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Methan

Vergleich der Klimagasemissionen zwischen Kohlekraftwerken und Erdgaskraftwerken.

Methan ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Alkane mit der Summenformel CH₄. Das farb- und geruchlose, brennbare Gas kommt in der Natur vor und ist ein Hauptbestandteil von Erdgas. Es dient als Heizgas und ist in der chemischen Industrie als Ausgangsprodukt für technische Synthesen von großer Bedeutung. Das Gas hat ein hohes Treibhauspotential und trägt zur globalen Erwärmung bei. In der Atmosphäre wird es zu Kohlenstoffmonoxid und schließlich zu Kohlenstoffdioxid oxidiert.

Methan verbrennt mit bläulich-heller Flamme in Gegenwart von ausreichend Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Es ist in Wasser unlöslich und bildet mit Luft explosive Gemische. Da es in großen Mengen in Lagerstätten vorkommt, ist es eine attraktive Energiequelle. Der Transport erfolgt durch Pipelines oder als tiefgekühlte Flüssigkeit (liquid natural gas, LNG) mittels Tankschiffen.

Daneben gibt es als Methanhydrat gebundene Vorkommen am Meeresboden, wobei der genaue Vorrat unbekannt ist. Weiterhin entsteht das Gas in beträchtlichen Mengen durch biologische Prozesse, etwa bei der Viehhaltung.

Methan als Klimagas

Als Klimagas ist Methan etwa 86 mal wirksamer als CO₂ (bezogen auf 30 Jahre). Dies führt dazu, dass auch kleine Leckagen von 1-2% in der Erdgasinfrastuktur, sowohl upstream (Vorkette, venting oder flaring) als auch downstream eine große Bedeutung haben. Sie führen dazu, dass Gaskraftwerke wahrscheinlich genau so klimaschädlich sind wie Kohlekraftwerke. Dies gilt natürlich auch für Gasheizungen und andere Nutzungsarten von Erdgas. Siehe auch Methanleckagen.

Methan ist für rund 30 % des Anstiegs der globalen Temperaturen seit der industriellen Revolution verantwortlich, und eine schnelle und nachhaltige Reduzierung der Methanemissionen ist der Schlüssel zur Begrenzung der kurzfristigen Erwärmung und zur Verbesserung der Luftqualität. Zwei wesentliche Eigenschaften bestimmen die Wirkung verschiedener Treibhausgase auf das Klima: ihre Verweildauer in der Atmosphäre und ihre Fähigkeit, Energie aufzunehmen. Methan hat eine viel kürzere atmosphärische Lebensdauer als Kohlendioxid (CO₂) – etwa 12 Jahre im Vergleich zu Jahrhunderten – absorbiert aber viel mehr Energie, während es in der Atmosphäre existiert. Methan beeinträchtigt auch die Luftqualität, da es zu bodennahem (troposphärischem) Ozon führen kann, einem gefährlichen Luftschadstoff. Methanlecks können auch Explosionsgefahren darstellen.

Die Methankonzentration in der Atmosphäre ist derzeit etwa zweieinhalb Mal höher als vorindustriell. Der Anstieg hat sich in den letzten Jahren beschleunigt, und vorläufige Analysen zeigen, dass der Anstieg im Jahr 2021 wahrscheinlich zu den größten gehören wird, die jemals verzeichnet wurden. Schätzungen der Methanemissionen sind mit einem hohen Maß an Unsicherheit behaftet, aber die jüngste umfassende Bewertung – bereitgestellt im Global Methane Budget – legt nahe, dass die jährlichen globalen Methanemissionen etwa 580 Mt betragen. Dazu gehören Emissionen aus natürlichen Quellen (etwa 40 % der Emissionen). ) und die restlichen 60 % stammen aus menschlicher Tätigkeit, bekannt als anthropogene Emissionen. Die größte anthropogene Quelle ist die Landwirtschaft, die für rund ein Viertel der Emissionen verantwortlich ist, dicht gefolgt vom Energiesektor, der Emissionen aus Kohle, Öl, Erdgas und Biokraftstoffen umfasst.

