Unkonventionelles Gas - Auswirkungen auf Energieversorgung Umwelt

Unkonventionelles Gas Auswirkungen auf Energieversorgung und Umwelt

Peter Burri

SASEG

Swiss Association of Energy Geoscientists

Winterthur, 4. Juni 2014

School of Engineering und Stadtwerk Winterthur

School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 1 Peter Burri (SASEG)

Energie Herausforderung – die Dimensionen Beispiel I

Der weltweite Energiebedarf wird sich in den nächsten 40-50 Jahren verdoppeln (Bedingung: Halbierung des Wachstums)

Würde die gesamte Energie dann nur mit Kernenergie erzeugt, bräuchte es ein neues 1 GW Kernkraftwerk täglich für die nächsten 40 Jahre

365 neue Kernkraftwerke pro Jahr - heute ca. 440 KKW weltweit !


Energie Herausforderung – die Dimensionen Beispiel II

2010 stieg der Stromverbrauch der Schweiz um 4%

Das war 50x mehr als die gesamte in der CH installierte Kapazität an Photovoltaik

School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 3

Energie Herausforderung – die Dimensionen Beispiel III Weltweite Energieversorgung

Energiewachstum weltweit 2002 - 2012

Energiezuwachs total: + 30 %

Wachstum erneuerbare Energie ohne Hydro + 390 %

2012 Anteil erneuerbare Energie ohne Hydro 2.4 %

ABER

Erneuerbare Energien deckten nur 6 % des gesamten Energie Zuwachses


Energie Herausforderung – die Dimensionen

Fazit:

1. Wir sind noch sehr weit davon entfernt auch nur den Zuwachs an Energie erneuerbar zu decken.

2. Kein einzelner Energieträger kann den Energiebedarf dieses Jahrhunderts liefern!

3. Wir brauchen einen breiten Mix

… und viel höhere Energie Effizienz


School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 6

Themen

Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Geologie

Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen – Risiken und Lösungen

Auswirkungen USA

Auswirkungen weltweit

Gas und Umwelt / Klima

Was bedeutet das für uns?

Peter Burri (SASEG)

Die Revolution in der

Kohlenwasserstoff Geologie


Was sind Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe ? Vorkommen von Öl und Gas, die mit traditionellen Fördermethoden nicht wirtschaftlich zu gewinnen sind. z.B.:

Schweres Öl, Teersande, Ölschiefer

Öl und Gas in wenig durchlässigem Gestein, z. B. dichte Sande oder Muttergestein (Schiefer Gas)

Förderung heute möglich durch neue geologische Konzepte und bessere Technologie

Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe haben die weltweiten Energievorhersagen in den letzten Jahren total verändert.

Prognosen die mehr als 5 Jahre alt sind, sind heute Makulatur


Konventionelle und unkonventionelle Öl- und Gas Exploration

9 source: P. Burri and W. Leu 2012

Nötige Erfolgsfaktoren: Konventionell 7 Unkonventionell 2-3

School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)


Öl- und Gas Systeme sind sehr ineffizient Verlorene Kohlenwasserstoffe sind das Potential der unkonventionellen Exploration

Courtesy G. Hollmann Eon-Ruhrgas Percentage of total expelled hydrocarbons trapped in exploitable conventional traps.

Kohlenwasserstoff Systeme Eine Geschichte von Verlusten


The >95% “lost” hydrocarbons are the big potential of the unconventional exploration*�

P. Burri strongly modified after England 1994

Few %

Commercial Volumes In conventional traps


Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen Risiken und Lösungen

Peter Burri (SASEG)

Öl und Gas Muttergestein (Source Rock)

Quelle: USGS, 2011


Schiefer Gas Erschliessung

USA 2012

Neue Shale Gas Bohrungen : > 50‘000

Shale Gas

Produktion 2012: 550 Mrd m3 (entspricht 170 x Jahresbedarf CH)

US Shale Gas Produktion: 10x grösser als vor 6 Jahren

Quelle: BGR, 2011


Fracflüssigkeit 99.5% Wasser und Sand 0.5% Additive

Diskussion zu Fracturing ist meist "religiös": Glaubenssätze ersetzen Fakten



Sieht aus wie im Krieg. In den USA sind Bohrungen mit Fracking nichts Aussergewöhnliches. In der Schweiz lösen solche Szenarien Angst aus.

