Gewinnung von unkonventionellem Erdgas durch Fracking: Eine Pro-Contra-Debatte

Transkript

1 Gewinnung von unkonventionellem Erdgas durch Fracking: Eine Pro-Contra-Debatte Seit einigen Jahren begegnen uns in den Medien beinahe wöchentlich Meldungen, Berichte oder Hintergrundanalysen zur Energiegewinnung durch unkonventionelles Erdgas. Zahlreiche politische Parteien, Verbände und Bürgerinitiativen haben sich des Themas angenommen und stellen jeweils die Vorzüge der Technologie oder die damit verbundenen Risiken heraus. Insgesamt lässt sich beobachten, dass das Thema Fracking die Gesellschaft weitgehend polarisiert hat. Für Deutschland als Industrienation ist eine sichere und bezahlbare Versorgung mit Energie ein Thema von grundsätzlicher Bedeutung. Dies zeigt sich insbesondere für den Bereich Erdgas. So werden gerade Gaskraftwerke als wichtiger Baustein im System der Energiewende angesehen. Gaskraftwerke haben einen höheren Wirkungsgrad und stoßen pro Kilowattstunde erzeugter Elektroenergie weniger klimaschädliches Kohlenstoffdioxid als Kohlekraftwerke aus. Weiterhin sind sie wesentlich schneller hoch- bzw. herunterzufahren, können also besser die Versorgungsschwankungen beim Angebot von Wind- und Sonnenstrom ausgleichen. Andererseits ist gerade am deutschen Erdgasmarkt eine große Abhängigkeit von dem russischen Lieferanten Gazprom zu beobachten, was als latente Gefahr für die Versorgungssicherheit gesehen wird. Weiterhin ist es wichtig, dass die Gaspreise ein gewisses Niveau nicht überschreiten, der Einsatz von Gaskraftwerken also lukrativ genug sein muss, damit die Energieversorger im Bereich der konventionellen Energien mehr Strom aus Gas produzieren und den Betrieb von Kohlekraftwerken reduzieren. Der Einsatz der Frackingtechnologie könnte hier also eine Lücke schließen. Die Lehrpläne und Curricula aller Bundesländer im Fach Geographie thematisieren, nicht zuletzt aus oben genannten Gründen, den Bereich Energie. So weist beispielsweise der neue Kernlehrplan für die Sekundarstufe II des Bundeslandes Nordrhein-Westfalen im Inhaltsfeld 2 explizit den inhaltlichen Schwerpunkt Fossile Energieträger als Motor für wirtschaftliche Entwicklungen und Auslöser für politische Auseinandersetzungen aus (Kernlehrplan S II NRW 2013, S. 23). Die Methode der Pro-Contra-Debatte ermöglicht eine aktive und direkte Auseinandersetzung mit den Argumenten der beteiligten Parteien. Insofern ist sie gerade bei einem Thema wie dem Fracking, welches in der Öffentlichkeit kontrovers diskutiert wird, verschiedene Perspektiven der Betrachtung zulässt und eine klare Entscheidungsalternative aufweist, ein probates Mittel, um die unterschiedlichen Standpunkte nachzuvollziehen und zu verstehen. Somit ist die Methode zur Entwicklung und Sicherung von sozialen und kommunikativen Kompetenzen geeignet. Aufgrund ihrer Komplexität wird der Einsatz der vorliegenden Unterrichtsmaterialien (siehe Kopiervorlage Pro-Contra-Debatte Fracking ) ab der Klassenstufe 10 empfohlen. Unkonventionelles Erdgas Hinsichtlich der Beschaffenheit und Durchlässigkeit des Speichergesteins wird von konventionellen oder nichtkonventionellen Erdgaslagerstätten gesprochen. Das überwiegend aus Methan bestehende Erdgas kommt in konventionellen Lagerstätten in freier Gasphase vor, beziehungsweise ist das Speichergestein so durchlässig, dass das Erdgas ungehindert über eine niedergebrachte Förderbohrung abströmen kann. Bei Erdgas aus unkonventionellen Lagerstätten trifft dies nicht zu. Hier bedarf es einer zusätzlichen Stimulation, damit sich das Gas aus dem Speichergestein lösen kann. Grundsätzlich lassen sich drei Arten unkonventioneller Erdgaslagerstätten unterscheiden: 1. Kohleflözgas entsteht während des Inkohlungsprozesses von organischem Material. Dabei bleibt Gas solange an die Oberfläche der Kohle gebunden, wie ausreichend Formationswasser in der Lagerstätte TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 1/6

