LNG: Erdgas abkühlen und dadurch verflüssigen

Um ein Gas – egal welches – zu verflüssigen, gibt es grundsätzlich zwei Stellschrauben. Das eine ist Druck, das andere Temperatur. Bei der Erdgasverflüssigung setzt man auf Temperatur, also auf Abkühlung.

Aber bevor das Erdgas abgekühlt wird, muss es erst gereinigt werden. Das Erdgas, das aus dem Boden kommt, ist ja kein reines Methan, sondern enthält noch andere Substanzen: Stickstoff, CO2, Schwefel, längere Kohlenstoffketten und Wasser. Diese Stoffe müssen aus dem Erdgas entfernt werden. Denn wenn sie im Gas blieben, würden sie beim Herunterkühlen frieren.

Flüssiggas verbraucht viel weniger Platz

Das natürliche Erdgas wird deshalb zunächst verschiedenen Trennverfahren unterzogen. Zum Beispiel lässt man es durch eine wässrige Lösung strömen, die die schweren unerwünschten Partikel aufnimmt. Am Ende dieser Reinigung besteht das Gas zu 98 Prozent aus Methan – das ist das einfachste organische Gas, das es in der Chemie gibt. Dieses gereinigte Gas wird im nächsten Schritt abgekühlt, und zwar auf -162 °C. Dann nämlich wird das Erdgas flüssig. Es braucht dann viel weniger Platz. In flüssiger Form ist das Volumen 600 Mal kleiner als im gasförmigen Zustand.

Wie kühlt man ein Gas auf -162°C herunter

Leider gibt es keinen Kühlschrank, in den man einen Behälter mit Erdgas stellen kann, wartet und dann wie ein kaltes Bier nach zwei Stunden auf -162° C gekühlt wieder herausholt. Wie also kühlt man das Erdgas ab?

Man macht sich eine grundlegende Eigenschaft zunutze: Wenn man ein Gas zusammenpresst, erwärmt es sich – das kennt man von der Fahrradluftpumpe. Umgekehrt gilt aber auch: Ein Gas kühlt sich ab, wenn es sich ausdehnt – jedenfalls dann, wenn es nicht gleichzeitig Wärme von außen wieder aufnimmt. Um Erdgas abzukühlen, passiert folgendes: Man presst es zuerst zusammen, kühlt es dann ab und lässt das abgekühlte Gas sich ausdehnen – dann wird es noch kälter. Das geschieht in großen, schlanken zylinderförmigen Behältern. Das wiederholt man mehrere Male und kann auf diese Weise Erdgas bis zur Verflüssigung herunterkühlen.

In flüssiger Form kann es dann in Lagertanks oder Tankschiffe gepumpt werden. Diese Tanks müssen thermisch weitgehend isoliert sein, damit das Flüssiggas auch kalt bleibt. Um es zu nutzen, wird das Gas wieder erwärmt; es kann dann als Brennstoff eingesetzt werden.

Welche für Vor- und Nachteile hat Flüssiggas?

Der große Vorteil: Man braucht für den Ferntransport keine Pipelines, sondern kann das Gas auf Schiffen oder auch per Güterverkehr relativ flexibel um den Globus transportieren.

Der große Nachteil: Das Verflüssigen ist selbst ziemlich energieaufwändig. Es verbraucht bis zu einem Viertel der Energie, die im Gas eigentlich drinsteckt. Deshalb lohnt sich die Verflüssigung nur dort, wo Pipelines und Gasleitungen nicht infrage kommen oder wo das Gas über mehrere tausend Kilometer transportiert werden muss.