Kritik an unkonventionellen Ressourcen

Grundwasser

Methan Austritte

Schädliche Additive

Induzierte Seismizität (Beben)

Landverbrauch



Hydraulic Fracturing Mythos und Realität

Depth Aquifers Barnett Shale Basin

>> 1000 m Sedimente zwischen Fracs und Grundwasser

Realität: Geringe Vertikale Ausdehnung der Risse i

“Gasland” Version: Kein Bezug zur Wirklichkeit

Micro seismische Kontrolle: genaue Lage der Fracs im Untergrund


Schutz des Grundwassers


Mehrfache Verrohrung und Zement trennen Bohrung von Grundwasser

Courtesy Range Resources 2013

Methan: Die “Gasgenerations-maschine” Marcellus Shale (5x Fläche CH)


New York

Natürliche Gasaustritte sind weit verbreitet


Courtesy Terry Engelder

Das medien-wirksame Gas im Film "Gasland" kommt aus Kohleflözen und hat nichts mit Fracking zu tun


Unkonventionelles Gas – die Kritik Fakten und Massnahmen

Potentiell schädliche Chemikalien/Additive in der Frac- und Bohr Flüssigkeit Additive ersetzen durch unbedenkliche Zusätze (z.B. Guar Bohne)

Zusätze sind offen zu legen

UV Bestrahlung statt Bakterizide

Gas Fracs (LPG oder CO2)

Recycling der Flüssigkeiten

5

24 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)

Unkonventionelles Gas – die Kritik Fakten und Massnahmen

Seismizität ausgelöst durch Fracturing

Mikro Seismizität immer vorhanden und gewollt (Monitoring der Risse) Aber: kein dokumentierter Fall eines Schadenbebens durch Fracs in Sedimenten (> 1.5 Mio Frac Jobs in USA, viele 1000 in Europa) Gewisses seismisches Risiko bei Re-injektion von Fluiden


Landbedarf


Flächenbedarf < 10 000 m2 Untertage: bis zu 10 km2 Bis zu 30 Bohrungen pro Lokation

alte Methode Neue Methode

Courtesy Reinhard Jung 2012

Horizontal drilling - Typische Reichweite von Cluster Bohrungen


Drilling Cluster 3 km horizontal Ablenkungen bis 12 km sind technisch möglich

Zürich HBhf

Shale Gas Feld mit Cluster Bohrung Pennsylvania


Shale Gas Produktion: Best Practice heute

Keine Verwendung schädlicher Additive. Alle Additive offen gelegt

Bohr und Frac Flüssigkeit recycled, keine Injektionsbohrungen

Bohrlokation versiegelt (keine Kontamination des Bodens)

Kontrolle Frac-Ausdehnung durch Mikroseismik

Cluster drilling: Drainage von > 10 km2 von einer Lokation

Hoher Standard Produktionsanlagen – keine Methan Lecks

Weltweit keine wissenschaftliche Organisation mit einschlägigem Knowhow, die ein Verbot von Hydraulic Fracturing befürwortet


Unkonventionelles Gas: Fazit Umwelt Probleme bei unkonventionellen Gasfeldern in N-Amerika kommen vor und sind inakzeptabel.

Fakten

Probleme sind selten (<1% von allen Bohrungen)

Technologie (horizontal drilling, fracturing) ist seit vielen Jahrzehnten weltweit erprobte Routine – auch in Europa

Ursache der Probleme nicht Fracturing sondern schlecht ausgeführte Bohrungen / schlechtes Operating.

Probleme müssen und können vermieden werden

Es gibt keinen wissenschaftlichen Grund Fracturing zu verbieten

Lösung: Klare Vorschriften, Standards und Kontrolle – nicht Verbote

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Auswirkungen USA

Peter Burri (SASEG)

2007

20

08

2009

20

10

2011

20

12

2013

2014

2015

2016

1017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0 0%

BCM/y

6%

11%

17%

23%

Source: CERA, WoodMackenzie

WoodMac 2007

CERA 2007

WoodMac 2010

CERA 2010

% of US gas demand

Actual imports

Prognosen US Gas Importe (LNG)


US Gas Produktion: Peak Theorie vs. actual

2010

Source: T. Ahlbrandt 2012

Effect of technology

Unconv. gas


Auswirkungen in den USA

USA haben seit 2000 mehr neues Gas entdeckt als irgendein anderes Land (Reserven + 63%)

N-Amerika ist Selbstversorger in Gas und wird ab 2015 Gas exportieren

Öl: USA brauchen in Zukunft keine Importe aus Mittl. Osten oder anderen Krisen Regionen


N-America: Domestic Oil Production / Demand 2005-25

School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 35 2013

Auswirkungen weltweit



Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe sind keine amerikanische Exklusivität

Modified after Halliburton 2009

Source: Economist July 2012 Peter Burri (SASEG)

Wachstum der weltweiten Gas Reserven - auch Konventionell Gas Ressourcen reichen 250 -300 Jahre (Verbrauch 2012)

School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 38 Peter Burri (SASEG) Source: IEA 2011

Modified from T. Ahlbrandt 2012

Peak oder Plateau?