2 vorkommt. Wenn die Lagerstätte entwässert wird, kann das Gas entweichen. 2. Schiefergas entsteht durch Abbauprozesse organischen Materials (z.b. Plankton), welches in feinkörnige Sedimentgesteine (z.b. Tonstein) eingelagert wurde. Diese Umwandlungsprozesse finden unter hohem Druck aufliegender Sedimentpakete bzw. entsprechend hohen Temperaturen statt. 3. Tight Gas entsteht dagegen durch die Verlagerung von Erdgas in nur geringfügig durchlässige Sandsteinoder Kalksteinformationen (BMU 2012, S. 3). Daneben wird auch noch Erdgas, welches sich in gelöster Form in tiefen Schichten eines Grundwasserkörpers befindet (Aquifergas) sowie in Form von Methanhydraten gebundenes Erdgas zu den unkonventionellen Lagestätten gezählt. Letztere Arten haben aber zurzeit keine nennenswerte wirtschaftliche Bedeutung. Der Prozess des Hydraulic Fracturing Beim Hydraulic Fracturing (Fracking) handelt es sich um eine Methode, die zwar schon gegen Ende der 1940er Jahre entwickelt wurde, aber erst mit steigenden Erdgaspreisen und technologischen Fortschritten am Ende des 20. Jahrhunderts eine größere ökonomische Bedeutung erlangte. Von einem geeigneten Bohrplatz wird zunächst eine Vertikalbohrung in bzw. in die Nähe des erdgasführenden Speichergesteins niedergebracht. Die Bohrplätze müssen dabei möglichst so abgedichtet werden, dass von diesen aus keine Gefahrstoffe ins Grundwasser gelangen können. Aus dem gleichen Grund und um mögliche Gasverluste während der Förderung auszuschließen, muss das Bohrloch Abschnitt für Abschnitt mit Stahlrohren ausgekleidet werden. Ausgehend von diesem vertikalen Bohrloch werden horizontale Bohrungen gerichtet in das erdgasführende Gestein geführt. Die Auskleidung der horizontalen Bohrlöcher wird perforiert. Somit können die Frackingflüssigkeiten anschließend in das umgebene Gestein gelangen. Diese Flüssigkeiten bestehen aus Wasser, Sand, kleinen Keramikkügelchen und weiteren chemischen Bestandteilen, wie beispielsweise Bioziden, Korrosionsschutzmitteln, Verdickern, Reibungsminderern, Tensiden oder Lösungsmitteln. Unter hohem Druck wird nun die Frackingflüssigkeit in das Speichergestein gepresst, so dass sich in diesem kleine Risse öffnen, in die die beigegebenen Stützmittel (Sand, Keramikkügelchen) eindringen können. Weitere chemische Zusätze sollen das Einfließen der Stützmittel erleichtern und das Wachstum von Schwefelwasserstoff produzierenden Bakterien einschränken, wodurch Korrosionsschäden an den Stahlrohren vermieden werden. Der Vorgang des Aufbrechens des Speichergesteins wird Abschnitt für Abschnitt mehrere Male wiederholt. Schließlich wird die Frackingflüssigkeit zurückgepumpt. Die eingebrachten Stützmittel verbleiben im Speichergestein und halten die Risse offen, damit das Erdgas in Richtung Bohrloch strömen und gefördert werden kann. Allerdings können meist weniger als 50% der eingebrachten Frackingflüssigkeit zurückgeführt werden, der Rest verbleibt im Gestein. Die Rückflüsse werden zunächst in Tanks gelagert. In den USA findet teilweise auch eine Lagerung in offenen Becken statt, was in Deutschland nicht genehmigt wird. Anschließend wird die Frackingflüssigkeit abtransportiert und in einem mehrstufigen Prozess aufbereitet, um die Zuschlagstoffe teilweise wiederzuverwerten bzw. um die Menge des zu entsorgenden Materials zu reduzieren (Umweltbundesamt 2011, S. 2f., Eawag 04/2013, S.1). Fracking aus der Umweltperspektive Die vom Fracking ausgehenden Gefahren für Mensch und Umwelt sind häufig Gegenstand von Diskussionen in Politik und Medien. Selbst die zuständigen Behörden haben hinsichtlich der Umweltgefahren keine einheitliche Position. Während die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe eine umweltverträgliche Anwendung der Fracking- Technologie in Deutschland grundsätzlich für möglich hält, verweist das Umweltbundesamt auf die Risiken sowie eine unsichere Datenlage. Es spricht sich für eine standortspezifische Risikoanalyse und ein generelles Frackingverbot in Trinkwasserschutzgebieten aus (BGR 2012, S. 48; BMU 2012, S. 24ff.). TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 2/6

