Ein Geologe erläutert die Grundlagen des Fracking oder Fracking und erklärt, warum damit Energie gewonnen wird.
Erdgas ist eine wichtige Energiequelle, die wir alle täglich verbrauchen. Es wurde tief unter der Erde gefunden, oft in Begleitung von Öl. In den letzten Jahrzehnten, konventionell Erdgasvorkommen waren die praktischsten und am einfachsten zu fördernden. Jetzt ermöglichte neue Technologie einen Boom in unkonventionell Erdgas vor einem Jahrzehnt nicht über eine Technik möglich, die als bekannt ist Hydraulic Fracturing oder Fracking. Schätzungen der Industrie zufolge werden zwischen 2012 und 2035 20 Billionen US-Dollar für die Gewinnung von unkonventionellem Erdgas und Erdöl aufgewendet. Der Geologe Eric Potter vom Bureau of Economic Geology an der Universität von Texas in Austin erläuterte die Grundlagen von unkonventionellem Erdgas - das Was, Wie und warum Fracking - mit Jorge Salazar von EarthSky. Dieses Interview ist Teil einer Reihe, die teilweise vom Bureau of Economic Geology der University of Texas in Austin ermöglicht wurde.
In den letzten zehn Jahren hat der Einsatz von unkonventionellem Erdgas dramatisch zugenommen. Was ist es?
Lassen Sie uns darüber sprechen, was Erdgas ist, und dann zum unkonventionell Teil. Erdgas ist im Wesentlichen Methan. Es ist ein geruchloses, farbloses Kohlenwasserstoffgas, das mit viel Energie verbrennt.
Kreisdiagramm des Energieverbrauchs der Vereinigten Staaten nach Primärquellen, 2010, von der US-Energieinformationsverwaltung über Wikimedia Commons. > Größer machen
Es ist wichtig, Erdgas von Benzin zu unterscheiden. Die Öffentlichkeit vermischt oft die beiden. Benzin ist ein flüssiges raffiniertes Produkt. Und Erdgas ist ein Gas.
Unkonventionell Erdgas ist Erdgas, das aus dem gewonnen wird, was wir enge Felsen. Das sind Steine, die geknackt oder gebrochen werden müssen, damit das Gas aus ihnen austritt.
Es kommt von der Gesteinsart, die wir routinemäßig auf dem Weg zu anderen Zielen durchbohrt haben, als wir nach konventionellen Zielen gesucht haben, die Öl und Gas im Untergrund enthalten.
Wir wussten, dass es bestimmte Zonen gibt, in denen beim Durchbohren etwas Gas anfällt. Bis vor kurzem war die Industrie jedoch nicht in der Lage, in diesen Gebieten genug Gas zu produzieren, um eine kommerzielle Quelle zu schaffen.
Das Gas selbst ist also nichts Besonderes. Es ist unkonventionell, weil es aus Gesteinen stammt, die bis vor kurzem keinen Gasfluss liefern würden.
Und wer nutzt Erdgas?
Wir alle benutzen es. Erdgas wird zu Heizzwecken direkt in mehr als die Hälfte der Häuser in den USA über ein Rohrleitungssystem mit einer Länge von mehr als 1,5 Millionen Kilometern geleitet.
Erdgas wird hauptsächlich zur Stromerzeugung und für industrielle Zwecke wie die Herstellung von Ziegeln, Beton, Stahl und Glas verwendet.
Und es ist auch ein Rohstoff für die Herstellung bestimmter Substanzen wie Farben, Düngemittel, Kunststoffe und Medikamente.
Was hat sich also geändert? Wie wird heute auf unkonventionelles Erdgas zugegriffen?
Der erste Unterschied war die Verwendung von horizontale Brunnen. Sie können sich vorstellen, einen vertikalen Brunnen zu bohren, der vielleicht mehrere tausend Fuß tief ist. Und dann wird der Brunnen innerhalb der Zielzone zur Seite gedreht. Ein horizontales Bohrloch wird normalerweise mehrere tausend Fuß horizontal gebohrt.
