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Erdgas

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Erdgas

Erdgas ist ein vielseitiger und beliebter Energieträger, in Deutschland wird es in fast jedem zweiten Haushalt zum Heizen verwendet. Dennoch wird der fossile Brennstoff gerade heute stark kritisiert – der Erdgasverbrauch soll reduziert werden. Aber warum eigentlich?

Was genau ist Erdgas, wie entsteht es und wie wird es gefördert? In dieser Erklärung erfährst Du, wie Erdgas gebildet und gewonnen wird, und lernst alles über die Vor- und Nachteile des Energieträgers.

Erdgas – Entstehung

Die Entstehung von Erdgas begann in der geologischen Vorzeit vor vielen Millionen Jahren.

Erdgas ist ein brennbares, gasförmiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, welches im Erdinneren aus organischen Substanzen entstand.

Wissenschaftler vermuten, dass die heutigen Erdgasvorkommen vor 20 bis 100 Millionen Jahren entstanden. Erdgas besteht also als Fossil einer Zeit, in der es noch lange keine Menschen gab. Der Entstehungsprozess von Erdgas lässt sich in die drei folgenden drei Schritte einteilen:

  1. Bildung von Faulschlamm
  2. Druck und Temperaturanstieg
  3. Bildung von Lagerstätten

1. Bildung von Faulschlamm

Ein großer Teil der heutigen Landmasse der Erde war vor Millionen Jahren noch mit Wasser bedeckt. Wie auch heute lebten im Ozean Meeresorganismen, unter anderem tierisches und pflanzliches Plankton.

Plankton sind Kleinstlebewesen im Wasser, welche sich nicht eigenständig fortbewegen können, sondern sich im Wasser treiben lassen.

Nach ihrem Tod sank das abgestorbene Plankton auf den Grund des Ozeans. Da ohne Sauerstoff keine Verwesung möglich ist, konnten Bestandteile wie Fette oder Proteine nicht vollständig verwesen. Mit fortschreitender Zeit und in Kombination mit anderen Partikeln wie Ton entstand sogenannter Faulschlamm.

Erdgas und Erdöl basieren beide auf den Überresten von Plankton und entstanden fast immer gemeinsam. Daher kommen beide Rohstoffe häufig an denselben Orten vor und werden gemeinsam entdeckt.

Wenn Du mehr zum Thema Erdöl erfahren möchtest, haben wir hier eine Erklärung für Dich.

2. Druck und Temperaturanstieg: Bildung von Kohlenwasserstoffen

Durch Wind, Wasser und Schwerkraft wurden gelockerte Partikel, wie zum Beispiel Gesteinspartikel, in den Ozean gespült. Im Laufe der Jahre lagerten sich viele Schichten dieser sogenannten Sedimente auf dem Faulschlamm ab.

Sedimente sind mineralische oder organische Partikel, die durch Schwerkraft, Wind oder Überschwemmungen auf dem Land oder Grund eines Gewässers abgelagert werden.

Dieser Prozess wiederholte sich immer wieder, sodass neue Sedimentschichten die alten Schichten überlagerten. Dadurch erhöhte sich und der Faulschlamm sank immer tiefer ins Erdinnere. Bei Temperaturen ab circa 50° C führten biochemische Prozesse zu einer Umwandlung des Schlamms in eine Art feinkörniges Muttergestein, welches die organischen Partikel einschloss.

Als Muttergestein werden Gesteinsschichten bezeichnet, in denen sich Rohstoffe bilden.

Somit verwandelte sich der Faulschlamm in eine Sedimentschicht, welche das Vorprodukt für Erdgas und Erdöl war. Durch die zunehmende Ablagerung weiterer Sedimentschichten stiegen Druck und Temperatur weiter an. Durch die Hitze und den hohen Druck brachen die großen Moleküle des Muttergesteins in kleinere Moleküle auf, und es entstanden sogenannte Kohlenwasserstoffe.

Es gibt flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe. Flüssige Kohlenwasserstoffe bilden die Basis für Erdöl, während Erdgas aus den gasförmigen Kohlenwasserstoffen besteht. Erst ab diesem Schritt unterscheidet sich die Entstehung von Erdgas und Erdöl voneinander.

3. Bildung von Lagerstätten

Durch den Druck der Tiefe und abgelagerten Schichten steigt das Erdgas in seiner nun leichteren und kleineren Form durch die Poren der Sedimentschichten aufwärts – dieser Prozess wird auch als Migration bezeichnet. Erreicht das aufsteigende Erdgas eine für Gas undurchdringliche Gesteinsschicht, bilden sich dort sogenannte Lagerstätten. Meist kommt Erdgas nicht in Form von Blasen vor, sondern sammelt sich in den Poren einer Gesteinsschicht an, welche als Trägergestein bezeichnet wird. Unter erdgashaltigem Gestein befinden sich oft erdölhaltige Schichten.