3 Weiterhin ist zu bedenken, dass sich das konkrete Gefahrenpotenzial von Ort zu Ort unterscheiden kann. So ist beispielsweise die von der Bohrstelle ausgehende Lärmbelastung in der Nähe von Siedlungen ein Problem, welches bei siedlungsfernen Bohrstellen vernachlässigt werden kann. Weiterhin gibt es in den einzelnen Ländern höchst unterschiedliche gesetzlichen Bestimmungen und Auflagen, welche ihrerseits wiederum einen Einfluss auf die anzuwendende Technologie haben. Dennoch sind Umweltbeeinträchtigungen in allen Phasen des Frackingprozesses denkbar, die hier noch einmal speziell aufgeführt werden sollen: In den Bereichen, in denen die Gesteine des Untergrundes unter Spannung stehen, ist es nicht auszuschließen, dass kleinere Erdbeben durch Frackingmaßnahmen ausgelöst werden. Diese können Werte von 1 bis 3 auf der Richterskala erreichen. Insofern sind die Auswirkungen an der Erdoberfläche gering (Eawag 04/2013, S. 2). Eine der größten Gefahren ist die Kontamination des Grundwassers durch die chemischen Additive der Frackingflüssigkeit. So hat das Umweltbundesamt beispielhaft die auch in Deutschland eingesetzten Additive Petroleum und Octylphenol-Ethoxylate als problematisch identifiziert. Letztere dienen als Tenside, sind schwer abbaubar und können aufgrund ihrer hormonellen Wirkung die Fortpflanzungsfähigkeit von Fischen beeinflussen (Umweltbundesamt 2011, S. 12f.). Die Frackingflüssigkeiten können beispielsweise durch eine fehlerhaft ausgeführte Abdichtung der Bohrlöcher in die Grundwasserleiter gelangen. Auch ist es nicht immer gänzlich auszuschließen, dass sich die durch die Frackingmaßnahme erzeugte Rissbildung bis in Bereiche fortsetzt, die mit einem Grundwasserleiter in Verbindung stehen. Weiterhin können eine unsachgemäße Lagerung oder Fehler bei der Entsorgung der zurückgepumpten Frackingflüssigkeiten zu Verunreinigungen des Grundwassers führen. Daneben ist auch eine Kontamination des Grundwassers durch das geförderte Erdgas sowie durch Lagerstättenwasser möglich. Letzteres kann, je nach den örtlichen Gegebenheiten im Untergrund, gelöste toxische Stoffe enthalten. (Umweltbundesamt 2011, S. 13). Fracking aus der Wirtschaftsperspektive Durch Fracking können große Mengen an Erdgas zusätzlich nutzbar gemacht werden. So hat der Fracking-Boom in den USA dazu geführt, dass das Land seit einigen Jahren von Erdgasimporten unabhängig ist. Durch das dadurch entstandene Überangebot kam es dort zu einer drastischen Reduzierung der Erdgaspreise. Teilweise war der Preisverfall so stark, dass einige Frackingprojekte unwirtschaftlich wurden und die weitere Erschließung der Gasfelder nun nicht mehr in dem gleichen Tempo erfolgt, wie in den Anfangsjahren des Booms. Da die Erdgasmärkte aufgrund der aufwendigen Transportbedingungen (Pipelines, Erdgasverflüssigungsanlagen) regional fragmentiert sind, kommt es zu großen Preisunterschieden zwischen den Regionen. Seit einigen Jahren liegen die Erdgaspreise in den USA deutlich unter denen in Europa. Somit haben die USA im Bereich energieintensiver Produktion, z.b. der Aluminiumverhüttung, erheblich an Wettbewerbsfähigkeit gewonnen. Unsicherheit und Forschungsbedarf besteht noch hinsichtlich der Reichweite der Ressource. So hat