Geringere Methanemissionen von ausgewählten Schiefergas Produktionsstätten in den USA als erwartet

Autor: Thorsten Warneke

Institute für Umweltphysik, Universität Bremen

Publiziert: 15. Oktober 2013
Update: 24. Oktober 2013

Die Verwendung von Erdgas zur Wärme- und Stromerzeugung gilt allgemein als klimafreundlicher als Öl oder Kohle. Dies würde auf jeden Fall stimmen, wenn man nur die Kohlendioxid-Emissionen während des Brennvorgangs betrachtet. Jedoch können Emissionen von Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, den Klimavorteil vermindern oder sogar zunichte machen. Aus diesem Grund ist eine Quantifizierung der Methan-Emissionen über die gesamte Produktionskette, vom Bohrloch bis zum Verbraucher notwendig. Derzeit gibt es zu wenige Messungen, um die Klimawirkung von Erdgas beantworten zu können. Messungen sollten idealerweise nicht nur die gesamten Emissionen quantifizieren, sondern zwischen den einzelnen Quellen differenzieren. Der kürzlich erschienene Artikel von Allen et al. (2013) beschäftigt sich mit den Methan-Emissionen während der ersten Stufen in der Produktionskette von Erdgas, welches mittels des Hydraulic Fracturing Verfahrens gefördert wird. Der Artikel leistet einen wichtigen Beitrag zu einem besseren Verständnis der Methan-Emissionen dieser Produktionsstufen.

Methanemissionen aus Erdgas in den USA und der Beitrag der Studie von Allen et al.

Die Studie wurde in PNAS am 16. September 2013 veröffentlicht.

Nach Angaben der US Environmental Protection Agency (EPA, 2013) stellt Erdgas die größte anthropogene Quelle von Methan in den Vereinigten Staaten dar. Im Jahr 2011 beliefen sich die Emissionen auf 6893 Gg*. Dies entspricht etwa 25 % der gesamten anthropogenen Methanemissionen in den USA in 2011. Die höchsten Methan-Emissionen treten dabei auf den Gasfeldern während der Produktion auf (EPA-Schätzung: 2545 Gg in 2011). Mit dieser Produktionsstufe beschäftigt sich die Studie von Allen et al. (2013). Insbesondere beschäftigt sie sich mit den Methan-Emissionen während der Bohrloch-Fertigstellung und Lecks verwendeter Instrumente. Die wichtigsten Ergebnisse von Allen et al. (2013) sind:

1. Methanemissionen aus Fracking-Flüssigkeiten bei der Bohrlochfertigstellung sind niedriger als erwartet. Dies basiert auf Messungen für 27 Bohrlochfertigstellungen. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Variabilität, von 0,01 bis 17 Mg* pro Bohrlochfertigstellung. Jedoch sind alle Messungen deutlich niedriger als die Schätzung von der EPA, welche 81 Mg Methan pro Bohrlochfertigstellung angibt. Die potenziellen Emissionen für die untersuchten Bohrlöcher reichten von 0,2 Mg bis mehr als 1 Gg Methan. Die Messungen von Allen et al. zeigen, dass die Methan-Emissionen für alle 27 untersuchten Bohrlochfertigstellungen zusammen nur etwa 2 % der potentiellen Emissionen ausmachten. Dies zeigt, dass mit guten Praktiken geringe Emissionen aus dieser wichtigen und potenziell hohen Quellgruppe erreicht werden können.
2. Die im Vergleich zu den EPA-Schätzungen geringen Emissionen aus Fracking-Flüssigkeiten bei der Bohrlochfertigstellung wurden teilweise durch Emissionen aufgrund von Undichtigkeiten der verwendeten Instrumente ausgeglichen. Vor allem pneumatische Pumpen und Steuerungen zeigen 60 % höhere Werte als die EPA-Schätzung EPA (2013). Die Identifizierung dieser Quelle ist wichtig, da sie das Potential hat, in der Zukunft reduziert zu werden.
3. Zusammengefasst sind die gemessenen Emissionen in dieser Studie niedrig im Vergleich zu vorherigen Abschätzungen. Für einen Vergleich mit EPA (2013) nahmen Allen et al. an, dass ihre gemessenen Emissionsfaktoren für Fracking-Flüssigkeiten und Instrumenten-Lecks repräsentativ für die gesamte Erdgasförderung in den USA sind und berechneten jährliche Gesamtemissionen von 957 Gg / Jahr (Unsicherheit ± 200 Gg / Jahr). Die EPA-Schätzung für die gleichen Quellen beläuft sich auf 1215-1254 Gg/Jahr.

Repräsentativität der Studie und Nutzen für die Treibhausgasbilanz von Erdgas

Die Studie von Allen et al. ist ein wichtiger Beitrag zum besseren Verständnis der Methan-Emissionen aus Erdgas. Für eine umfassende Beurteilung der Treibhausgasbilanz von Erdgas sind jedoch zusätzliche Studien aus folgenden Gründen unbedingt notwendig:

1. Allen et al haben sehr wichtige und potentiell große Emissionsquellen von Methan in der Schiefergas-Produktionskette untersucht. Die Emissionen aus diesen Quellen wurden zuvor kontrovers diskutiert. Die Messungen von Allen et al. sind der umfassendste, derzeit existierende Datensatz. Für die Klimabilanz von Erdgas müssen jedoch alle Quellen in der Produktionskette untersucht werden. Die von Allen et al. untersuchten Quellen machen nach EPA-Schätzungen nur etwa 17 % der gesamten, in der Produktionskette entstehenden Methan-Emissionen aus (EPA, 2013).
2. Die Erdgas-Förderung in den USA umfasst Hunderttausende von Bohrlöchern (EPA, 2013). Es ist fraglich, ob die Messungen von Allen et al. als repräsentativ für alle diese Bohrlöcher angenommen werden können. Die Unternehmen, die an dieser Studie beteiligt waren, wussten von den Messungen und könnten deshalb überdurchschnittlich gute Praktiken angewendet haben. Trotz dieses Vorbehalts zeigen die Messungen, dass die Emissionen für die untersuchten Quellen nicht höher sein müssen, wenn gute Praktiken angewendet werden.

*Gg = Gigagramm = 1000 Tonnen
*Mg = Megagramm = 1 Tonne

Anmerkung: Korrektur der Interessenkonflikt-Erklärung

Etwa 3 Wochen nach der Herausgabe des Artikels "Measurements of methane emissions at natural gas production sites in the United States" haben die Autoren ihre Interessenkonflikt-Erklärung korrigiert. In der neuen Erklärung werden Verbindungen zwischen den Autoren und der Gasindustrie dargelegt. Die korrigierte Erklärung finden Sie hier.