Erdgas – Vorkommen

Durch ihren gemeinsamen Ursprung und Entstehungsprozess kommen Erdgas und Erdöl überwiegend an den gleichen Stellen vor. Da Erdgas der leichtere, gasförmige Kohlenwasserstoff ist, wird es in den höheren Gesteinsschichten gelagert. Erdöl hingegen ist vergleichsweise schwerer und flüssig, wodurch es häufig in den Schichten unterhalb von Erdgasvorkommen gelagert wird.

Weltweit kommt am meisten Erdgas im Nahen Osten und der arabischen Halbinsel vor, zum Beispiel im Iran und Katar. Das meiste Erdgas der Welt fördern die USA, Kanada und Russland. Doch auch in Afrika und Südamerika kommt Erdgas vor – beispielsweise in Angola oder Venezuela.

Bei uns in Deutschland kommt Erdgas zum Beispiel überwiegend in Niedersachsen vor. Das Erdgas, welches in Deutschland gefördert wird, reicht jedoch nicht aus, um den deutschen Bedarf zu decken. Daher importiert Deutschland überwiegend russisches Erdgas. Dazu werden die sogenannten Nord Stream Pipelines in der Ostsee verwendet.

Erdgas – Zusammensetzung

Erdgas zählt zu den brennbaren Naturgasen und besteht überwiegend aus dem Kohlenwasserstoff Methan. Es gibt jedoch nicht nur eine Art von Erdgas, sondern viele verschiedene, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Diese Unterschiede sind durch die verschiedenen Entstehungsorte der Erdgase bedingt – je nach Fundstätte unterscheiden sich die chemischen Prozesse der Erdgasbildung.

Neben dem Hauptbestandteil Methan bestehen Erdgase häufig aus weiteren Kohlenwasserstoffen, Schwefelwasserstoffen und Kohlenstoffdioxid, und enthalten teilweise Anteile anderer Gase wie Helium.

Hier findest Du eine Erklärung zum Thema Erdgas aus dem Fachbereich Chemie, falls Du mehr über die chemischen Prozesse und Zusammensetzung von Erdgas und Erdöl erfahren möchtest.

Erdgas – Gewinnung

Um Erdgas zu gewinnen, müssen zunächst sogenannte Erdgasfelder gefunden werden. Diesen Teil der Erschließung von Erdgasfeldern bezeichnet man als Prospektion. In dieser Phase wird zunächst anhand von Rekonstruktion und Datenauswertung der erdgeschichtlichen Entwicklung von Gebieten ermittelt, wo Erdgas vorkommen könnte. Anschließend werden die erwarteten Areale mit geophysikalischen und biochemischen Methoden überprüft.

Die weltweit wichtigste geophysikalische Methode zur Prospektion von Erdgasfeldern ist die Seismik. Dieses Verfahren funktioniert ähnlich wie eine Ultraschalluntersuchung beim Arzt: Forschungsschiffe erzeugen Schallwellen im Wasser, welche je nach Bodenbeschaffenheit unterschiedlich reflektiert werden. Diese Signale werden dann von Computern empfangen, welche so die Bodenstrukturen rekonstruieren können. Moderne 3D-Seismik bietet sogar eine räumliche Darstellung von Bodenbeständen und Lagerstätten.

Wurde ein Erdgasvorkommen gefunden, beginnt die sogenannte Exploration, also die genauere Untersuchung der Erdgaslagerstätte. Erst danach beginnt der Prozess der Erdgasgewinnung, welcher auch als Erdgasförderung bezeichnet wird. Um Erdgas zu fördern, gibt es hauptsächlich zwei Methoden: Bohrungen und Fracking.

Erdgasgewinnung durch Bohrungen

Nach einer Probebohrung zur Überprüfung des Erdgasvorkommens erfolgt eine Förderbohrung. Durch ein tiefes Bohrloch werden Sprengsätze in die Tiefen der Erde befördert, welche die Gesteinsschichten bis zur Lagerstätte freilegen. Somit wird das zuvor isolierte Erdgas freigesetzt, und wird durch ein sogenanntes Steigrohr durch das Bohrloch an die Oberfläche transportiert. Durch den hohen Druck in der Tiefe steigt das Erdgas meist von allein auf.