sich in den letzten Jahren häufig gezeigt, dass beim Fracking die Förderraten pro Bohrung wesentlich schneller zurückgehen als bei konventioneller Erdgasförderung. Schon in den ersten beiden Jahren sind oft 90% der Erdgasquelle ausgefördert. In Bezug auf Deutschland wird derzeit davon ausgegangen, dass das Land seinen Erdgasbedarf mithilfe der technisch förderbaren Menge etwa 13 Jahre lang decken könnte (Eawag 04/2013, S. 2). Fracking aus der gesellschaftlichen Perspektive Gerade in Deutschland ist das Thema Fracking Gegenstand gesellschaftlicher Auseinandersetzung. Während Bürgerinitiativen und Umweltverbände auf die Risiken der Technologie hinweisen und sich häufig für ein generelles Frackingverbot aussprechen, versuchen Gasförderer wie beispielsweise ExxonMobil oder der Wirtschaftsverband Erdöl- und Erdgasgewinnung e.v. durch Lobby- und Medienarbeit die öffentliche Meinung für eine Anwendung der Frackingtechnologie zu gewinnen. Zahlreiche Politiker sprechen sich inzwischen für die Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung vor der Genehmigung einer Frackingbohrung aus. Auch der Sachverständigenrat für Umweltfragen hält das Fracking im TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 3/6

4 kommerziellen Umfang zurzeit für energiepolitisch nicht förderungswürdig und lehnt es mit Blick auf die noch nicht hinreichend geklärten Umweltrisiken ab (Sachverständigenrat für Umweltfragen 2013, S. 44f.). Auf der strategischen Ebene könnte das zusätzliche Erdgasangebot durch Fracking zu einer Verringerung der Abhängigkeit von russischen Gasimporten führen, die den europäischen Markt nach wie vor dominieren. Weiterhin könnte das Fracking im Hinblick auf die Energiewende und die Klimapolitik der Bundesregierung eine zumindest temporäre Bedeutung als Brückentechnologie erlangen, da die Kohlenstoffdioxid-Emissionen bei der Stromerzeugung auf Grundlage von Erdgas deutlich niedriger als bei der Stromerzeugung mit Kohle sind. Hierbei ist allerdings zu bedenken, dass sich die Klimabilanz im Vergleich zur konventionellen Erdgasförderung durch die größere Anzahl der Bohrungen und die aufwändigen technischen Abläufe bei der Erschließung sowie die Gefahr eines unkontrollierten Entweichens des Treibhausgases Methan verschlechtert. Das Thema im Unterricht Bei der Pro-Contra-Debatte handelt es sich um eine Methode, die durch feste Regeln gekennzeichnet und dazu geeignet ist, durch einen Wechsel der Perspektive Interessenkonflikte nachzuvollziehen, den eigenen Standpunkt zu bestimmen und ein ausgewogenes Urteil zu fällen. Ihren Ursprung hat die Methode in den Debattierclubs im angelsächsischen Raum. Die Methode eignet sich vor allem dann, wenn es zu einem Thema klare Entscheidungsalternativen im Sinne von Ja oder Nein gibt, so wie das beispielsweise beim Thema Fracking der Fall ist. Gegensätzliche Standpunkte zu einem Thema müssen im Rahmen der Debatte deutlich herausgearbeitet, geäußert, begründet und der Position der jeweils anderen Partei vergleichend gegenüberstellt werden. Letztlich mündet die Pro-Contra-Debatte in einer Entscheidung, die durch eine Abstimmung herbeigeführt wird. Ziel ist es, jeweils eine Mehrheit für die vertretene Position zu gewinnen (Peter Massing 1999, S. 403ff.). Die Schülerinnen und Schüler lernen ein Thema aus verschiedenen Perspektiven zu beleuchten, genau zuzuhören, die TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 4/6

