Naturwissenschaftliche Gesellschaft Winterthur! Unkonventionelles Gas Produkt aus Teufels Küche oder Energie-Brücke in die Zukunft?!

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1 Naturwissenschaftliche Gesellschaft Winterthur Unkonventionelles Gas Produkt aus Teufels Küche oder Energie-Brücke in die Zukunft? Peter Burri SASEG Swiss Association of Energy Geoscientists Winterthur, 1. November 2013 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 1 Energie Herausforderung die Dimensionen Beispiel I Der weltweite Energiebedarf wird sich in den nächsten Jahren verdoppeln (bei starker Reduktion 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 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas

2 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 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 3 Energie Herausforderung die Dimensionen Beispiel III Weltweite Energieversorgung Energiewachstum weltweit Energiezuwachs total: + 30 % Wachstum erneuerbare Energie ohne Hydro % 2012 Anteil erneuerbare Energie ohne Hydro 2.4 % ABER Erneuerbare Energien deckten nur 6.1% des gesamten Energie Wachstums Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 4

3 Energie Herausforderung die Dimensionen Fazit: Kein einzelner Energieträger kann den Energiebedarf dieses Jahrhunderts liefern Wir brauchen einen breiten Mix und viel höhere Energie Effizienz Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 5 Themen Fracking in der Öffentlichkeit Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Exploration Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen Risiken und Lösungen Auswirkungen USA Auswirkungen weltweite Energieversorgung Gas und Umwelt / Klima Was bedeutet das für uns? Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 6

4 Unkonventionelles Gas und Fracking in Medien und Öffentlichkeit Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 7 Diskussion zu Fracturing ist meist "religiös": Glaubenssätze statt Fakten Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 8

5 Sieht aus wie im Krieg. In den USA sind Bohrungen mit Fracking nichts Aussergewöhnliches. In der Schweiz lösen solche Szenarien Angst aus. Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 9 Verschiedene politische Entwicklungen UK: UK chancellor George Osborne released plans to encourage shale gas exploration, including tax allowances for companies exploring for shale gas. Wall Street Journal 16 March 2013 Saudi Arabia to Drill for Shale Gas this year Shale gas could be twice the size of its conventional gas reserves Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 10

6 Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Exploration Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 11 Was sind Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe? Vorkommen von Öl und Gas, die mit konventionellen Fördermethoden nicht wirtschaftlich zu gewinnen sind. z.b.: Schweres, nicht mobiles Öl, Teersande, Ölschiefer Öl und Gas in wenig durchlässigem Gestein, z. B. aus dichten Sanden 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 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 12

7 Konventionelle und unkonventionelle Öl- und Gas Exploration Nötige Erfolgsfaktoren: Konventionell 7 Unkonventionell 2-3 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 13 source: P. Burri and W. Leu 2012 Öl und Gas Muttergestein Quelle: USGS, 2011 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 14

8 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. Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri Swiss Association of Energy Geoscientists 15 Der Kern der Revolution: Expulsion Efficiency Bis jetzt stark überschätzt Rock Eval Schätzung % Wirkliche Expulsion % Source: Lewan 2002 Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri 16

9 Kohlenwasserstoff Systeme Eine Geschichte von Verlusten The >95% lost hydrocarbons are the big potential of the unconventional exploration Few % Commercial Volumes In conventional traps Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri 17 P. Burri strongly modified after England 1994 Die Revolution in der Exploration: Petroleum Systeme sind sehr ineffizient Nur wenige % Öl und Gas wandern in konventionelle Fallen: Ziel der konventionellen Exploration Kohleflözga Kohleflözgas > % gehen bei Migration verloren Ziel von unkonv. Exploration Muttergestei n Bis zu >70% des generierten Öls und Gases bleiben im Muttergestein, z.b. als Shale Gas: Ziel der unkonventionellen Exploration Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 18 Source: P. Burri & W. Leu, 2012 & Seemann 2013

10 Porosität in Gas Schiefer: Micro- bis Nano-meter generiert bei der Maturation von Kerogen (bis >20% Por) Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri 19 Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen Technologie und mögliche Risiken Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 20

