Wie Funktioniert Hydraulic Fracking?

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Hydraulisches fracking für schiefergas bringt gewinne und proteste. Erfahren sie mehr über den umstrittenen prozess des hydraulischen fracking.

Vielleicht haben Sie gehört, dass wir eine Energiekrise haben?

Angesichts der turbulenten Gaspreise und der Abhängigkeit von nicht nachhaltigen fossilen Brennstoffen besteht ein dringender Bedarf nach alternativen Energiequellen. Und seien wir ehrlich, die meisten Energieerzeuger würden sich nicht darüber ärgern, einfach mehr Quellen für fossile Brennstoffe zu finden.

Hydraulisches Fracking -- oder Hydro-Frackingoder einfach nur Fracking - ist ein Weg, um "versteckte" Reserven an Erdgas, Erdöl - sogar Wasser - zu erreichen. Das hört sich extrem kompliziert an (und ist in der Tat eine ziemlich coole Leistung von Wissenschaft und Technik), aber Fracking ist ein ziemlich einfacher Prozess. Weit unter der Erde (wir reden hier ungefähr 2.133 Meter unter der Oberfläche), können Gesteine ​​wie Schiefer Gase, Wasser oder Öl in ihren Poren halten. Durch hydraulisches Fracking wird diese Ressource aus den Poren der Gesteine ​​in Produktionsbohrungen verlagert [Quelle: ProPublica].

Dazu werden horizontale "Venen" aus einem vertikalen Brunnen erzeugt, und anschließend wird der horizontale Brunnen mit Wasser (plus Sand und einige chemische Zusätze) bei extrem hohem Druck gepumpt. Dies verursacht Risse im Gestein, die sich verzweigen und Gas, Öl oder Wasser in die entstandenen Risse abgeben. Die Gase und Öle werden in die horizontalen Bohrlöcher gedrückt und strömen dann mit dem zurückströmenden Wasser zu Speichertanks.

Von dort geht es also reibungslos! Die Welt kann sich schwer erreichbare Energiequellen schnappen, und jeder gewinnt, oder? Außer natürlich ist der Prozess extrem belastet mit Umwelt- und Sicherheitsbedenken. Von den Vorwürfen der Grundwasserverschmutzung bis hin zu Berichten über dezimiertes Land gibt es immer mehr Befürchtungen der Kritiker beim hydraulischen Fracking.

In diesem Artikel werden wir die Mechanik des hydraulischen Fracking detailliert beschreiben. Wir werden auch die positiven und negativen Auswirkungen untersuchen, die das Fracking für die Umwelt und die Gemeinden bringen kann, und gleichzeitig einen Blick in die Zukunft des Frackings werfen.

Fracking in die Tiefe

Ingenieure auf der Bohrplattform der Fracking-Anlage des Cuadrilla-Schiefers am 7. Oktober 2012 in Preston, Lancashire, England. Fracking wurde für zwei kleinere Erdbeben in der Umgebung verantwortlich gemacht.

Ingenieure auf der Bohrplattform der Fracking-Anlage des Cuadrilla-Schiefers am 7. Oktober 2012 in Preston, Lancashire, England. Fracking wurde für zwei kleinere Erdbeben in der Umgebung verantwortlich gemacht.

Um zu verstehen, warum Fracking entwickelt wurde, stellen Sie sich einen traditionellen Bohrvorgang vor. Ein Brunnen funktioniert großartig, wenn wir einen großen Pool an Gas oder Wasser unterirdisch erschließen, wodurch wir die Ressource aus dem Reservoir aufpumpen können. Aber wenn die Ressource, die wir einfangen möchten, fest in den Poren von Schiefer gefangen ist, wie lassen wir sie los und bringen sie an die Oberfläche?

Es beginnt ziemlich ähnlich: Ein tiefer Brunnen wird gebohrt. Chesapeake Energy schätzt, dass die durchschnittliche Tiefe seiner Brunnen 2347 Meter (etwa sechs gestapelte Empire State Buildings) beträgt (Quelle: Chesapeake Energy). Die Colorado Oil and Gas Association gibt den Durchmesser des Lochs bei 31 cm (12,25 Zoll) an. Wenn das Bohrloch die rechte Tiefe erreicht, nimmt es eine Rechts- oder Linksdrehung (bezeichnet als Anstoßpunkt) und wird horizontal. Dieser horizontale Abschnitt kann sich über 1.000 bis 6.000 Fuß oder 305 bis 1.829 Meter erstrecken [Quelle: EPA].

