Im Verbundprojekt SUGAR III* entwickelt Fraunhofer UMSICHT mit rund 20 Verbundpartnern Schlüsseltechnologien, um in marinen Methanhydratvorkommen gebundenes Erdgas zu gewinnen.

Nach zwei erfolgreichen Projektphasen ist dies nun ein wichtiger Schritt in die Praxis: Für ein konkretes Vorkommen im Schwarzen Meer erstellen die Forscher Fallbeispiele, die die gesamte Verwertungskette – vom Aufspüren und Charakterisieren neuer Vorkommen bis zur Verwertung des gewonnenen Methans – betrachten. Diese sollen Unternehmen helfen, geeignete Technologien zu entwickeln, um Erdgas aus Methanhydraten wirtschaftlich und nachhaltig gewinnen zu können. Im Anschluss an die aktuelle Projektphase ist ein Feldtest geplant, in dem die entwickelten Lösungen und Konzepte zum Einsatz kommen sollen.

Gashydrate sind feste eisförmige Verbindungen aus Gas (meist Methan) und Wasser und kommen in natürlicher Form in Permafrostgebieten sowie am Meeresboden bei hohen Drücken und niedrigen Temperaturen vor. Lagerstätten sind u. a. im Nordwesten Kanadas, in Alaska und in der nördlichen Region des Golfs von Mexiko, vor Japan, im Schwarzen Meer und in Küstenregionen vor Indien, Taiwan, Südkorea und China entdeckt worden. Durch den stetig wachsenden Energiebedarf, stellen sie eine vielversprechende alternative Energiequelle dar. Bisher fehlen entsprechende Technologien, um Methanhydratvorkommen ökonomisch und nachhaltig als Energiequelle zu nutzen, da noch einige technische Fragen nicht geklärt werden konnten sowie die zu erwartenden Förderraten zu gering und somit die Erschließungskosten zu hoch sind.

Bisher standen im Projekt die Exploration von Gashydratvorkommen sowie die Charakterisierung des Erdgasförderungsprozesses im Mittelpunkt. Fraunhofer UMSICHT entwickelte ein 3D-Modell zur numerischen Simulation dieser Prozesse. Mit diesem können verschiedene Förderszenarien und deren Effizienz abhängig von den Gegebenheiten der Lagerstätten verglichen und untersucht werden. Im Fokus der jetzigen Arbeiten steht nun die wirtschaftliche Bewertung konkreter Fallbeispiele zum Abbau mariner Gashydratvorkommen unter Berücksichtigung technologischer, geologischer, ökologische sowie ökonomischer Aspekte. Solch eine Wissensbasis gibt es bisher nicht.

Es sollen die optimalen Betriebsparameter sowie Rahmenbedingungen ermittelt werden, sodass die Erdgasgewinnung nicht nur technisch machbar, sondern wirtschaftlich und nachhaltig umsetzbar ist. Ziel ist es, die Förderrate zu maximieren, die Kosten der Förderung zu senken und die Sicherheit bei der Produktion zu gewährleisten. Die entwickelten Strategien und Konzepte für die gesamte Produktionskette sollen Unternehmen als Basis für die künftige Planung und Auslegung des Abbaus mariner Gashydratvorkommen dienen. Das Forschungsteam nutzt die Ergebnisse weiterhin, um einen späteren Feldtest zu planen und zu simulieren.

Um die Gashydratvorkommen als Energiequelle nutzen zu können, muss das darin gebundene Methan freigesetzt werden. Dies kann grundsätzlich durch Druckentlastung, Temperaturerhöhung oder der Zugabe von Additiven geschehen, wobei sich die Druckentlastung in den bisherigen Tests als die aussichtsreichste Methode erwiesen hat. Ein wichtiges Ergebnis der bisherigen Untersuchungen ist zudem, dass das Methan nur aus tiefliegenden Gashydratlagerstätten gewonnen werden soll, um submarine Rutschungen auszuschließen.

Das Projekt wird vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) geleitet. Industriepartner sind Firmen aus dem Bereich Marinetechnik, Anlagen- und Apparatebau sowie der Erdöl und Erdgas Exploration und Produktion. Das Projekt wird vom BMWi sowie BMBF gefördert und läuft bis Ende September 2017.

(*Submarine Gashydrat-Ressourcen)