Erdgasgewinnung durch Fracking

Eine andere, jedoch umstrittene Methode, ist das sogenannte Fracking. Hierbei handelt es sich um chemische Erdgasförderung. Dieses Verfahren wird eingesetzt, wenn Erdgas in besonders undurchlässigen Gesteinsschichten gelagert ist. In diesem Fall spricht man von unkonventionellen Erdgasvorkommen, welche zum Beispiel in Schiefer- oder Tongestein gelagert sind.

Durch die geringe Durchlässigkeit dieser Gesteine, reichen Bohrungen nicht aus, um das Erdgas zu fördern. Stattdessen wird das Gestein hydraulisch aufgebrochen: Ein Gemisch aus Wasser, Sand und Chemikalien wird verwendet, um Risse im Gestein zu erzeugen und zu erweitern. Diese Methode der Förderung ist noch relativ jung und gewährt Zugriff auf unkonventionelle Erdgaslager.

Fracking – Risiken

Fracking birgt jedoch viele Gefahren und wird stark kritisiert. Erstens sind die verwendeten Chemikalien extrem schädlich für Menschen und Ökosysteme. Sie können Grund- und Oberflächenwasser verschmutzen. Es ist bis jetzt nicht bestimmbar, wie viele Chemikalien beim Fracking tatsächlich austreten. Außerdem können andere, zufällig freigesetzte Gase und Flüssigkeiten aus den tieferen Gesteinsschichten Mensch und Umwelt belasten, beispielsweise durch Radioaktivität.

Erdgas – Energieträger

Erdgas ist ein Energieträger, also ein Rohstoff, aus dem Energie gewonnen wird. Es zählt zu den fossilen Energieträgern – das bedeutet es handelt sich um ein mehrere Millionen Jahre altes Abbauprodukt, welches aus abgestorbenen Organismen der geologischen Vorzeit besteht. Neben Erdgas sind auch andere Rohstoffe wie Kohle und Erdöl fossile Energieträger, und werden im Alltag vielseitig verwendet.

Eine Erklärung über fossile Energieträger findest Du hier.

Erdgas wird überwiegend zur Erzeugung von Wärme und Energie genutzt, dient aber auch als Treibstoff für Kraftfahrzeuge. Alle fossilen Energieträger enthalten Kohlenstoff, welcher Energie speichert. Um die im Erdgas gespeicherte Energie freizusetzen, wird es verbrannt, wodurch Energie in Form von Wärme erzeugt wird. Diese Energie wird entweder direkt im Haushalt verwendet, oder in Kraftwerken in elektrische Energie umgewandelt wird.

Gibt es bei Dir zu Hause einen Gasherd? Dann wird Dein Essen möglicherweise mithilfe von Jahrmillionen altem Plankton erhitzt, denn viele Gasherde sind ans Erdgasnetz angeschlossen. Außerdem ist Erdgas der beliebteste Energieträger für ein warmes Zuhause: fast jede zweite Wohnung in Deutschland wird mithilfe von Erdgas geheizt.

Erdgas – Vorteile

Die Nutzung von Erdgas als Energielieferant hat einige Vorteile. Einer davon ist die Vielseitigkeit des Energieträgers – Erdgas kann nicht nur Strom erzeugen, sondern auch als Kraftstoff oder zum Heizen verwendet werden. Gerade zum Heizen ist Erdgas ein besonders beliebter fossiler Brennstoff, da es sauberer verbrennt als etwa Heizöl. Es erzeugt bei der Verbrennung weniger Kohlendioxid und hat einen höheren Brennwert

Zudem werden fossile Brennstoffe schon sehr lange zur Energiegewinnung genutzt, daher gibt es fortschrittlich entwickelte Systeme zur Gewinnung von Erdgas. Das wiederum macht es günstig, und somit attraktiv für Verbraucher.

Erdgas – Nachteile

Die Nutzung von Erdgas als Energieträger hat jedoch viele Nachteile. Die meisten davon betreffen Menschen und Umwelt:

Die Verbrennung von Erdgas (sowie anderen fossilen Brennstoffen) stößt Kohlenstoffdioxid (CO2) aus, welches die Erderwärmung und somit den menschengemachten Klimawandel fördert.

Bist Du am Klimawandel, seinen Ursachen und Auswirkungen interessiert? Hier findest Du eine spannende Erklärung!

Auch die Förderung von Erdgas, insbesondere Fracking, schadet der Umwelt. Die Bohrungen und Krater im Boden, sowie die verwendeten Chemikalien, bergen Risiken. Hinzu kommt, dass auch der Transport von Erdgas durch Pipelines die Umwelt gefährdet: Regelmäßig passieren dabei Unfälle, die zu großen Explosionen führen und Menschen und Ökosysteme gefährden.

