Akademischer Energieverein Leipzig HYDRAULIC FRACTURING Aktuelle Entwicklungen Ein Vortrag von Michael Schenk
Mein Standard heute Abend: Tatsächlich gibt es zwei Dinge, die Wissenschaft und die Ansicht; das Erste zeugt von Wissen, dass Letztere von Ignoranz Kippokrates von Kos
www.ironafter.de Fracking I Frackprozess II Woher kommt der Schiefergasboom? III Frackfluid und Grundwasser IV Geschichtliches zum Fracking V Fördermengenproblematik VI Emissionen VII Zusammenfassung VIII Fracking Innovation? IX Herunterladen Michael Schenk, B-Eng Energietechniker / Wirtschaftsingenieur FH Nordhausen / Deutsches Biomasse Forschungszentrum Vortrag AEL, Leipzig Mittwoch, 7. Januar 2015
Quelle: US Energy Information Administration
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I Frackprozess 1.) Vorbereitung einer Bohrstelle & Niederbringung der Bohrung 6 Bohrung/km² (viel mehr als bei konventionellen Bohrungen) 200 m 4000 m Tiefe Bohrung Bis zu sechs horizontale Ablenkungen Aufbau der Infrastruktur: Straßenbau, Flächenfreilegung, Abwasserteiche, Pipelines Fracking Michael Schenk Seite 7
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1. Directional Drilling (Richtbohrtechnik) Die Bohrung wird in das Muttergestein abgeteuft. Wenn der Bohrkopf die Zielgesteinschicht erreicht hat, wird die Bohrung horizontal fortgesetzt.
Mehrere Lagen einzementierter Stahlrohe schützen die trinkwasserführenden Schichten
Eine Perforationskanone wird anschließend in das Bohrloch geleitet Der horizontale Abschnitt der Bohrung wird perforiert
2. High frac fluid volumes 3. Slickwater Das Fracfluid, dass aus Wasser, Sand und chemischen Zusatzstoffen besteht, wird unter hohem Druck in das Bohrloch gepumpt Durch den hohen Druck, entstehen feine Risse im Gestein, welche durch den Sand und die Chemikalien offengehalten werden
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I Frackprozess 2.) Fracking Aufsprengen der horizontalen Bohrung (700bar) Einpressen des Fracfluids (Pumpleistung bis 30 000kW) Entstehen von künstlichen Klüften / Verwerfungen Flowback Auffangen in Teichen oder Kläranlagen Quelle: Umweltbehörde NY State Fracking Michael Schenk Seite 14
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4. Multi Well Pads Das Erdgas kann nun durch die neu geschaffenen Fließwege zum Bohrloch strömen
Woher kommt der Fracking Boom? Fracking Michael Schenk Seite 17
400 ppm 18
Kohle: Erdgas 2: 1 Fracking Michael Schenk Seite 19
II Woher kommt der Schiefergasboom? Fracking Michael Schenk Seite 20
III Frackfluid und Grundwasser Trägerfluid: Wasser Stützmittel: Sand (Proppants) Additive: bis zu 200 Chemikalien Reibungsreduktion an der Bohrwand Viskositätserhöhung Stabilisation des Sand (Guarkernmehl) Biozide, welche das Geliermittel schützen Korrosionsschutzmittel 2-Thiocyanomethylthiobenzothiazole Isopropanol(bspw. in Deodorant) 10 24 Mio Liter Frac Fluid 50000 120000 Liter Additive Flowback (9-35%) -> (Barnett-Shale > 100%) Durch den Flowback werden auch Schichtbestandteile ausgespühlt normally occurring radioactive substances N.O.R.M. Radium 226 Fracking Michael Schenk Seite 21
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III Frackfluid und Grundwasser Undichte Becken Das gespeicherte Abwasser kann das Grundwasser belasten Lecks in Bohrlöchern Trotz Beton/Stahl kann Methan in den Boden dringen und das Grundwasser verunreinigen Quelle: National Geographic Society, 2013 Rissbildung Neue Frackingrisse könnten Verbindungen zu natürlichen Spalten schaffen, Fracfluid kann migrieren Fracking Seite 23
III Frackfluid und Grundwasser die Tonschieferschichten liegen üblicherweise Hunderte Meter unter den Trinkwasservorkommen. Das Eindringen von Erdgas ist damit ebenso unwahrscheinlich wie die Verschmutzung durch Fracking Wasser, das zur Rissbildung ins Gestein gepresst wird. Quelle: www.europaunkonventionelleserdgas.de / Exxon Mobile Fracking Michael Schenk Seite 24