Das globale Methan-Minderungsversprechen

Das Global Methan-Minderungsversprechen (Pledge) wurde auf der COP26 im November 2021 ins Leben gerufen, um Maßnahmen zur Reduzierung der Methanemissionen zu katalysieren. Unter der Führung der Vereinigten Staaten und der Europäischen Union umfasst das Pledge nun 111 Länder, die zusammen für 45 % der vom Menschen verursachten globalen Methanemissionen verantwortlich sind. Durch den Beitritt zum Versprechen verpflichten sich die Länder zur Zusammenarbeit, um gemeinsam die Methanemissionen bis 2030 um mindestens 30 % unter das Niveau von 2020 zu senken. Das Erreichen des Global Methane Pledge-Ziels hat das Potenzial, einen enormen Einfluss auf den Klimawandel zu haben, ähnlich wie der gesamte globale Transportsektor Netto-Null-Emissionstechnologien einführt. Maßnahmen werden in der Zeit bis 2030 besonders wichtig sein, weil scharfe Kürzungen bei Methan innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums einen netto kühlenden Effekt haben können. Dies könnte die Tür für eine Stabilisierung der globalen Durchschnittstemperaturen um 1,5 °C offen halten, während die Welt eine dauerhafte Reduzierung von CO₂ anstrebt. Das Global Methane Pledge hat viele wichtige Akteure in einer gemeinsamen internationalen Anstrengung zusammengebracht, darunter sowohl große Verbraucher wie die Europäische Union, Japan und Korea als auch große Produzenten wie der Irak und Saudi-Arabien. Für einige Länder stellt das Global Methane Pledge die erste bedeutende politische Verpflichtung zu Methan dar, entweder auf nationaler oder internationaler Ebene.

Wie immer beim Klimaschutz ist die Umsetzung entscheidend. Der Text des Global Methane Pledge besagt, dass die Teilnehmer beabsichtigen, die Fortschritte durch jährliche Ministertreffen zu überprüfen. Das Pledge ist unverbindlich und einzelnen Ländern werden keine Ziele zugewiesen. Die Vereinigten Staaten und die Europäische Union haben alle Teilnehmer des Global Methane Pledge gebeten, bis zur COP27 einen nationalen Aktionsplan zur Methanreduktion zu entwickeln oder zu aktualisieren, aber das Pledge legt keine zusätzlichen Maßnahmen oder Schritte fest, die sie voraussichtlich unternehmen werden. Das gemeinsame Ziel ist eine gezielte Reduzierung der globalen Emissionen, auch wenn einige der wichtigsten Akteure noch nicht dabei sind, darunter China, Indien und die Russische Föderation. Es wird für die Teilnehmer entscheidend sein, mit Ländern zusammenzuarbeiten, die der Selbstverpflichtung nicht beigetreten sind, um das Gesamtziel zu erreichen. Es gibt erhebliche Möglichkeiten für die Zusammenarbeit mit diesen Ländern. Beispielsweise hat sich China in der gemeinsamen Erklärung von Glasgow zwischen den USA und China verpflichtet, einen „umfassenden und ehrgeizigen nationalen Aktionsplan für Methan zu entwickeln, der darauf abzielt, in den 2020er Jahren eine signifikante Wirkung auf die Kontrolle und Reduzierung von Methanemissionen zu erzielen“.

Bedeutung in der Geothermie

In der Tiefengeothermie kann Methan im Thermalwasser gelöst sein. Es ist durch eine geschlossene Führung des Thermalwasserkreislaufes zu verhindern, dass dieses Methan austritt obwohl es rechtlich/ politisch nicht als anthropogen eingestuft wird.

Beispielsweise im Pannonischen Becken wird angedacht, das dort häufig mitpoduzierte Methan mit gasmotorisch angetriebenen Generatoren zu verstromen. Dies führt dann zu einer Mehrfachnutzung:

Nutzung der Wärme durch Verstomung in einer ORC-Anlage
Direkte Wärmenutzung
Verstromung des Methans in einer gasmotorisch getriebenen Generatoranlage

Wenn dann dass CO₂ im Abgas des Gasmotors aufgefangen und mit dem Thermalwasser reinjiziert wird (CCS) entsteht insgesamt eine karbonfreie Anlage.

Ziel der Klimapolitik muss es sein, das Verbrennen von Methan zu vermeiden, erst reht die ungenutzte Ausgasung von Methan (venting).. Im Wärmemarkt sind Gasheizungen durch nachhaltige Systeme, wie Erdwärme, zu ersetzen. Politisch wäre das ordnungspolitische Verbieten von Erdgasheizungen eine angemessene Maßnahme.