��entspricht nicht den Fakten��

wahrscheinlich

Gas und Umwelt / Klima



Der am schnellsten wachsende fossile Brennstoff

Beijing, January 2013

Peter Burri (SASEG)


Beijing: ein “normaler” Wintertag


Kohle

Strom ist nicht weiss: Kommt zum grössten Teil aus Kohle und Kernenergie

IEA Peter Burri (SASEG)

Kohle Verbrauch wächst global 2-3 x so schnell wie Gas 6-8 x so schnell wie Öl


India Neue und geplante Kohlenkraftwerke

Source: M. Häring / coalswarm.org


CO2 Emissionen weltweit

CH ca 45 Mio t/J

Gas und Umwelt

Gas hat in einigen Ländern Europas einen schlechten Namen

Aber:

• Erdgas ist der sauberste fossile Brennstoff Beim Verbrennen wird CO2 und Wasser produziert

• Transport und Stromerzeugung sind verantwortlich für 75% der globalen CO2 Emissionen

• Substitution durch Gas (inkl. Biogas) ist in diesen Bereichen leicht machbar

o Kohlenkraftwerke können in wenigen Jahren ersetzt werden

o Transport: Lastwagen und Taxis als Zielgruppe


Peter Burri (SASEG)

Verkehrsclub der Schweiz Umweltranking 2013


Gas Fahrzeug

Die mit Abstand umweltfreundlichsten Fahrzeuge haben Gasantrieb Gas Mix Schweiz: 80% Erdgas, 20% Biogas

Gas Produktion in Europa und Umwelt

Gas ist essentiell für Energieversorgung Europas (heute >25%).

Es macht umweltpolitisch Sinn so viel Gas wie möglich in Europa zu produzieren:

Beste Sicherheits- und Umweltstandards (wir kontrollieren!)

Kurze Transport �Wege (nicht 4000 km von Sibirien oder Algerien): weniger Energieverlust, weniger CO2 Emissionen

Stark reduziertes Risiko von Methanlecks

Keine Abhängigkeit / Erpressbarkeit

Aus Umweltgründen sollte man auf einheimischer Gas Produktion bestehen School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 48

Was bedeutet das für uns ?


Globale Gas Schwemme Gute oder schlechte Nachricht für die Umwelt ?

Sehr grosse weltweite Gasressource sind eine Realität.

Gas Potential deckt heutigen Bedarf für min. 250-300 Jahre

Auch Europa hat ein grosses Potential

Zwei mögliche Reaktionen:

Ablehnen und verbieten

Aus der Situation das Beste machen: Gas ersetzt Kohle und teilweise Öl. Bringt mittelfristig die weitaus grösste Reduktion von CO2

Umwelt- und Luftqualität ist mehr als nur CO2 !


Welt Energiebedarf: Verdoppelung in 50 Jahren (falls Wachstum halbiert)

Best Case : Erneuerbare Energie deckt den Zuwachs. Aber: Die andere Hälfte muss auch gedeckt werden (Nuklear oder Fossil)

Wenn fossile Energie, dann die sauberste: Gas. (Öl als Rohstoff bewaren).

Optimale Kombination mit Biogas

Die sehr grossen Gasressourcen sind eine Chance für die Umwelt.

Saubere, sichere Produktion von unkonv. Gas ist möglich + wirtschaftlich

Die ökologisch sinnvollste Energie Versorgung für dieses Jahrhundert ist eine Kombination von erneuerbaren Energien UND Gas

Die Alternative dazu heisst KOHLE - mit allen Konsequenzen

51

Ausblick: Energieversorgung im 21. Jahrhundert



…und ein Blick auf den grössten Beitrag zur Energieversorgung: ABSCHALTEN

Peter Burri (SASEG)

Danke für Ihr Interesse


Sind Sie interessiert an Geowissenschaften und Energiefragen ?

Wir freuen uns auf Ihre Mitgliedschaft bei der

Schweizerischen Vereinigung von Energie-Geowissenschaftern

SASEG


Back up

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Average annual Gas Price in $ per Million Btu

Average Importprice Germany

European Spot Price Index

Fukushima 2011


Porosität in Gas Schiefer: Micro- bis Nano-meter generiert bei der Maturation von Kerogen (bis >20% Por)


90

95

100

105

110

115

120

2002 2004 2006 2008 2010 2012

Industrielle Produktion USA zu Euro Zone (Manufacturing Production Index)

US

Euro zone

Source: Les Echos - Economie, 29 April 2013


Technology

Unkonventionelles Gas - Auswirkungen auf Energieversorgung Umwelt