Stahlgehäuse passt in die Bohrlochalias das Loch gebohrt. Der Stahl soll das Grundwasser und die Umgebung vor möglichen Leckagen während des hydraulischen Fracking schützen. Unten im horizontalen Abschnitt des Brunnens wird der Stahl mit einem Werkzeug durchbohrt, das den Stahl und den Zement des Brunnens durchdringen kann, um kleine Löcher zu schaffen, durch die Wasser oder winzige Partikel austreten können - ganz wie Ihr Küchensieb. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Wasserlösung (die wir später genauer untersuchen werden) unter extrem hohem Druck eingepumpt.

Wenn die Lösung die perforierten Punkte erreicht, ist die Flüssigkeit zu hoch, als dass das Gestein absorbiert werden könnte, und das Gestein bricht. Es dauert drei bis zehn Tage, bis der Bruch vollständig ist [Quelle: Halliburton]. Zusätze und Sand, die sich in der Wassermischung befinden, halten diese Risse offen, sodass das Gas (oder eine andere Ressource) entweichen und im zurückgepumpten Wasser an die Oberfläche gebracht und getrennt werden kann. Diese Ressourcen können jahrelang oder möglicherweise jahrzehntelang aus den Rissen fließen [Quelle: Energie in der Tiefe]. Das Abwasser wird gelagert und behandelt, in Injektionsschächte gepumpt oder recycelt. Es wird auch in Freiluftgruben gelagert oder auf Straßen verwendet [Quelle: NRDC].

Die Ausrüstung, die beim Fracking verwendet wird, ist (vorhersagbar) schwer. Denken Sie daran, dass geschätzte 200 Tanker benötigt werden, um 1 Million Gallonen (3,8 Millionen Liter) Wasser zu einem Brunnen zu bringen, und dass bei tieferen Schieferbetten 2 bis 10 Millionen Gallonen (7,6 bis 37,9 Millionen Liter) Wasser erforderlich sind. EarthWorks, ProPublica]. Allein Dutzende "Pump-Trucks" sind erforderlich, um die unter Druck stehende Lösung durch das Bohrloch zu schießen [Quelle: Energie in der Tiefe].

Bevor wir uns mit einigen Problemen beschäftigen, die mit dem hydraulischen Fracturing zusammenhängen, werfen wir einen Blick auf einige Gründe, warum die Leute so freaking aufgeregt sind.

Gasland

Der 2010 für den Oscar nominierte Dokumentarfilm "Gasland" erzählte die Bewohner, die in ihren Gemeinden von Fracking betroffen waren. Viele erinnern an das (buchstäblich) Brandbild eines Mannes, der sein Leitungswasser in Brand steckt - angeblich von Erdgas, das die Wasserversorgung kontaminiert. Beamte in Colorado stellten fest, dass das Leck eine natürlich vorkommende Methanreserve war, die in den Brunnen des Eigenheimbesitzers eingedrungen war und nicht auf Fracking zurückzuführen war.Es gab jedoch Fracking-Fälle, in denen Methan in die Wasserversorgung gelangte - und Gasunternehmen, die ihre Haftung anerkennen mussten und hohe Geldstrafen für ihre Nachlässigkeit zahlen mussten [Quelle: McGraw].

Gas auf

Wie Sie sich vorstellen können, gibt es einige ziemlich ernste Kritiker des Frackings. Bevor wir jedoch auf die Fallstricke der Operation eingehen, wollen wir einige der Vorteile ansprechen, die die Befürworter beschreiben.

Zu Beginn weisen viele darauf hin, dass das Fracking den Menschen eine Menge zugänglicher Ressourcen zur Verfügung stellt, die normalerweise in den Poren des Gesteins eingeschlossen sind.

Es gibt auch Umweltargumente: Statt viele Bohrlöcher zu bohren, wird ein Brunnen gebohrt, der horizontal abspritzt, was Vorteile in der Oberflächenlandschaft hat. Schätzungen zufolge müssen 90 Prozent der Erdgasbohrungen heute durch Fracking zugänglich sein [Quelle: Bateman]. Darüber hinaus wird argumentiert, dass Erdgas ein umweltfreundlicherer Kraftstoff als Öl oder Kohle ist, und das stimmt: Es verbrennt sauberer mit drastisch reduzierten Kohlendioxid-, Stickoxid- und Schwefeloxidemissionen [Quelle: EPA]. (Im nächsten Abschnitt werden wir einige Argumente gegen die "saubere" Natur des Frackings sehen.)