11 Schiefer Gas Erschliessung USA 2010 Neue Shale Gas Bohrungen : > Shale Gas Quelle: BGR, 2011 Produktion 2010: 360 Mrd m 3 (entspricht 120 x Jahresbedarf CH) US Shale Gas Produktion: 10x grösser als vor 5 Jahren Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 21 Unkonventionelles Gas die Kritik Fakten und Massnahmen I 1. Fracturing erzeugt Risse bis an die Oberfläche, aufsteigendes Tiefenwasser verunreinigt das Trinkwasser Keine Risse zur Oberfläche nachgewiesen (>> Bohrungen) Aber Kontamination durch defekte Bohrungen möglich. Oder Verunreinigung durch unsorgfältige Handhabung von Flüssigkeiten an der Oberfläche Aufsteigen von schwerem Tiefenwasser oder Frackflüssigkeit in Trinkwasser Horizonte physikalisch praktisch nicht möglich Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 22

12 Micro seismic control: genaue Lage der Fracs im Untergrund Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 23? Fracturing und Grundwasser Künstliche Risse von 2-3km Tiefe bis an Oberfläche in Sedimenten nicht machbar m Gestein zwischen Fracs und Grundwasser 600m Sicherheitsabstand

13 Schutz des Grundwassers Mehrfache Verrohrung und Zement trennen Bohrung von Grundwasser Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 25 Courtesy Range Resources 2013 Unkonventionelles Gas die Kritik Fakten und Massnahmen II 2. Wasser Verbrauch zu gross Stimmt bei bei den meisten alten Feldern Lösung: Wasserverbrauch wird reduziert (Ziel: 100% Recycling) oder ganz elimimiert (Gas Fracs), Keine Einpressbohrungen 3. Potentiell schädliche Chemikalien in der Frac Flüssigkeit Hauptproblem vor allem bei alten Feldern Lösung: - Toxische Substanzen ersetzt durch unbedenkliche Zusätze (z.b. Guar Bohne) oder UV - Zusätze sind offen zu legen. - Gas Fracs (LPG oder CO2). Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 26

14 Unkonventionelles Gas die Kritik Fakten und Massnahmen II 4. Seismizität ausgelöst durch Fracturing Mikro Seismizität immer vorhanden und gewollt (Monitoring Risse) Aber: kein dokumentierter Fall eines Schadenbebens durch Fracs in Sedimenten (> 1.5 Mio Frac Jobs in USA, viele 1000 in Europa) 5. Entweichen von Methan in die Atmosphäre Problem bei unsorgfältigem Operating, schlechten, alten Anlagen Vermeidbar durch strikte Standards und Operating Vorgaben 6. Grosser Land Bedarf Bei alten Feldern zutreffend. Sehr stark reduziert durch Cluster Drilling (bis Bohrungen von einer einzigen Lokation) Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 27 Landbedarf alte Methode Neue Methode Flächenbedarf Drillsite < m km Untertage: bis zu 10 km2 Bis zu 30 Bohrungen pro Lokation Courtesy Reinhard Jung 2012 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 28

15 Cluster drilling drains up to 10 km2 in subsurface Replaces 45 conventional locations Courtesy Range Resources 2013 Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri 29 Shale Gas Feld mit Cluster Bohrung Pennsylvania Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 30

16 Shale gas Produktion: Best Practice heute Keine potentiell schädllichen 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 bis zu 10 km2 von einer Lokation Hoher Standard Produktionsanlagen keine Methan Lecks Lokale Energieversorgung durch Solar in Produktions Phase Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri Swiss Association of Energy Geoscientists 31 Unkonventionelles Gas: Fazit Umwelt Probleme bei Entwicklung von Gasfeldern in N-Amerika kommen vor und sind inakzeptabel. Ein Produkt der Goldgräber Mentalität Fakten Probleme sind selten (<1% von allen Bohrungen) Technologie (horizontal drilling, fracturing) ist nicht neu, 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 (Best Practice) Neue Felder in USA: heute weitestgehend umweltgerecht operiert Es gibt keinen wissenschaftlichen Grund Fracturing zu verbieten Lösung: Klare Vorschriften, Standards und Kontrolle nicht Verbote Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 32

17 Auswirkungen in den USA Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 33 Prognosen US Gas Importe (LNG) BCM/y WoodMac 2007 % of US gas demand 23% CERA % 11% 40 CERA Actual imports WoodMac % 0% Source: CERA, WoodMackenzie Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 34

