Unkonventionelles Gas
Auswirkungen auf Energieversorgung und Umwelt
Peter Burri
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Energie Herausforderung – die Dimensionen
Beispiel I
 Der weltweite Energiebedarf wird sich in den nächsten 40-50
Jahren ...
Energie Herausforderung – die Dimensionen
Beispiel II
 2010 stieg der Stromverbrauch der Schweiz um 4%
 Das war 50x mehr...
Energie Herausforderung – die Dimensionen
Beispiel III Weltweite Energieversorgung
Energiewachstum weltweit 2002 - 2012
 ...
Energie Herausforderung – die Dimensionen
Fazit:
1. Wir sind noch sehr weit davon entfernt auch nur den
Zuwachs an Energie...
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Themen
 Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Geologie
 Gewinnung von u...
Die Revolution in der
Kohlenwasserstoff Geologie
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Was sind
Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe ?
Vorkommen von Öl und Gas, die mit traditionellen
Fördermethoden nicht wirts...
Konventionelle und unkonventionelle
Öl- und Gas Exploration
9
source: P. Burri and W. Leu 2012
Nötige Erfolgsfaktoren:
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Öl- und Gas Systeme sind sehr ineffizient
Verlorene Ko...
Kohlenwasserstoff Systeme
Eine Geschichte von Verlusten
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School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 12
Gewinnung von unkonventionellen
Kohlenwasserstoffen
Risiken und Lösungen
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Öl und Gas Muttergestein (Source Rock)
Quelle: USGS, 2011
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Schiefer Gas Erschliessung
USA 2012
Neue Shale Gas Bohrungen :
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Diskussion zu Fracturing ist meist religiös:
Glaubenssätze ersetzen Fakten
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Sieht aus wie im Krieg. In den USA sind Bohrungen mit ...
Kritik an unkonventionellen Ressourcen
 Grundwasser
 Methan Austritte
 Schädliche Additive
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Hydraulic Fracturing
Mythos und Realität
Depth Aquifer...
Micro seismische Kontrolle: genaue Lage
der Fracs im Untergrund
School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (...
Schutz des
Grundwassers
School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 20
Mehrfache Verrohrung und Zemen...
Methan: Die “Gasgenerations-maschine”
Marcellus Shale (5x Fläche CH)
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Natürliche Gasaustritte sind weit verbreitet
School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 22
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Das medien-wirksame Gas im Film Gasland kommt
aus Kohleflözen und hat nichts mit Fracking zu tun
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Fakten und Massnahmen
Potentiell schädliche Chemikalien/Additive in der Frac- und Bohr
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Unkonventionelles Gas – die Kritik
Fakten und Massnahmen
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Landbedarf
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Horizontal drilling - Typische Reichweite
von Cluster Bohrungen
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Shale Gas Feld mit Cluster Bohrung
Pennsylvania
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Shale Gas Produktion: Best Practice heute
 Keine Verwendung schädlicher Additive. Alle Additive offen gelegt
 Bohr und F...
Unkonventionelles Gas: Fazit
Umwelt Probleme bei unkonventionellen Gasfeldern in N-Amerika kommen
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Auswirkungen USA
Peter Burri (SASEG)
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US Gas Produktion: Peak Theorie vs. actual
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Source: T. Ahlbrandt 2012
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 USA haben seit 2000 mehr neues Gas entdeckt als
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N-America:
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Strom ist nicht weiss:
Kommt zum grössten Teil aus
Kohle und Kernene...
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Neue und geplante
Kohlenkraftwerke
Source: M. Hä...
School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 45
CO2 Emissionen weltweit
CH ca 45 Mio t/J
Gas und Umwelt
Gas hat in einigen Ländern Europas einen schlechten Namen
Aber:
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Verkehrsclub der Schweiz Umweltranking
2013
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Gas Produktion in Europa und Umwelt
Gas ist essentiell für Energieversorgung Europas (heute 25%).
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Was bedeutet das für uns ?
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Globale Gas Schwemme
Gute oder schlechte Nachricht für die Umwelt ?
Sehr grosse weltweite Gasressource sind eine Realität....
 Welt Energiebedarf: Verdoppelung in 50 Jahren (falls Wachstum halbiert)
 Best Case : Erneuerbare Energie deckt den Zuwa...
