Fracking Potentiale und Risiken im Internationalen Vergleich

1. FrackingPotentiale und Risikenim Internationalen Vergleich

2. Inhalt • Einführung • Verfahrensweise • Chemische Additive • Clean Fracking • Berechnung Gasvorkommen • Potentiale (USA/Deutschland) • Risiken (Umwelt, Geologisch) • Rechtliche Rahmenbedingungen • Fazit

3. Einführung • Fracking wird seit 65 Jahren angewendet • Durch Einsatz horizontaler Bohrung und Lockerung der Gesetze wurde die „Frackingrevolution“ ausgelöst • Anwendung findet diese Technik bei • unkonventioneller Erdgas- und Erdölgewinnung • konventioneller Erdgas- und Erdölgewinnung • Tiefengeothermie

4. Definition Unkonventionell • konventionelle Vorkommen, wenn klassische Methoden zur Erschließung und Förderung angewendet werden • nicht-konventionelle Vorkommen werden mit alternativen Techniken erschlossen

5. Schiefergas • Schiefergas wird als nicht konventionelles Gas bezeichnet • Bildung und Zusammensetzung entsprechen jedoch konventionellem Erdgas • Konventionelle Erdgasvorkommen sind in räumlichen Fallen angereichert • Die nicht konventionellen Lagerstätten sind Flächig im Untergrund verbreitet und weisen wenig natürliche Wegsamkeiten auf

6. Schiefergas vorkommen (Quelle BGR 2011)

7. Entstehung unkonventionelles Gas • Tongesteine gelangen durch geologische Prozesse in große Tiefen • Durch Erhöhung der Temperatur und des Druckes spalten sich aus dem Organischen Material Kohlenwasserstoffe ab • Zunächst entsteht nur Erdöl • Mit zunehmender Temperatur entsteht vermehrt Erdgas, bestehendes Erdöl wird auch in Erdgas umgewandelt • Bei sehr hohen Temperaturen nur noch Methan der Kohlenwasserstoffe stabil • Organische reiche Tongesteine werden als Muttergesteine für Erdgas bezeichnet

8. Entstehung unkonventionelles Gas (Quelle BGR 2011)

9. Erschliessung Schiefergas • Speichergestein von Schiefergas wenig durchlässig • Daher hydraulische Erzeugung von Rissen notwendig

10. Schutz des Bohrrohres durch mehrere Schichten Stahl und Beton

12. Chemische Additive • Werden benutzt um die entstandenen Risse offenzuhalten • den Transport des Stützmittels in die Risse zu gewährleisten • mikrobiologischen Bewuchs zu verhindern • Bildung von Schwefelwasserstoff zu verhindern • Korrosion zu vermeiden und die Fluid-Reibung bei hoher Pumpleistung zu minimieren. • Additive von ungefährlich bis Toxisch • Insg. Mehrere Hundert Additive möglich (596 Quelle:Gasland)

13. Chemische Additive Quelle: UBA,2011

14. Clean Fracking • Einsatz von wasserlöslichen Zusatzstoffen statt Petroleum basierender Fluide • Abtötung von Algen und Bakterien durch UV-Licht statt Bioziden • Geschlossener Kreislauf durch Recycling von Frack- und Lagerstättenwasser • Pilotprojekt in Österreich wurde 2012 als unwirtschaftlich eingestellt

15. Bodenerkundung • Seismische Untersuchungen • Bohrakten • Sicherheit bringt nur Bohrung

16. Berechnungsmethode der Potentialabschätzung • Berechnung des in den Formationen vorkommenden Gases • GIP (Gas in Place) • Gas kann auf zwei Arten in Tongestein vorhanden sein (vgl. Quelle 3)

17. Berechnungsmethode der Potentialabschätzung • An organisches Material und Tonmineraloberflächen adsorbiertes Gas (GIPadsorbiert) • Freies Gas in Porenräumen und Klüften (GIPfrei) GIPGesamt + GIPfrei (vgl. Quelle 3)

18. Berechnung Adsorbiertes Erdgas = V * ρ * G Das Volumen V [m3] entspricht dem Produkt aus Fläche und Mächtigkeit der Formation Die Dichte ρ liegt bei den Tongesteinen zwischen 2400-2800 [kg/m3] Die adsorbierte Gaskonzentration G wird in [m3/t] (vgl. Quelle 3)

