Erdgasleckagen und ihre verheerenden Folgen für die Umwelt

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Application Note11. Jan. 2023

Bei Erdgasleckagen denken wir meist an grosse Beschädigungen von Erdgasleitungen, aus denen riesige Mengen Erdgas in die Atmosphäre entweichen. Dabei sind kleine Leckagen ebenso umweltschädlich und noch gefährlicher, weil sie nicht offensichtlich sind und meist erst sehr spät entdeckt werden.

Autorin: Melanie Wahlers, Technical Marketing Manager, Axetris Schweiz

Die offiziell bekannten Erdgasemissionen werden von den jeweiligen Ländern an die Internationale Energieagentur (IEA) gemeldet. Anhand von Satellitendaten wird deutlich, dass die realen Emissionen weit über den offiziell gemeldeten liegen. Laut Schätzungen der IEA sind im Jahr 2021 weltweit etwa 180 Milliarden Kubikmeter Erdgas aus Lecks entwichen. Aus vielen dieser Leckagen entweichen sogar mehrere Tonnen Erdgas pro Stunde.

Erdgas besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffverbindungen, von denen Methan mit bis zu 99 % den grössten Anteil ausmacht. Im Vergleich zu Kohlendioxid hat Methan ein 28-fach höheres Treibhauspotenzial (GWP), berechnet über einen Zeithorizont von 100 Jahren. Durch sein klimaschädliches Potenzial trägt Methan wesentlich zur globalen Erwärmung bei. Im gesamten Prozess von der Erdgasgewinnung, dem Transport bis hin zu den Verbraucher:innen entweicht das farb- und geruchlose Erdgas oftmals unbemerkt. Vor allem in bewohnten Gebieten kann dies zur Gefahr werden. Das im Erdgas enthaltene Methan hat in der Luft bei Raumtemperatur ein Explosionslimit von 5 bis 15 %. Weil der Methangehalt im Erdgas sehr hoch ist, führt eine Verdünnung des Erdgases in der Aussenluft schnell zu einem explosiven Gasgemisch.

Viele Pipelines für den Erdgastransport sind zum Teil sehr alt und seit Jahrzehnten in Betrieb. Durch Umwelteinflüsse werden das Material und die Schweissnähte mit der Zeit spröde und durchlässig. Kleine Lecks entstehen und führen zu erheblichen unbeabsichtigten Methanemissionen.

Neben enormem Schadenspotenzial für unser Klima haben Erdgas-Emissionen auch wirtschaftliche Auswirkungen. Schliesslich können die Erdgaslieferanten ihr Produkt nicht mehr verkaufen, wenn es verloren geht. Je früher Leckagen entdeckt werden, desto schneller können Methanemissionen gestoppt werden. Zuverlässige Messtechnik ist hierfür zentral. Weil die natürliche Methankonzentration bei etwa 1.8 ppm liegt, muss die Nachweisgrenze der Messgeräte in diesem Bereich zuverlässig arbeiten. Ausserdem ist für viele Anwendungen die Messfrequenz entscheidend.

Häufig werden Autos, Motorroller und Drohnen zur Überwachung der zu kontrollierenden Bereiche eingesetzt. Ihre jeweilige Geschwindigkeit erfordert eine ebenso schnelle Reaktion des Messgeräts.

Für diese Anforderungen eignet sich die TDLS-Technik als optisches und berührungsloses Messverfahren ideal. TDLS steht für “Tunable Diode Laser Spectroscopy”. Hierbei scannt ein schmalbandiger Laserstrahl über die Absorptionslinien der entsprechenden Gase im infraroten Spektrum. Durch die Schmalbandigkeit sind die Linien einzeln erfassbar. Eine Querbeeinflussung durch andere Gase ist damit ausgeschlossen.

Der Laser-Gasdetektor LGD Compact-A CH4 von Axetris bietet nicht nur TDLS-Technik, sondern ist auch äusserst robust konstruiert. Dadurch entfällt regelmässiges Kalibrieren oder Warten. Das macht das messtechnische Überwachen auf Methanlecks für Anlagenbetreiber attraktiv. Die geringen Anschaffungskosten des LGD Compact sind durch das eingesparte Methan schnell kompensiert. Davon profitieren sowohl Anlagenbetreiber als auch unsere Umwelt und unser Klima.