School of Engineering
Winterthur 4 Juni 2014 52
…und ein Blick auf den grössten Beitrag zur Energieversorgung:
ABSCHALTEN
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Industrielle Produktion USA zu Euro Zone
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Unkonventionelles Gas - Auswirkungen auf Energieversorgung Umwelt

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ZHAW School of Engineering, Energie- und Umweltapero vom 12. Juni 2014 zum Thema Gewinnung aus fossilen Lagerstätten versus Erzeugung aus nachhaltigen Quellen

Dr. Peter Burri, Präsident der Schweizerischen Vereinigung von Energie-Geowissenschaftern (SASEG)

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Unkonventionelles Gas - Auswirkungen auf Energieversorgung Umwelt

  1. 1. Unkonventionelles Gas Auswirkungen auf Energieversorgung und Umwelt Peter Burri SASEG Swiss Association of Energy Geoscientists Winterthur, 4. Juni 2014 School of Engineering und Stadtwerk Winterthur School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 1Peter Burri (SASEG)
  2. 2. Energie Herausforderung – die Dimensionen Beispiel I  Der weltweite Energiebedarf wird sich in den nächsten 40-50 Jahren verdoppeln (Bedingung: Halbierung 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 ! School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 2Peter Burri (SASEG)
  3. 3. 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 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 3
  4. 4. Energie Herausforderung – die Dimensionen Beispiel III Weltweite Energieversorgung Energiewachstum weltweit 2002 - 2012  Energiezuwachs total: + 30 %  Wachstum erneuerbare Energie ohne Hydro + 390 %  2012 Anteil erneuerbare Energie ohne Hydro 2.4 % ABER  Erneuerbare Energien deckten nur 6 % des gesamten Energie Zuwachses School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 4
  5. 5. Energie Herausforderung – die Dimensionen Fazit: 1. Wir sind noch sehr weit davon entfernt auch nur den Zuwachs an Energie erneuerbar zu decken. 2. Kein einzelner Energieträger kann den Energiebedarf dieses Jahrhunderts liefern! 3. Wir brauchen einen breiten Mix … und viel höhere Energie Effizienz School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 5
  6. 6. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 6 Themen  Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Geologie  Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen – Risiken und Lösungen  Auswirkungen USA  Auswirkungen weltweit  Gas und Umwelt / Klima  Was bedeutet das für uns? Peter Burri (SASEG)
  7. 7. Die Revolution in der Kohlenwasserstoff Geologie School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 7Peter Burri (SASEG)
  8. 8. Was sind Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe ? Vorkommen von Öl und Gas, die mit traditionellen Fördermethoden nicht wirtschaftlich zu gewinnen sind. z.B.: Schweres Öl, Teersande, Ölschiefer Öl und Gas in wenig durchlässigem Gestein, z. B. dichte Sande 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 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 8Peter Burri (SASEG)
  9. 9. Konventionelle und unkonventionelle Öl- und Gas Exploration 9 source: P. Burri and W. Leu 2012 Nötige Erfolgsfaktoren: Konventionell 7 Unkonventionell 2-3 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)
  10. 10. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 10 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.
  11. 11. Kohlenwasserstoff Systeme Eine Geschichte von Verlusten School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 11 The >95% “lost” hydrocarbons are the big potential of the unconventional exploration* P. Burri strongly modified after England 1994 Few % Commercial Volumes In conventional traps
  12. 12. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 12 Gewinnung von unkonventionellen Kohlenwasserstoffen Risiken und Lösungen Peter Burri (SASEG)
  13. 13. Öl und Gas Muttergestein (Source Rock) Quelle: USGS, 2011 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 13Peter Burri (SASEG)
  14. 14. Schiefer Gas Erschliessung USA 2012 Neue Shale Gas Bohrungen : 50‘000 Shale Gas Produktion 2012: 550 Mrd m3 (entspricht 170 x Jahresbedarf CH) US Shale Gas Produktion: 10x grösser als vor 6 Jahren Quelle: BGR, 2011 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 14Peter Burri (SASEG) Fracflüssigkeit 99.5% Wasser und Sand 0.5% Additive
  15. 15. Diskussion zu Fracturing ist meist religiös: Glaubenssätze ersetzen Fakten School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 15
  16. 16. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 16 Sieht aus wie im Krieg. In den USA sind Bohrungen mit Fracking nichts Aussergewöhnliches. In der Schweiz lösen solche Szenarien Angst aus.