Illustration der Horizontalbohrlochtechnologie über Tallrite Blog Archive
Die zweite entscheidende Technologie ist die hydraulisches Brechen - oder "Fracking" - Vorgang, der in diesem horizontalen Bohrloch stattfindet. Hydraulic Fracturing gibt es schon seit Jahrzehnten. In den letzten Jahren wurde es jedoch in Kombination mit Technologien für horizontale Bohrlöcher eingesetzt.
Innerhalb eines horizontalen Brunnens finden mehrere hydraulische Brucharbeiten statt. Zum Beispiel würde es einen hydraulischen Bruch geben, der nahe dem Ende oder der Spitze des Brunnens ausgepumpt wird. Und dann noch einige, die zur Ferse zurückgingen oder wo sich der Brunnen von vertikal nach horizontal drehte.
Sie haben mehrstufiges hydraulisches Brechen in horizontalen Bohrlöchern, und das ist anders. Früher - also vor 15 oder mehr Jahren - bestand die Norm darin, einfach einen vertikalen Brunnen bis zum Ziel zu bohren und den Brunnen fertigzustellen, um aus dieser Zielzone herauszufließen.
Und wenn Sie zusätzliche Brunnen in der Nähe bohren wollten, war jeder von ihnen ein eigener vertikaler Brunnen mit einer eigenen Bohrstelle und einer eigenen Straße, die zu dieser Bohrstelle führte. Sie sehen, dass die Oberflächenwirkung der früheren Arbeitsweise wesentlich größer gewesen wäre.
Wenn wir über den Begriff der horizontalen Bohrlöcher und die Tatsache sprechen, dass mehrere horizontale Bohrlöcher von einer einzigen Oberflächenposition aus gebohrt werden können, geht es um die Tatsache, dass jeder dieser Bohrlöcher möglicherweise nur wenige Meter von der vorherigen entfernt ist . Also bohren Sie einen Brunnen, dann bewegen Sie das Rig über 20 oder 30 Fuß und bohren einen weiteren Brunnen.Und dieses neue Bohrloch besteht wiederum aus dem Bohren mehrerer tausend Fuß vertikaler Löcher und dem anschließenden horizontalen Drehen des Bohrlochs innerhalb der Zielzone. Der Unterschied besteht darin, dass der neue horizontale Schacht tatsächlich in eine andere Kompassrichtung ausläuft.
Wenn Sie von oben darauf herabblicken und sehen, was im Untergrund vor sich geht, sehen Sie, wie sich diese horizontalen Brunnen wie Radspeichen ausbreiten. Mit anderen Worten, sie können einen großen Untergrundbereich von einem einzigen Oberflächenort aus entwickeln.
Ich weiß also, dass Sie und andere Geologen darüber aufgeregt sind. Warum?
Hauptsächlich, weil es viel mehr von diesem unkonventionellen Erdgas gibt, als wir zuerst dachten. Dies erhöht die Versorgung der Verbraucher mit Erdgas, die wir vor etwa 15 oder 20 Jahren für möglich hielten, erheblich.