Zudem sorgt Erdgas für politische Abhängigkeiten. Da die Erdgasvorkommen der Erde sehr ungleichmäßig verteilt sind, machen sich Länder ohne eigene Vorkommen von Ländern, die Erdgas fördern, abhängig. Das wiederum bringt manche Länder in Machtpositionen, die sie ohne Abhängigkeit von Erdgas nicht hätten.

Die deutsche Energieversorgung ist von russischen Erdgaszulieferungen abhängig. Daher kann Russland politischen Druck auf Deutschland ausüben, indem sprichwörtlich der Gashahn zugedreht wird. Durch solche Drohungen kann Russland deutsche politische Entscheidungen beeinflussen.

Erdgas – Zukunft

Erdgas ist ein endlicher Rohstoff: Die Erdgasreserven werden knapper, die Förderung von unkonventionellen Vorkommen wird immer gefährlicher und die Erdgaspreise steigen. Außerdem schadet Erdgas der Umwelt und sorgt für politische Schwierigkeiten und ungleiche Machtverhältnisse. Es gibt also viele Gründe, die gegen die Nutzung von Erdgas als Energieträger sprechen.

Daher wird inzwischen immer mehr nachhaltige und regenerative Energie aus unter anderem Wind, Sonne oder Wasser gewonnen. In Zukunft könnten Erdgas und andere fossile Brennstoffe demnach von erneuerbaren Energieträgern abgelöst werden. Als Alternative für Erdgas dient insbesondere Biogas, also Gas, welches durch die Zersetzung von Naturstoffen (etwa landwirtschaftlichen Abfällen) entsteht.

In Deutschland könnte die Ablösung von Gas als Energieträger schneller passieren als bisher gedacht. Durch den russischen Angriffskrieg auf die Ukraine muss und möchte sich Deutschland schnellstmöglich von russischem Gas distanzieren. Daher wird aktuell an einem neuen Plan für die Energieversorgung Deutschlands gearbeitet.

Erdgas - Das Wichtigste

  • Erdgas besteht aus den Überresten von Plankton aus der geologischen Vorzeit.
  • Es entsteht durch die Druck- und Temperaturschwankungen in Sedimentschichten, welche chemische Prozesse auslösen und gasförmige Kohlenstoffe erzeugen.
  • Erdgas wird in sogenanntem Trägergestein unter der Erde gelagert – um es freizusetzen, müssen daher Bohrungen oder Sprengungen die Gesteinsschichten durchbrechen.
  • Es zählt zu den fossilen Brennstoffen und ist ein vielseitiger Energieträger, welcher zum Heizen, als Treibstoff oder zur Stromgenerierung verwendet wird.
  • Die Nutzung von Erdgas hat jedoch mehr Nachteile als Vorteile: Verbrennung, Förderung und Transport belasten die Umwelt und den Menschen, und die ungleichen Vorkommen führen zu politischer Abhängigkeit.

Nachweise

  1. bpb.de: Verteilung der nachgewiesenen Erdgas Reserven. (11.07.2022)
  2. chemie.de: Erdgas. (11.07.2022)
  3. bmuv.de: Fracking - Risiken für die Umwelt (11.07.2022).

Häufig gestellte Fragen zum Thema Erdgas

Erdgas entsteht aus den abgestorbenen Überresten von Millionenjahre altem Plankton, welches sich durch biochemische Prozesse und Druck- und Temperaturschwankungen unter der Erde zu Gas verwandelte. 

Wie alle fossilen Brennstoffe enthält Erdgas Kohlenstoff, welcher durch Verbrennung Energie in Form von Wärme freisetzt. Dieser Prozess wird entweder direkt im Haushalt durchgeführt (zum Heizen oder Kochen), oder aber in Kraftwerken, wo die Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird.

Erdgas ist ein Naturgas, es kommt also natürlich auf der Erde vor. Die Nutzung fossiler Brennstoffe ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht besonders nachhaltig. Das liegt unter anderem an Verbrennung, Förderung und Transport.

Auch in Deutschland kommt Erdgas vor. Deutschlands größtes Erdgaslager befindet sich in Niedersachsen. Allerdings verbraucht Deutschland wesentlich mehr Erdgas, als hierzulande gefördert wird.

Finales Erdgas Quiz

Frage

Was ist Erdgas?