5 Aussagen der Gegenseite nachzuvollziehen, auf diese zu reagieren, Gegenthesen aufzustellen und diese zu begründen sowie die Argumente in einem anschließenden Auswertungsgespräch zu reflektieren. Neben dem Erwerb und der Sicherung von Sachkompetenzen ist die Methode somit besonders geeignet, um Kompetenzen aus den Bereichen Kommunikation, Beurteilung/Bewertung und Handlung anzueignen und zu vertiefen. Als Einstieg in die Unterrichtseinheit, für die vom Zeitansatz her eine Doppelstunde zu veranschlagen ist, bietet sich eine sorgfältige Interpretation des Fotos Schiefergas-Fördergebiet in Wyoming, USA an. Mögliche Umweltgefahren durch das Fracking lassen sich bereits aus dem Bild ableiten. Ausgehend davon lassen sich erste Hypothesen hinsichtlich der Bedeutung und der Risiken der Technologie aufstellen, die dann mithilfe der Materialien 1 bis 11 der Kopiervorlage "Pro-Contra-Debatte Fracking" verifiziert werden können. Wichtig ist, dass sich die Schülerinnen und Schüler vor dem Beginn der Pro-Contra-Debatte unbedingt mit dem Sachstand vertraut machen, die jeweiligen Positionen herausarbeiten und bereits einen eigenen Standpunkt zum Thema entwickeln. Zu diesem Zweck sollen die Aufgaben 1 bis 4 der Kopiervorlage dienen. So wird es den Schülerinnen und Schülern ermöglicht, die Argumente der Gegenseite genau zu analysieren, eigene treffende Argumente zu entwickeln, diese sachgerecht zu begründen und zu vertreten. Die eigentliche Pro-Contra-Debatte bildet den Abschluss der Unterrichtseinheit. Im Hinblick auf die Vorbereitung und Durchführung der eigentlichen Debatte soll Material 12 eine Hilfestellung geben. Je nach Situation kann es geeignet sein, die Gruppen nach individuellen Wünschen der Schülerinnen und Schüler zusammenzusetzen bzw. die Aufteilung nach dem Zufallsprinzip vorzunehmen. Dabei sollten nicht mehr als 6 Schüler in einer Gruppe sein. Bei großen Klassenstärken kann es daher notwendig sein, je zwei Pro- und Contra-Gruppen zu bilden. Während der Debatte ist darauf zu achten, dass die vereinbarten Regeln eingehalten werden. Bei der Planung der Unterrichtseinheit ist weiterhin zu berücksichtigen, dem anschließenden Auswertungsgespräch genügend Zeit einzuräumen, damit die vorgebrachten Argumente und das Ergebnis entsprechend reflektiert werden können. Quellen: Autor: Jens Bickel Bildnachweis: Foto (Schiefergas Fördergebiet in Wyoming, USA): Corbis (Matthias Breiter, Minden Picture); Karikatur: Klett-Archiv (Steffen Butz, Karlsruhe) Literatur: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (Hrsg.): Abschätzung des Erdgaspotenzials aus dichten Tongesteinen (Schiefergas) in Deutschland. Hannover: BGR Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) (Hrsg.): Umweltauswirkungen von Fracking bei der Aufsuchung und Gewinnung von Erdgas ausunkonventionellen Lagerstätten Kurzfassung. Berlin: BMU Das Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs (Eawag ), Schweizerisches Zentrum für angewandte Ökotoxikologie (Oekotoxzentrum): Schiefergas Wissenswertes zum Hydraulic Fracturing (Fracking). In: eawag aquatic research Infoblatt 04/2013. Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Kernlehrplan für die Sekundarstufe II Gymnasium/Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen Geographie, Düsseldorf: o.v Sachverständigenrat für Umweltfragen: Fracking zur Schiefergasgewinnung. Ein Beitrag zur energie- und umweltpolitischen Bewertung. Stellungnahme Nr. 18/Mai 2013; unter: Peter Massing: Pro-Contra-Debatte, in: Wolfgang W. Mickel (Hrsg.): Handbuch zur politischen Bildung. Schriftenreihe der Bundeszentrale für politische Bildung Band 358, Bonn: bpb 1999, S Umweltbundesamt: Stellungnahme - Einschätzung der Schiefergasförderung in Deutschland - Stand Dezember 2011; unter: TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 5/6

6 Autor/Autorin: Jens Bickel Gymnasiallehrer für Geographie und Geschichte, seit 2003 Redakteur im Programmbereich Geographie im Ernst Klett Verlag in Leipzig, betreut Schülerbücher der TERRA-Reihe. Kontakt: Letzte Änderung: TERRASSE online, Ernst Klett Verlag Seite 6/6