  17. 17. Kritik an unkonventionellen Ressourcen  Grundwasser  Methan Austritte  Schädliche Additive  Induzierte Seismizität (Beben)  Landverbrauch School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 17
  18. 18. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 18 Hydraulic Fracturing Mythos und Realität Depth Aquifers Barnett Shale Basin 1000 m Sedimente zwischen Fracs und Grundwasser Realität: Geringe Vertikale Ausdehnung der Risse i “Gasland” Version: Kein Bezug zur Wirklichkeit
  19. 19. Micro seismische Kontrolle: genaue Lage der Fracs im Untergrund School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 19
  20. 20. Schutz des Grundwassers School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 20 Mehrfache Verrohrung und Zement trennen Bohrung von Grundwasser Courtesy Range Resources 2013
  21. 21. Methan: Die “Gasgenerations-maschine” Marcellus Shale (5x Fläche CH) School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 21 New York
  22. 22. Natürliche Gasaustritte sind weit verbreitet School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 22 Courtesy Terry Engelder
  23. 23. Das medien-wirksame Gas im Film Gasland kommt aus Kohleflözen und hat nichts mit Fracking zu tun School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 23
  24. 24. Unkonventionelles Gas – die Kritik Fakten und Massnahmen Potentiell schädliche Chemikalien/Additive in der Frac- und Bohr Flüssigkeit Additive ersetzen durch unbedenkliche Zusätze (z.B. Guar Bohne) Zusätze sind offen zu legen UV Bestrahlung statt Bakterizide Gas Fracs (LPG oder CO2) Recycling der Flüssigkeiten 24School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)
  25. 25. Unkonventionelles Gas – die Kritik Fakten und Massnahmen Seismizität ausgelöst durch Fracturing Mikro Seismizität immer vorhanden und gewollt (Monitoring der Risse) Aber: kein dokumentierter Fall eines Schadenbebens durch Fracs in Sedimenten ( 1.5 Mio Frac Jobs in USA, viele 1000 in Europa) Gewisses seismisches Risiko bei Re-injektion von Fluiden School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 25
  26. 26. Landbedarf School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 26 Flächenbedarf 10 000 m2 Untertage: bis zu 10 km2 Bis zu 30 Bohrungen pro Lokation alte Methode Neue Methode Courtesy Reinhard Jung 2012
  27. 27. Horizontal drilling - Typische Reichweite von Cluster Bohrungen School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 27 Drilling Cluster 3 km horizontal Ablenkungen bis 12 km sind technisch möglich Zürich HBhf
  28. 28. Shale Gas Feld mit Cluster Bohrung Pennsylvania School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 28
  29. 29. Shale Gas Produktion: Best Practice heute  Keine Verwendung schädlicher 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 10 km2 von einer Lokation  Hoher Standard Produktionsanlagen – keine Methan Lecks Weltweit keine wissenschaftliche Organisation mit einschlägigem Knowhow, die ein Verbot von Hydraulic Fracturing befürwortet School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 29
  30. 30. Unkonventionelles Gas: Fazit Umwelt Probleme bei unkonventionellen Gasfeldern in N-Amerika kommen vor und sind inakzeptabel. Fakten Probleme sind selten (1% von allen Bohrungen) Technologie (horizontal drilling, fracturing) ist 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 Es gibt keinen wissenschaftlichen Grund Fracturing zu verbieten Lösung: Klare Vorschriften, Standards und Kontrolle – nicht Verbote 30School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)
  31. 31. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 31 Auswirkungen USA Peter Burri (SASEG)
  32. 32. 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 1017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0% BCM/y 6% 11% 17% 23% Source: CERA, WoodMackenzie WoodMac 2007 CERA 2007 WoodMac 2010 CERA 2010 % of US gas demand Actual imports Prognosen US Gas Importe (LNG) School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 32Peter Burri (SASEG)
  33. 33. US Gas Produktion: Peak Theorie vs. actual 2010 Source: T. Ahlbrandt 2012 Effect of technology Unconv. gas School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 33Peter Burri (SASEG)
  34. 34. Auswirkungen in den USA  USA haben seit 2000 mehr neues Gas entdeckt als irgendein anderes Land (Reserven + 63%)  N-Amerika ist Selbstversorger in Gas und wird ab 2015 Gas exportieren  Öl: USA brauchen in Zukunft keine Importe aus Mittl. Osten oder anderen Krisen Regionen School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 34Peter Burri (SASEG)
