unkonventionelles Erdgas

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Fracking: Grundprinzip

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Versagenspfade beim Fracking

Quelle: RiskCom (2013), laufendes UBA-Vorhaben

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CH4-Emissionspfade Fracking

X

zusätzlich: THG aus Exploration /Erschließung (Bohrungen) , Hilfsinputs und Herstellungsaufwand (Stahl, Zement...)

„post-production“= relevant beiStörungs-zonen (Klüfte)

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Methodik der Analyse

• Daten zu typischen Fracking-Fördersituationen, mit Bandbreite für Explorations-, Betriebs- und Entsorgungsphase (Bohrtiefe, CH4-Emissionen)

• Settings in 2010/2020 für Norddeutschland:• low: 1000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• med: 3000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• high: 5000 m Teufe, kein CH4 aus post-production• high2: zusätzlich 5% CH4 aus post-production

• Analyse der Energie- und Umwelteffekte dieser Prozesse (inkl. Aufbereitung + Gastransport) mit Computermodell GEMIS 4.8

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Kenndaten der Fracking-settings

Kenndaten low m ed high Einheit Produktion je Bohrloch (EUR) 50 35 20 Mio. m 3

Lebensdauer (Produktionszeitraum) 20 15 10 Jahre Anzahl Bohrungen Exploration 2 5 10 - mittlere vertikale Teufe Bohrung (TVD) 1.500 3.000 5.000 m horizontale Länge Bohrungen 1.000 1.500 2.000 m Anzahl horizontale Bohrungen je Bohrloch 2 4 8 -

CH4-Verluste generell 0,9 0,9 0,9 kg/TJGas

CH4-Verluste fracking-spezifisch 9,3 18,6 46,5 kg/TJGas

Di rekte CH4-Verluste gesamt 10,2 19,5 47,4 kg/TJGas

CH4-Verluste bezogen auf gefördertes Gas 0,05% 0,10% 0,25%

Quelle: eigene Analysen von IINAS; EUR = Estimated Ultimate Recovery; TVD = Total Vertical Depth

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Lebensweg Energie (Beispiel)

Produktz.B. Strom

Pipeline

Verbrennung Stromnetz

EnergieflussStofffluss

Transport

Ressource, z.B. Erdgas

Extraktion

Konversion

Pipeline

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GEMIS als Werkzeug

GEMIS 4.8 ist kostenlos erhältlich unter www.gemis.de

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Klimabilanzen 2010/2020: Gas

Daten bezogen auf bereitgestelltes Erdgas frei Verbraucher (ohne Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production

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Klimabilanzen 2010/2020: Strom

Daten bezogen auf bereitgestellten Strom frei Verbraucher (mit Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production

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Klimabilanzen 2010: Sensitivitäten

Daten bezogen auf bereitgestellten Strom frei Verbraucher (mit Gasverbrennung)Quelle: eigene Modellierung von IINAS mit GEMIS 4.81; hi2 = inkl. CH4 aus post-production; hi3 = inkl. CH4 aus flowback

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Klimabilanzen international (Strom)

Quelle: IINAS (2013) und eigene Berechnungen

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Blick in das Jahr 2030…

• Schiefergas im Vergleich zu erneuerbarem Gas (aus Biomasse und Windstrom), Erdgas, Importkohle sowie künftiger Stromerzeugung

• THG-Vergleich je kWhel

Gesamte Lebenswege inkl. Herstellungsaufwand

Bei Biomasse ohne Landnutzungsänderungen

• Kostenvergleich für 2030 (ohne/mit CO2-Kosten)

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Vergleich Zeithorizont 2030

Quelle: ÖKO/IINAS (2012) und eigene Berechnungen; Gülle/Mais = 25/75%, ohne LUC-Effekte

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Kostenaspekte (Zeithorizont 2030)

Quelle: ÖKO/IINAS (2012) und eigene Berechnungen; 8% Kapitalzins; biogene Gase als Biomethan inkl. Aufbereitung

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Klimabilanzen: Ausblick

• vereinfachten Vergleiche: In hypothetischem Ausbau-Szenario würden “low“-Standorte zuerst genutzt (ökonomisch attraktiver), aber med/high müssten zunehmend Beiträge bringen und könnten kumulierte Emissionen dominieren

• Schiefergas-Ausbau und US-Kohle-Exporte in EU: globale Verdrängungseffekte wichtig für effektive Klimawirkung von Schiefergas

• Konkurrenz um Investitionsmittel: IEA projiziert 7 Billionen US$ bis 2035 für Schiefergas, stehen dann nicht für EE-Ausbau und Energieeffizienz zur Verfügung

• Umfassende Analyse für DE/EU zur Ergänzung nötig

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Mehr Informationen...

www.iinas.org/fracking-de.htmluf@iinas.org

Bezug: http://dialog-erdgasundfrac.de/ Bezug: http://www.umweltrat.de/