In den USA hat unkonventionelles Erdgas bereits einen großen Beitrag zur täglichen Produktion geleistet. Aber warum sollten wir uns darum kümmern? Erdgas ist ein äußerst vielseitiger Stoff, der eine relativ saubere Beheizung von Haushalten und Unternehmen, den Brennstoff der Wahl zum Kochen und eine billige Energiequelle zum Betreiben elektrischer Kraftwerke bietet. Die Fähigkeit, mehr Kraftwerke mit Erdgas als mit Kohle zu befeuern, ist ein Grundpfeiler. Unser Appetit auf Strom steigt weiter. Der Strom muss irgendwo herkommen. Bei der Stromerzeugung hat Erdgas eine Reihe von Umweltvorteilen - viel weniger Emissionen von Säure-Regen-Vorläufern wie Schwefeldioxid und Stickoxiden, im Wesentlichen keine Quecksilberemissionen und nur die Hälfte der CO2-Emissionen im Vergleich zu Kohle. Nachdem die Industrie in den unkonventionellen Lagerstätten jahrzehntelang neue Erdgasreserven gefunden hat, sind die Weichen für eine Umgestaltung im Bereich der Stromerzeugung und möglicherweise sogar im Verkehrssektor gestellt. Große Stadtbusflotten fahren bereits mit Erdgas, und es würde mich nicht wundern, wenn große LKW-Flotten folgen würden. Erdgas ist ein wichtiger Bestandteil vieler industrieller Prozesse, einschließlich der Herstellung von Kunststoffen. Gehen Sie in ein Sportgeschäft oder in ein Autohaus. Sie sehen nur Plastik. Wenn Sie das sehen, stellen Sie fest, dass ein Großteil unserer äußerst zuverlässigen Geräte, von Computern bis zu Flugzeugflügeln, aus Kunststoff, der aus Erdgas stammt, hergestellt wird. Ich nehme an, Erdgas wird von der Öffentlichkeit unterschätzt, weil Sie es nicht sehen können. Aber es beeinflusst unser tägliches Leben stark und hat das Potenzial, eine noch größere Rolle zu spielen.
Wie viel unkonventionelles Erdgas gibt es in den USA und im Rest der Welt?
Bei vernünftigen Preisvorhersagen und unter der Annahme der heutigen Verbrauchsraten in den USA stehen uns mit diesen Technologien mehrere Jahrzehnte unkonventionellen Erdgases zur Verfügung. Das ist also eine sehr bedeutende Bereicherung für die Ressourcenbasis des Landes.
Wenn wir international sprechen, gibt es noch viel mehr Unbekannte. Dies liegt daran, dass die USA aus verschiedenen Gründen anderen Ländern bei der Bewertung und Erschließung unkonventioneller Gasressourcen wahrscheinlich ein Jahrzehnt oder mehr voraus sind.
Unterm Strich ist es etwas zu früh, um zu sagen, wie viel unkonventionelles Erdgas im Rest der Welt vorhanden ist. Aber basierend auf dem, was wir in den USA wissen, erwarten wir eine hohe Anzahl. Die Ungewissheit ist, dass nicht jeder Schiefer oder fester Sandstein als Ziel für diese Art der Gewinnung dient. Sie sollten also vorsichtig sein, wenn Sie Vorhersagen über Orte treffen, die mit moderner Technologie noch nicht wirklich ausprobiert wurden.
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Wie die Agence France-Presse im August 2012 berichtete, sind die CO2-Emissionen der USA auf ein 20-Jahrestief gesunken. Der Hauptgrund dafür ist laut der Geschichte, dass viele Kraftwerksbetreiber aufgrund des günstigen und reichlichen Erdgases auf schmutzigere Kohle umgestellt haben. Bild über die US Energy Information Administration.
Aber es gibt Umweltbedenken. Können Sie einige davon kurz ansprechen?
Alle Energieressourcen haben ihre Vor- und Nachteile in Bezug auf Umweltbelange.
Lassen Sie uns zuerst über das Thema Klimawandel sprechen. Kohle ist derzeit ein wichtiger Bestandteil unserer Stromerzeugungskapazität, da wir viel davon haben und es billig ist.
Andererseits wurde kürzlich gezeigt, dass es viel mehr Erdgas gibt, als wir dachten. Und Erdgas verbrennt sauberer als Kohle. Für eine bestimmte Menge an erzeugtem StromSie haben weniger Treibhausgas Kohlendioxid, das mit Erdgas in die Atmosphäre gelangt.
Sie haben auch weniger Vorläuferchemikalien für sauren Regen. Und du hast weniger Quecksilber.
Die meisten Menschen würden diese Eigenschaften als ein Plus für Erdgas betrachten.