III Frackfluid und Grundwasser die Tonschieferschichten liegen üblicherweise Hunderte Meter unter den Trinkwasservorkommen. Das Eindringen von Erdgas ist damit ebenso unwahrscheinlich wie die Verschmutzung durch Fracking Wasser, das zur Rissbildung ins Gestein gepresst wird. Quelle: www.europaunkonventionelleserdgas.de / Exxon Mobile Wissenschaftler der Duke Universität haben 60 private Trinkwasserbrunnen im Nordosten von Pennsylvania untersucht und darin keine Hinweise auf Fracking Fluide gefunden. Sie stellten allerdings fest, dass in der Nähe von Fracking Bohrstellen der Methangehalt in Brunnen im Durchschnitt 17mal höher war als üblich. An chemischen Besonderheiten war zu erkennen, dass dieses Methan aus dem Schiefer kam. Quelle: www.nationalgeogrpahic.com / National Geographic Fracking Michael Schenk Seite 25
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IV Geschichtliches zum Fracking Tausendfaches Fracking in letzten Jahrzehnten, auch Deutschland Selbst bei Geothermieprojekten Bei konventionellen Lagerstätten nur 350m³ -400m³ Quelle: Vortragsreader - Dr. Ingraffea - Fracking Quelle Grafik: www.erdgassuche-in-deutschland.de Fracking Michael Schenk Seite 27
V Fördermengenproblematik Quelle: US Department of Energy Fracking Michael Schenk Seite 28
V Fördermengenproblematik 1.) weltweit schwaches Wirtschaftswachstum, 2.) Ölboom in den USA, 3.) Saudi Arabien erhöht Produktion anstatt das Angebot zu verknappen Dauer? Quelle: http://www.wiwo.de/finanzen/boerse/oelpreis-auf-vierjahrestief-drei-gruende-fuer-das-billige-oel/10844624.html Fracking Michael Schenk Seite 29
V Fördermengenproblematik Das Ergebnis beunruhigte [ ] offensichtlich noch mehr: Die Fördermenge für Gas wird deutlich schneller abnehmen als bisher gedacht. Die Internationale Energieagentur schreibt [ ] Der Boom von Schiefergas und Ölsanden werde nicht über die 2020er Jahre hinaus anhalten. Dass die Fracking-Technologie also in bereits zehn Jahren wieder an Bedeutung verliert, ist fast unstrittig. Quelle: http://www.faz.net/aktuell/finanzen/devisen-rohstoffe/schiefergas-in-amerika-das-fracking-wunder-bleibt-aus-12753461.html Fracking Michael Schenk Seite 30
V Fördermengenproblematik Shale-Gas Vorkommen sind Fayetteville, Barnett (TX), Antrim (MI) & Marcellus (ARK) Kumulierte Fördermenge Einheitenumrechnung: Bcf -Milliarden Kubikfuß 28*10 6 m³/a 77000 m³/d Quelle: US-EIA, Okt 2009 State of Arkansas, Oil and Gas Commission, http://www.aogc.state.ar.us Fracking Michael Schenk Seite 31
V Fördermengenproblematik Peak Gas reloaded Förderprofil von Gasfördersonden im Fayetteville Gas Shale Spezifische Förderprofile, Abfall der Fördermenge 70% p.a. Einheitenumrechnung: 1*10 6 Kubikfuß/Monat - 28300 m³/monat - 1000 m³/d Quelle: State of Arkansas, Oil and Gas Commission, May 2010 Fracking Michael Schenk Seite 32
V Fördermengen Problematik Erschließung sog. sweet spots Schneller Abfall der Fördermenge bis 70% /a Typische Decline-Raten um Größenordnung höher als bei konventioneller Förderung Nicht einige Prozent/Jahr sondern einige Prozent/Monat Laufzeit von 40 Jahren? Bohrlochspezifische Förderprofile Schnelle Erschließung neuer Gasfeldbereiche Über 2000 Bohrungen im Fayetteville Gas Shale seit 2004 Wiederholung des Fracprozesses Wiederholtes Stimulieren kann die Förderrate kurzfristig erhöhen, allerdings nicht auf vorheriges Niveau Spezifische Förderaufwand steigt an Quelle: http://www.dailykos.com/story/2012/08/15/1119969/-drill-baby-drill-the-fracking-bubble-is-bursting, 2012 Quelle: US Geological Survey, May 2010 Quelle: http://www.peak-oil.com/2013/03/facts-on-fracking-eine-deutsche-zusammenfassung/ Fracking Michael Schenk Seite 33