19. Berechnung Gaskonzentration G = : Langmuir Volumen (maximales Volumen des adsorbierten Gases) es liegt zwischen 2,5-8 [m3/t] : Langmuir Druck (beschreibt den Druck, an dem das Volumen des adsorbierten Gases die Hälfte des Langmuir-Volumens beträgt. Er liegt zwischen 2,5-10 [Mpa] P : Porendruck [in Mpa], Porendruckgradient liegt bei 12 [Mpa/km] (vgl. Quelle 3)

20. Berechnung freies Erdgas = V * φGas* BG : bezeichnet das Tongesteinvolumen [m3] φGas : mit Erdgas gefüllte Hohlräume [-] BG : Gasexpansionsfaktor [-] (vgl. Quelle 3)

21. Bestimmung φGas • Für deutsches Schiefergas keine Werte • Daher wurden Erfahrungswerte aus den USA verwendet • 1-5 % der Porosität ist mit Gas gefüllt (vgl. Quelle 3)

22. Bestimmung Gasexpansionsfaktor BG = Dient zur Umrechnung der Mengen freien Erdgases unter Reservoir Bedingungen in Mengen unter Atmosphären Bedingungen : 1 * 105 [Pa] : 15 [°C] : 12*106 [Pa/km] ] 33 [°C/km] (vgl. Quelle 3)

23. Bestimmung Norm-Mengen Erdgas • : gasgefüllte Porosität • BG : Gasexpansionsfaktor • G : adsorbierte Gaskonzentration • : Tongesteinsdichte • Norm-Menge : in [m3/t] Norm-Menge = G + (vgl. Quelle 3)

24. Berechnetes Gasvorkommen für Deutschland • Gasvorkommen wurde mit Monte-Carlo Simulationsprogramm bestimmt • Gesamtvorkommen wurde errechnet (vgl. Quelle 3)

25. Kriterien für geeignete Formationen • Gehalt an organischem Material • Typ des organischen Materials • Thermische Reife (Maturität) • Mächtigkeit der Formation • Tiefe der Formation (vgl. Quelle 3)

26. Gasvorkommen Global • Die BGR schätzte 2012 die weltweiten Erdgasressourcen auf circa 785 Bill. m³ • Anteil der Ressourcen in unkonventionellen Lagerstätten ca. 60 % • Anteil des Erdgases aus unkonventioneller Förderung , dass als technisch förderbar gilt wird auf 18 bis 36 % geschätzt • Der Beitrag des Schiefergases zur globalen Primärenergieversorgung wird maximal auf 30 % in 2025 und 35 % in 2040 geschätzt (vgl. 6) (vgl. Quelle 3)

27. Schiefergas vorkommen Global Die im Jahr 2010 bekannten weltweiten Reserven an Schiefergas . Quelle: BGR-Studie

28. Potentiale USA/Deutschland • In den USA hat das Schiefergas die Gaspreise einbrechen lassen • In Deutschland Hoffnung, dass Schiefergas den Erdgaspreis ebenfalls sinken läßt • Erdgas günstige Brückentechnologie soll weg in die Energieversorgung durch erneuerbare Energien ebnen

29. Potentiale - USA • Schiefergasvorkommen in den USA ca. 25 *1012 m3 • Größtes Vorkommen Marcellus Formation • Schieferölvorkommen in den USA ca. 9,2 *109m3 • Größtes Vorkommen Bakken Formation (vgl. Quelle 6,7)

30. Schiefergas vorkommen in den USA

31. Schieferöl vorkommen USA

32. Schieferöl vorkommen USA

33. Frackingeinsatz in den USA • Anstieg der Ölförderung 2012 um 13,9% • Größter Anstieg in der Geschichte der USA • Die Schiefergasförderung lässt Gaspreis durch das Überangebot im selben Jahr um 30% fallen • Stromerzeugung durch Gaskraftwerke steigt massiv • Kohle wird nach Europa exportiert • Frackingindustrie stellt 10.000 Arbeitsplätze • USA wegen Fracking größter Gasproduzent der Welt (vgl. Quelle 7)

34. Frackingeinsatz in Deutschland • Seit 1961 wird in Deutschland das hydraulische Frackverfahren angewendet • Insgesamt 300 Bohrungen wurden durchgeführt • Schiefergas nur Probebohrungen

35. Potentiale in Deutschland • Schiefergas ca. 6,8 bis 22,6 Bill • Technisch förderbar ca. 10 % • 1,3 Bill. m³in Deutschland förderbar • Übersteigt konventionelles Gas um Faktor 100 • Größte Vorkommen in Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen • Statische Reichweite ca. 10 Jahre (vgl. Quelle 3)

36. Ockerfarben: Regionen in denen die Bildung von Schiefergas möglich ist • Gelb: markiert die Regionen die Bergbauberechtigung haben