Was ist aus Ihrer Sicht das größte Umweltproblem?
Das vielleicht größte Umweltproblem bei der unkonventionellen Gasentwicklung ist die Störung der Oberfläche. Und damit meine ich einfach die Störung des Bodens und der Oberfläche bei der Vorbereitung der Bohrkissen, der Straßen zu diesen Kissen, der Straßennetze und der Pipelines, um das hergestellte Produkt auf den Markt zu bringen. Zu den weiteren Aktivitäten gehört das Versorgen der Bohrstelle mit Wasser für den hydraulischen Aufschlussprozess.
Bohren nach Erdgas. 22 Erdgasbohrungen wurden von diesem oberirdischen Standort (Pad) in Arlington, Texas, aus durchgeführt. Bild von Google Earth über das Bureau of Economic Geology an der University of Texas in Austin.
Darüber hinaus war der Straßenverkehr in vielen dieser Bereiche ein umstrittenes Thema, da Sie LKWs haben, die die Bohrinseln, die Versorgung mit Hydraulikfracking usw. bringen.
Ich denke, bei der Lösung einiger dieser Oberflächenprobleme wurden erhebliche Fortschritte erzielt. Zum Beispiel ist es jetzt möglich und es wurde getan, dass in einigen Fällen 24 Bohrlöcher von einem einzelnen Oberflächenkissen oder einer einzelnen Oberflächenstelle aus gebohrt wurden. Dies reduziert die Anzahl der Stellen, die zum Bohren eingeebnet werden müssen und zu denen ein Weg führt.
Es wurden auch Fortschritte bei der Bewegung von Wasser von einem Ort, an dem es beispielsweise in einem Teich gespeichert ist, zu einem Ort erzielt, an dem es an einem Brunnenkopf verwendet wird, an dem ein hydraulisches Aufbrechen stattfindet.
In der Regel wird dies jetzt durch temporäre Pipelines von der Quelle zum Bohrloch durchgeführt. Das reduziert die Anzahl der LKWs auf der Straße, die Wasser transportieren.
Wenn alles gesagt und getan ist, wird das Problem der Oberflächenstörung vielleicht eines der umstrittensten sein. In einzelnen unkonventionellen Gasbohrungen geht die Produktion sehr schnell zurück. Um die Gesamtproduktionsrate aufrechtzuerhalten, müssen ständig neue Bohrlöcher gebohrt werden. Das bedeutet mehr Standorte, mehr Straßen usw. Die Anzahl der Wells ist signifikant und daher ist das Ausmaß der Oberflächenstörung etwas, das sorgfältige Aufmerksamkeit erfordert.
Sie sagen also, dass sich unkonventionelles Erdgas trotz Bedenken hinsichtlich der Umwelt lohnt.
Unkonventionelles Erdgas ist für mich einfach ein Zeichen der Zeit.
Wir führen ein energieintensives Leben, und diese Energie muss von irgendwoher kommen. Indem wir feststellen, dass wir dieses Gas aus Steinen produzieren können, die normalerweise nicht aufgeben, zeigen wir, dass Einfallsreichtum bei knappen Vorräten und ab einem bestimmten Punkt steigenden Preisen eine neue Ressource darstellen kann, indem wir nach neuen Möglichkeiten suchen.
Unkonventionelles Gas ist ab sofort erhältlich. Es ist sauberer als einige der Alternativen bei der Stromerzeugung. Und es könnte eine wichtige Rolle bei der Stromversorgung der Wirtschaft spielen, während wir darauf warten, dass alternative Energiequellen wie die Solarenergie in einem sinnvollen Umfang verfügbar werden.
Fazit: Die Perspektive eines Geologen auf Fracking und warum es zur Energiegewinnung genutzt wird. Interview mit Eric Potter vom Bureau of Economic Geology der University of Texas in Austin. In Kürze erwartet Sie ein Interview mit dem Geologen Ian Duncan über die Auswirkungen von Fracking auf die Umwelt.