V Fördermengen Problematik Gasförderung im Fayetteville Gas Shale in Summe kumulierte Förderabfall bereits größer als die Anschlussrate neuer Bohrungen Einheitenumrechnung: 1*10 6 Kubikfuß/Monat - 28300 m³/monat - 1000 m³/d Quelle: State of Arkansas, Oil and Gas Commission, May 2010 Fracking Michael Schenk Seite 34
VI Emissionen Erdgas = Methan Methan ist ein 25fach so potentes Treibhausgas wie Kohlenstoffdioxid (Betrachtungszeitraum 100 Jahre) 72fach auf 20 Jahre (IPCC) Fracking Michael Schenk Seite 36
VI Emissionen Flowback (Gas-/Liquid-/Frackingfluid-Gemisch) Enorme Methanemissionen in den ersten Wochen Bis zu 9% Leckageraten auf Frackfeldern (Quelle: NOAA) Durch Vielzahl an Bohrungen multiplizieren sich diese Faktoren Über gesamten Lebenszyklus ist Schiefergas 20mal schädlicher als Kohle In einigen Fällen entweicht bis zu 9000mal mehr Methan als angenommen Quelle: Cornell University, Journal Climatic Change Quelle: EPA Fracking Michael Schenk Seite 37
VI Emissionen Methan blubbert eben nicht nur aus den tauenden arktischen Gewässern und tief darunter liegenden Gesteinsschichten, wo es ein Deckel aus Permafrost bislang festgehalten hat. [ ] das meiste Methan [wird] heute weiter südlich freigesetzt, der größte Teil davon als Folge menschlichen Handelns. Immer mehr von diesem Treibhausgas strömt an Bohrstellen und aus Rohrleitungen in unsere Luft. Quelle: National Geographic, Gutes Gas Schlechtes Gas, 2013 Fracking Michael Schenk Seite 38
VI Emissionen Erdgas ist ein fossiler Energieträger, es kann aber eine Übergangslösung, hin in das postfossile Zeitalter sein Es liegt aber an uns, die Vorteile und Nachteile von Methan auszubalancieren Fracking Michael Schenk Seite 39
VII Zusammenfassung Fracking bietet: Arbeitsplätze Reduktion der Abhängigkeit von Energieimporten (geopolitische Vorteile) Kann eine Brückentechnologie darstellen Fracking Michael Schenk Seite 40
VII Zusammenfassung Wenn Fracking von Schiefergas einen nennenswerten Beitrag zur Erdgasversorgung leisten soll, müssen folgende Punkte berücksichtigt werden: Hohe spezifische Bohrdichte Veränderung der Landschaft Viele industrielle Anlagen, die dauerhaft über weite Landstriche verteilt sind Hohe Frackingfluidmengen Behandlung von kontaminierten Frackingwasser Unkontrollierte Freisetzung großer Methanmengen Fracfluide können in Aquifere migrieren Fracking Michael Schenk Seite 41
Der Mensch erfand die Atombombe, doch keine Maus der Welt würde eine Mausefalle konstruieren Albert Einstein
IX Herunterladen Verschiedene Gutachten, Vorteile und Nachteile, Videos und Präsentationen Zum temporären Download: http://ironafter.de/objekte/vortraege/fracking Reader/fracking.html Der Vortrag dauerhaft zum Download: http://ironafter.de/votraege.html Fracking Michael Schenk Seite 44
noch Fragen?
VIII Fracking Innovation? Die Innovation liegt vor allem in der breiten Anwendung des Prozesses, nachdem sich umweltpolitische Rahmenbedingungen änderten. 12.Dezember 1974 Verabschiedung des Save Drink Water Act (SDWA) Absolute Priorität für Grundwasserschutz Gesetzliche Grundlage für Eingreifen der Umweltbehörde 2003 Memorandum kein Diesel im frac Quelle: http://www.gegen-gasbohren.de/vorfaelle-risiken-und-diskurs/kontaminiertes-grund-undoder-trinkwasser, 2013 Fracking Michael Schenk Seite 46
2005 Clean EnergyAct Aufhebung des Gewässerschutzes, Öl- und Gasexplorations und förderaktivitäten in größerer Tiefe sind vom SDWA ausgenommen
VIII Fracking Innovation? 2005 Quelle: http://www.eia.gov/naturalgas/weekly/ - via http://en.wikipedia.org/wiki/shale_gas_in_the_united_states, 2013 Fracking Michael Schenk Seite 48