Flüssigerdgas: Warum Liquified Natural Gas und Bio-LNG gute Kraftstoffalternativen sind
Erdgas findet man weltweit vor allem in entlegenen Gebieten, weshalb die Kosten rund um den Transport zur Herausforderung werden können. Daher wird das Gas zuvor auf eine Temperatur von −162 °C heruntergekühlt, um Flüssigerdgas daraus zu machen (LNG, Liquified Natural Gas). In flüssiger Form ist LNG sicherer und lässt sich kostengünstiger transportieren und lagern, da es 600 Mal weniger Raum einnimmt als in Gasform. Dasselbe gilt für Bio-LNG, das eine ähnliche Dichte und vergleichbare physikalische Eigenschaften wie LNG aufweist. Bio-LNG ist die Biokraftstoffversion von Erdgas, die ausschließlich aus erneuerbaren Quellen stammt.
LNG verbrennt rückstandsfrei und ist im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen umweltfreundlicher, da es weniger Kohlendioxid freisetzt.
Dichte von Erdgas und LNG / Bio-LNG
Dichte von Erdgas (NG) = 0,68 kg/m3 im Vergleich zu LNG = 426,00 kg/m3
Das bedeutet, dass 1 kg Erdgas ein Volumen von 1,47 m3 benötigt, während 1 kg LNG nur ein Volumen von 0,0023 m3 beansprucht. Die gleiche Menge LNG passt also in einen viel kleineren Raum. 1,47 m3 geteilt durch 0,0023 m3 ergibt 639. Bio-LNG hat eine ähnliche Dichte und ähnliche physikalische Eigenschaften wie LNG, wird jedoch vorbehandelt, damit es keine Schadstoffe enthält und eine ähnliche chemische Zusammensetzung aufweist.
LNG ist der sauberste fossile Brennstoff, da Verunreinigungen und schwere Kohlenwasserstoffe bei der Verflüssigung größtenteils verschwinden. LNG enthält vergleichsweise wenig Stickstoffoxide (NOx) und andere Treibhausgase, darunter auch CO2. Laut eines Berichts von FutureGas setzt LNG im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel bis zu 90 % weniger NOx und bis zu 70 % weniger CO2 frei.
Darüber hinaus ist LNG erneuerbar, sofern es bei der anaeroben Gärung von Biomasse entsteht. Das Ergebnis dieses Gärungsprozesses ist Bio-LNG. Die Biomasse durchläuft dabei eine Fermentierung und wird zu Biomethan, das nach der Reinigung als qualitativ hochwertiges Gas genutzt werden kann. Dieses Verfahren ermöglicht die Wiederverwendung von organischen Reststoffen für die Herstellung eines Kraftstoffs mit den gleichen Vorteilen wie reines LNG.
LNG ist ein emissionsarmer Kraftstoff, der für den Güterverkehr besonders interessant ist, da ein LKW mit einem vollen Tank rund 1.200 km weit kommt.
Wie wird LNG hergestellt?
Für die Produktion von LNG sind folgende Schritte nötig:
- Das geförderte Erdgas wird aufbereitet, um unerwünschte Bestandteile wie Wasser, Kohlendioxid, Quecksilber und Schwefel zu entfernen. Diese Unreinheiten würden beim Verflüssigen gefrieren und könnten in gefrorener Form Blockaden verursachen.
- Darüber hinaus kann Erdgas Propan und Butan enthalten. Auch diese Gase müssen vorab herausgefiltert werden.
- Nach der Aufbereitung wird das Gas mit einem Wärmetauscher verflüssigt. Dieser absorbiert die Wärme aus dem Gas, bis es auf eine Temperatur von −162 °C heruntergekühlt wurde. Nun ist das Gas eine klare, geruchslose, ungiftige Flüssigkeit mit signifikant reduziertem Volumen.
- LNG wird in isolierten Behältern gelagert, bis es von Tankschiffen in temperaturgeregelten Tanks abtransportiert wird.
- Nach dem Transport wird LNG wieder in Gas umgewandelt und über Leitungen zur Verwendung in Haushalten, Unternehmen und Betrieben bereitgestellt.
Flüssigerdgas wird in speziellen LNG-Tankern transportiert (Abb. 1).
Wie wird Bio-LNG hergestellt?
Die Produktion von Bio-LNG ähnelt der von LNG. Die Schritte sind grundsätzlich dieselben. Aufgrund seiner Zusammensetzung ist Bio-LNG jedoch anfälliger für Verunreinigungen und Fremdstoffe. Daher ist bei der anfänglichen Reinigung höchste Sorgfalt gefragt.
Im ersten Schritt werden Verschmutzungen wie Ammoniak (NH3), Wasserdampf (H2O), Schwefelwasserstoff (H2S), Methylsiloxane, Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), halogenierte flüchtige organische Verbindungen (VOC), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe beseitigt. Diese Substanzen können – insbesondere bei Korrosion – Probleme verursachen und ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen.