18 US Gas Produktion: Peak Theorie vs. actual 2010 Unconv. gas Effect of technology Source: T. Ahlbrandt 2012 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 35 Auswirkungen in den USA US Gas Reserven sind in den letzten 10 Jahren um 63% gewachsen (trotz steigender Produktion) USA haben seit 2000 mehr neues Gas entdeckt als irgendein anderes Land USA produzieren heute mehr Gas als je in ihrer Geschichte (mehr als Russland) Grösster Gas und Öl Produzent N-Amerika ist Selbstversorger in Gas und wird ab 2015 Gas exportieren Öl: USA brauchen in Zukunft keine Importe aus Mittl. Osten Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 36

19 Average annual Gas Price in $ per Million Btu Average Importprice Germany European Spot Price Index Fukushima 2011 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 37 Industrielle Produktion USA zu Euro Zone (Manufacturing Production Index) US Euro zone Source: Les Echos - Economie, 29 April 2013 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 38

20 Weltweite Auswirkungen Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 39 Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe sind keine amerikanische Exklusivität Modified after Halliburton 2009 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 40 Source: Economist July 2012

21 Wachstum der weltweiten Gas Reserven Gas Ressourcen reichen Jahre (Verbrauch 2012) Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 41 Source: IEA 2011 Gas und Umwelt / Klima Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 42

22 Der am schnellsten wachsende fossile Brennstoff Beijing, January 2013 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 43 Beijing: ein normaler Wintertag Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 44

23 Kohle Kohle Verbrauch wächst 2-3 x so schnell wie Gas 6-8 x so schnell wie Öl Strom ist nicht weiss: Kommt zum grössten Teil aus Kohle und Kernenergie Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 45 IEA India Neue und geplante Kohlenkraftwerke Source: M. Häring / coalswarm.org Presentation Univ Neuchâtel Oct 2013 Peter Burri 46

24 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 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 47 China: Gas Verbrauch Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 48

25 Umstieg auf Gas Fahrzeuge ist machbar: Asien 21. März Energie Forum Bern Peter Burri (SASEG): Die weltweite Revolution im Gas 49 Verkehrsclub der Schweiz Umweltranking Erdgas Fahrzeug Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 50

26 Substitution ist machbar: Kohle Substitution durch Gas in USA Gaspreis in USA 1/3 von Öl und vergleichbar mit Kohle USA haben CO2 Ausstoss in den letzten 5 Jahren um 450 Mio t gesenkt, grösste Reduktion aller Länder (ca. 12 x Jahresausstoss CH) In vielen Ländern Asiens und Europas stieg in der gleichen Zeit der CO2 Ausstoss v.a. durch höheren Kohlen Verbrauch (Kohlenverbrauch D + 7% in 2 Jahren, 44% der Stromproduktion durch Kohle) Source : IHS, Economist, Bloomberg Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 51 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 beharren Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 52

27 Was bedeutet das für uns? Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 53 Globale Gas Schwemme Gute oder schlechte Nachricht für die Umwelt? Sehr grosse weltweite Gasressource sind eine Realität. " Gas Potential deckt heutigen Bedarf für min 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 ist mehr als nur CO2 Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 54

28 Ausblick: Energieversorgung im 21. Jahrhundert 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/Fossil) Wenn fossile Energie, dann die sauberste: Gas. (Öl als Rohstoff bewaren). Die sehr grossen Gasressourcen dank unkonventionellem Gas - sind eine Chance für die Umwelt. Saubere, sichere Produktion von unkonv. Gas ist machbar + wirtschaftlich Die ökologisch und ökonomisch sinnvollste Energie Versorgung für dieses Jahrhundert ist eine Kombination von Erneuerbaren Energien und Gas Die Alternative dazu heisst KOHLE oder NUKLEAR mit allen Konsequenzen Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 55 und ein Blick auf den grössten Beitrag zur Energieversorgung: ABSCHALTEN Danke für Ihr Interesse Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas

29 Interessieren Sie sich für Geowissenschaften und Energiefragen? dann werden Sie Mitglied bei der Schweizerischen Vereinigung von Energie Geowissenschaftern (Swiss Association of Energy Geoscientists SASEG) Information und Anmeldung: Tagung European Power, Thun, Peter Burri (SASEG): Unconventional Gas 57