  35. 35. N-America: Domestic Oil Production / Demand 2005-25 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 352013
  36. 36. Auswirkungen weltweit School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 36Peter Burri (SASEG)
  37. 37. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 37 Unkonventionelle Kohlenwasserstoffe sind keine amerikanische Exklusivität Modified after Halliburton 2009 Source: Economist July 2012 Peter Burri (SASEG)
  38. 38. Wachstum der weltweiten Gas Reserven - auch Konventionell Gas Ressourcen reichen 250 -300 Jahre (Verbrauch 2012) School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 38Peter Burri (SASEG) Source: IEA 2011
  39. 39. Modified from T. Ahlbrandt 2012 Peak oder Plateau? School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 39Peter Burri (SASEG) entspricht nicht den Fakten wahrscheinlich
  40. 40. Gas und Umwelt / Klima School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 40Peter Burri (SASEG)
  41. 41. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 41 Der am schnellsten wachsende fossile Brennstoff Beijing, January 2013 Peter Burri (SASEG)
  42. 42. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 42 Beijing: ein “normaler” Wintertag
  43. 43. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 43 Kohle Strom ist nicht weiss: Kommt zum grössten Teil aus Kohle und Kernenergie IEAPeter Burri (SASEG) Kohle Verbrauch wächst global 2-3 x so schnell wie Gas 6-8 x so schnell wie Öl
  44. 44. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 44 India Neue und geplante Kohlenkraftwerke Source: M. Häring / coalswarm.org
  45. 45. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 45 CO2 Emissionen weltweit CH ca 45 Mio t/J
  46. 46. 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 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 46Peter Burri (SASEG)
  47. 47. Verkehrsclub der Schweiz Umweltranking 2013 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 47 Gas Fahrzeug Die mit Abstand umweltfreundlichsten Fahrzeuge haben Gasantrieb Gas Mix Schweiz: 80% Erdgas, 20% Biogas
  48. 48. 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 bestehen School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 48
  49. 49. Was bedeutet das für uns ? School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 49
  50. 50. Globale Gas Schwemme Gute oder schlechte Nachricht für die Umwelt ? Sehr grosse weltweite Gasressource sind eine Realität.  Gas Potential deckt heutigen Bedarf für min. 250-300 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- und Luftqualität ist mehr als nur CO2 ! School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 50Peter Burri (SASEG)
  51. 51.  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 oder Fossil)  Wenn fossile Energie, dann die sauberste: Gas. (Öl als Rohstoff bewaren).  Optimale Kombination mit Biogas  Die sehr grossen Gasressourcen sind eine Chance für die Umwelt.  Saubere, sichere Produktion von unkonv. Gas ist möglich + wirtschaftlich  Die ökologisch sinnvollste Energie Versorgung für dieses Jahrhundert ist eine Kombination von erneuerbaren Energien UND Gas Die Alternative dazu heisst KOHLE - mit allen Konsequenzen 51 Ausblick: Energieversorgung im 21. Jahrhundert School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)
  52. 52. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 52 …und ein Blick auf den grössten Beitrag zur Energieversorgung: ABSCHALTEN Peter Burri (SASEG) Danke für Ihr Interesse
  53. 53. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 53 Sind Sie interessiert an Geowissenschaften und Energiefragen ? Wir freuen uns auf Ihre Mitgliedschaft bei der Schweizerischen Vereinigung von Energie-Geowissenschaftern SASEG
  54. 54. School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 54 Back up
  55. 55. 55 Average annual Gas Price in $ per Million Btu Average Importprice Germany European Spot Price Index Fukushima 2011 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG)
  56. 56. Porosität in Gas Schiefer: Micro- bis Nano-meter generiert bei der Maturation von Kerogen (bis 20% Por) School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 56
  57. 57. 90 95 100 105 110 115 120 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Industrielle Produktion USA zu Euro Zone (Manufacturing Production Index) US Euro zone Source: Les Echos - Economie, 29 April 2013 School of Engineering Winterthur 4 Juni 2014 Peter Burri (SASEG) 57

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