37. Umweltrisiken • Toxickologische Substanzen können in den Wasserkreislauf gelangen • Durch Fracking können Erdbeben ausgelöst werden

38. Gefahr durch Frackingfluid • Pro Bohrung werden mehrere Millionen Liter Frackingfluid (Wasser + Sand + Chemie) benötigt • Unter extremen Druck in den Boden gepumpt (>100 Bar) • Grundwasser soll durch Stahlbeton geschützt werden • Nach Frack bleiben Rückstände im Boden • „Produziertes“ Wasser wird in alte Bohrlöcher gepumpt • Recycling ist teuer wird selten angewendet • „Produziertes“ Wasser kann aus den alten Bohrlöchern austreten

39. Gefahr durch Frackingfluid • Verunreinigung des Grundwassers durch das Bohrwasser • Verunreinigung des Oberflächenwassers durch das zurückgepumpte Bohrwasser • Migration von Stoffen aus der Lagerstätte in anderen Schichten

40. Gefahr durch Frackingfluid

41. Erdbeben durch Fracking • Fracking bedeutet Mikrobeben provozieren, bestehende Spannungen im Boden können ein lokales Beben auslösen • Sehr energiearm daher auch nur kleine Beben • Flächendeckend vermehrte Bodenerschütterung rund um Bohrstellen • Erdbeben hauptsächlich mit Magnituden zwischen 1 - 2,5 auf der Richterskala • Basel, 2006 ein durch Geothermiebohrungenausgelöstes Erdbeben der Stärke 3,4

42. Richterskala • Bis jetzt durch Fracking ausgelöste Beben stellen keine Gefahr für den Menschen dar

43. Erdbeben durch Fracking • Nicht Frack selbst stellt Gefahr dar • Abpumpen des Fluides in alte Bohrlöcher verändert Druckverhältnisse, fungiert als Schmiermittel, kann größere Erdbeben auslösen

44. Erdbeben in den USA durch „Fracking“ A: Erschütterungen einer Stärke von mindestens 3 Mw (Moment-Magnitude) im mittleren Westen der USA zwischen 2003 und 2013. Rot markierte Erdbeben traten innerhalb von zehn Tagen nach dem großen Erdbeben von Maule in Chile (2010), dem Tohoku-Oki-Erdbeben in Japan (2011) oder dem Erdbeben von Sumatra (2012) auf. Ausgelöst wurden solche Erschütterungen fast nur in drei Gebieten mit Fracking: Prague, Trinidad, and Snyder. B: Erdbeben in den zehn Tagen vor und nach den drei großen Erschütterungen mit einer Stärke von mindestens 8.6 Mw.

45. Erdbeben in Oklahoma Quelle: Global Magazin, 2013)

46. Erdbeben durch konventionelle Gasförderung • In Nordholland treten vermehrt Erdbeben durch konventionelle Gasförderung auf • Viele Sachschäden werden durch die Beben verursacht (Groningen)

47. Rechtliche Rahmenbedingungen USA • Dick Chaney gründete 2005 EnergyTaskforce • Lockerung der Gesetzgebung • Dadurch Tiefenbohrungen vermehrt möglich • Amerikanische Landbesitzer nur Öberflächenrechte, aber keine rechte auf Bodenschätze • Gewinne werden von Energieunternehmen erzielt • Größte Versicherungsgesellschaft Versichert schäden durch Fracking nicht. „Die Risiken seien zu groß“

48. Rechtlich Rahmenbedingungen BRD • Bislang Untergrundbohrungen nach Bergecht • Gesetzesentwurf von FDP gescheitert • Gesetzgebung auf nächste Legislaturperiode verschoben • Derzeit nur Probebohrungen • Noch keine Wirtschaftliche Nutzung des Schiefergases

49. Rechtliche Rahmenbedingungen Hessen • Aktuell Fracking Verbot durch Umweltministerin Lucia Puttrich „Das Regierungspräsidium Darmstadt verbietet einer kanadischen Firma die Überprüfung von Schiefergestein in Nordhessen auf Fracking-Tauglichkeit. Behörden-Mitarbeiter halten diese Entscheidung für rechtswidrig.“ Quelle: Frankfurter Rundschau

50. Fazit • Deutschland und USA nicht vergleichbar • Deutschland will erneuerbare Energien • Risiken nicht genug erforscht • Gefahren zu Groß • Statische Reichweite der Vorkommen nur 10 Jahre • Pilotprojekte zur Forschung sind Sinnvoll, um Erfahrungen zu sammeln