Das Ergebnis nach der Entfernung all dieser Bestandteile ist Biogas in Form von Biomethan. Biomethan eignet sich als Kraftstoff für Fahrzeuge genauso wie für die Strom- und Wärmegewinnung.
Bau und Installation von LNG- und Bio-LNG-Abgabestationen
LNG und Bio-LNG sind in flüssiger Form zwar geruchslos, korrosionsfest und ungiftig, es besteht jedoch Erstickungsgefahr. Daher muss man beim Umgang stets größte Sorgfalt walten lassen. Aufgrund des niedrigen Siedepunkts und des geringen spezifischen Gewichts von LNG und Bio-LNG (beide sind leichter als Luft), verdampfen sie bei Austritt sofort in die Atmosphäre.
Als Kraftstoffe an Tankstellen werden LNG und Bio-LNG in speziellen Abgabegeräten in flüssiger Form gelagert. Damit es flüssig bleibt, muss das Gas durchgehend eine Temperatur von −162 °C haben.
Aus Sicherheitsgründen müssen LKW-Fahrer und Tankstellenbetreiber bei der Betankung mit LNG und Bio-LNG Schutzmaßnahmen einhalten und zum Beispiel Sicherheitsschuhe, langärmelige Schutzanzüge, Kälteschutzhandschuhe und Schutzbrillen tragen.
Unternehmen, die öffentliche oder private Tankstellen für ihre Flotten betreiben möchten, unterstützt TSG bei der Planung, dem Design, der Konstruktion und der Installation von LNG-/Bio-LNG-Abgabestationen.
Die Prozesse an einer LNG- / Bio-LNG-Abgabestation sind:
- Befüllung (Transfer des LNG/Bio-LNG vom Transporter in den Kraftstofftank der Tankstelle)
- LNG-/Bio-LNG-Lagerung
- Management von Abdampfverlusten (zur Vermeidung des Druckaufbaus im Inneren des Tanks, sobald die Temperatur des LNG/Bio-LNG ansteigt)
- LNG-/Bio-LNG-Ausgabe via Zapfsäulen
- LCNG-Ausgabe (sofern eine LCNG-Leitung für die leitungsfreie Ausgabe von LNG und CNG zur Station hinzugefügt wird)
Beispiel einer LNG-Station von AECOM & Shell in Frankreich (Autoroute A10 – Paris-Orléans). Das Gas Team von TSG France übernahm im Mai 2021 die Installation aller LNG- und Bio-LNG-Anlagen (Abb. 2).
Kann Biogas Erdgas ersetzen?
Aktuell ergänzt Bio-LNG das bestehende LNG, doch die Europäische Union (EU) möchte Biogas künftig in Masse produzieren, um es in Privathaushalten und in der Industrie zu nutzen. Dafür sind verschiedene ökologische und ökonomische Richtlinien zur Förderung einer kohlenstoffarmen Wirtschaft in Planung. Das Ziel: 80–95 % weniger Treibhausgase (THG) bis 2050.
Um dieses Ziel zu erreichen, hat die EU bereits eine Richtlinie erlassen, nach der bis 2030 mindestens 32 % des Gesamtenergieverbrauchs mit Energie aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden sollen. Die Basis für diese Richtlinie sind Statistiken aus dem Jahr 2014, als 19,2 % der weltweit verbrauchten Gesamtenergie aus erneuerbaren Quellen stammte, 14 % davon aus Biomasse. Im Mai 2022 wurde vorgeschlagen, das Ziel bis 2030 auf 45 % zu erhöhen.
Doch auch wenn es gelingt, die Erwartungen zu übertreffen, kann die Biogasproduktion nicht so weit hochgefahren werden, dass sie nicht erneuerbare Energiequellen vollständig ersetzt. Mit anderen bereits existierenden und neu entwickelten Energieformen für den Transport – wie Elektrizität (aus Akkus oder aus Wasserstoff) – ist es jedoch möglich, den Markt ausreichend zu diversifizieren, um die Energiekrise abzuwenden und gemeinsame Umweltziele zu erreichen.
Neue Energie von TSG
Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung ist TSG der größte Dienstleistungs- und Ausstattungsanbieter der Branche. Einen Namen machte sich TSG bei der Installation und Wartung traditioneller Tankstellen für fossile Brennstoffe in 30 Ländern Europas und Afrikas. Aktuell vollziehen wir gemeinsam mit unseren Kunden den Wandel zur sauberen und nachhaltigen Energie.
Mit TSG Gas installieren und warten wir nun auch Abgabestationen für LPG, LNG/Bio-LNG, LCNG/Bio-LCNG, CNG/Bio-CNG und Wasserstoff. TSG liefert schlüsselfertige Lösungen: von der Begehung vor Ort und dem Design über die Konstruktion, das Projektmanagement und die Bauarbeiten bis hin zur Anlageninstallation und Inbetriebnahme, gefolgt von verlässlichen Leistungs- und Wartungspaketen. Wir bieten vielseitige Lösungen für die Nutzung mehrerer Energiequellen und unterstützen dabei Energiewandel und -diversifikation.
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