Antwort anzeigen

Antwort

Erdgas ist ein brennbares, gasförmiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, welches im Erdinneren aus organischen Substanzen entstand. 

Frage anzeigen

Frage

Woraus besteht Erdgas?

Antwort anzeigen

Antwort

Erdgas besteht aus den abgestorbenen Überresten von Millionenjahre altem Plankton, welches sich durch biochemische Prozesse und Druck- und Temperaturschwankungen unter der Erde zu Gas verwandelte. 

Frage anzeigen

Frage

In welchen Schritten entsteht Erdgas?


Antwort anzeigen

Antwort

1. Entwicklung von Faulschlamm
2. Druck- und Temperaturanstieg: Bildung von Muttergestein 

3. Bildung von Lagerstätten

Frage anzeigen

Frage

Welche Rolle spielen Sedimente in der Entwicklung von Erdgas?

Antwort anzeigen

Antwort

Sedimente überlagern die Schicht aus Faulschlamm, sodass diese weiter ins Erdinnere sinkt und sich dort durch Wärme und Druck in eine eigene Sedimentschicht (=Muttergestein) verwandelt.

Frage anzeigen

Frage

Was entsteht, wenn die größeren Moleküle des Muttergesteins aufbrechen?

Antwort anzeigen

Antwort

Flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe

Frage anzeigen

Frage

Durch den Druck der Tiefe und abgelagerten Schichten steigt das Erdgas in seiner nun leichteren und kleineren Form durch die Poren der ______ aufwärts – dieser Prozess wird auch als ______ bezeichnet.

Antwort anzeigen

Antwort

Durch den Druck der Tiefe und abgelagerten Schichten steigt das Erdgas in seiner nun leichteren und kleineren Form durch die Poren der Sedimentschichten aufwärts – dieser Prozess wird auch als Migration bezeichnet.

Frage anzeigen

Frage

Was ist der Hauptbestandteil von Erdgas?


Antwort anzeigen

Antwort

Methan

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Frage

Warum kommen Erdgas und Erdöl häufig an den gleichen Stellen vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Erdgas und Erdöl basieren beide auf den Überresten von Plankton. Biochemische Prozesse unter der Erde sorgen für flüssige Kohlenwasserstoffe (Erdöl) und gasförmige Kohlenwasserstoffe (Erdgas). Erdgas wird durch seine leichtere und gasförmige Beschaffenheit häufig in den Schichten oberhalb von Erdöl gelagert. 

Frage anzeigen

Frage

Nenne drei Beispiele dafür, wie Erdgas verwendet wird. 


Antwort anzeigen

Antwort

1. Erzeugung von Wärme (beispielsweise zum Kochen und Heizen)
2. Erzeugung von elektrischer Energie 

3. Als Treibstoff für Kraftfahrzeuge (Autogas) 

Frage anzeigen

Frage

Mit welchen Methoden wird Erdgas gefördert? 

Antwort anzeigen

Antwort

1. Erdgasbohrungen 

2. Fracking

Frage anzeigen

Frage

Was ist Fracking? 

Antwort anzeigen

Antwort

Fracking ist ein chemisches Verfahren zur Erdgasförderung, welches die Förderung aus unkonventionellen Erdgaslagerstätten ermöglicht. 

Frage anzeigen

Frage

Was sind unkonventionelle Erdgasvorkommen?


Antwort anzeigen

Antwort

Unkonventionelle Erdgasvorkommen bezeichnet Erdgas, welches in besonders undurchlässigen Gesteinsschichten gelagert wird und durch Bohrungen nicht erreicht werden kann.

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Frage

Warum ist Fracking problematisch?

Antwort anzeigen

Antwort

Fracking verwendet Chemikalien, die für Menschen und Ökosysteme schädlich sind. Außerdem führt es zur Freisetzung von anderen Gasen und Flüssigkeiten, die Menschen und Umwelt belasten. 

Frage anzeigen

Frage

Was sind die Vorteile von Erdgas?


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Antwort

• vielseitig einsetzbarer Energieträger

• gut ausgebaute Systeme, daher günstig

Frage anzeigen

Frage

Was sind die Nachteile von Erdgas?


Antwort anzeigen

Antwort

• Verbrennung erzeugt Kohlenstoffdioxid und fördert die Erderwärmung

• Erdgasförderung belastet die Umwelt durch Bohrungen und Chemikalien

• Transport führt oft zu gefährlichen Unfällen (z.B. Explosionen)

• ungleiche Vorkommen fördern politische Abhängigkeiten 

• Erdgasvorkommen sind begrenzt und neigen sich dem Ende zu 


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