Unternehmen wie Chesapeake Energy und Halliburton weisen auch schnell darauf hin, dass die USA in jedem Fall, in dem sie ihre Abhängigkeit von ausländischem Öl reduzieren, für amerikanische Unternehmen und Verbraucher von Vorteil sind. Zweifellos hat das hydraulische Fracking erfolgreich US-amerikanisches Erdgas erhalten: In den letzten 60 Jahren haben die Amerikaner 1,1 Millionen Fracking-Operationen in Anspruch genommen, die ungefähr 600 Billionen Kubikfuß (fast 17 Billionen Kubikmeter) Erdgas erhalten haben [Quelle: Halliburton ].

Und wir können die Schaffung von Arbeitsplätzen und ihren Freund, den Umsatz, nicht vergessen. Das Umweltministerium des Staates New York schätzte, dass 17.6000 Arbeitsplätze geschaffen würden, wenn der Staat seine Türen für das Fracking wieder öffnete (2008 wurde ein Frackingverbot verhängt). [Quelle: Schaefer]. Fracking - und die Öl- und Bergbauindustrie im Allgemeinen - ist kein Tante-Emma-Betrieb. Darin steckt viel Geld, und das ist Motivation genug. Für Betreiber, die versehentlich Wasservorräte erschließen oder Liegenschaften mit Unfällen zerstören, kommt diese hohe Auszahlung jedoch nicht. Aus diesem Grund könnte man argumentieren, dass die Auszahlung die Betreiber tatsächlich dazu zwingt, sichere und ethische Praktiken zu befolgen [Quelle: Groundwater Protection Council].

Schieferregionen

Während in den USA große Erdgasreserven vorkommen, gibt es einige große Schwaden, die als bekannt sind Schieferregionen. Dazu gehören die Marcellus-Region (die Teile von Ohio, Pennsylvania, West Virginia, Maryland und New York umfasst), die Antrim-Shale-Region in Michigan und das Barnett-Shale-Feld in Texas.

Kein Bruchweg

Ein Demonstrant demonstriert am 25. Juli 2012 gegen Fracking außerhalb des kalifornischen EPA-Hauptquartiers. Dutzende Umweltaktivisten veranstalteten vor dem Hauptquartier eine

Ein Demonstrant demonstriert am 25. Juli 2012 gegen Fracking außerhalb des kalifornischen EPA-Hauptquartiers. Dutzende Umweltaktivisten veranstalteten vor dem Hauptquartier eine "Stop Fracking With California" -Demonstration.

Bisher haben wir nur die Logistik und die Vorteile des Hydraulic Fracturing besprochen. Aber Fracking ist in puncto Sicherheit kein absoluter Knaller. Für so ziemlich jedes Argument, das wir im letzten Abschnitt zum Fracking vorgebracht haben, gibt es einen ziemlich virulenten Counter.

Zum einen ist Fracking immer noch ein Hardcore-Mining-Vorgang. Das bedeutet, dass Bohrungen - und die LKWs, Pumpen, Transporte und Lagerbehälter - sowie die dazugehörige Infrastruktur noch vor Ort vorhanden sein werden. Obwohl die Gasunternehmen den Anschein haben, Erdgas auf Ackerland zu finden, wäre ein Glücksfall für die Bauern, die in Schwierigkeiten geraten sind, aber es gibt auch Probleme, dass Pipelines Schäden an den Feldfrüchten verursachen und die Straßen zerstören [Quelle: Schaefer].

Eine der größten Beschwerden über Fracking ist nicht die Handlung selbst, sondern die Flüssigkeit, die in den Brunnen gepumpt wird, um Frakturen zu verursachen. Chemische Zusatzstoffe machen 0,5 bis 2,0 Prozent des Sand-Wasser-Gemisches aus [Quelle: EarthWorks]. Zu den Zusatzstoffen gehören Säuren, um Mineralien aufzulösen, Chemikalien, die in Reinigungsmitteln, Desinfektionsmitteln und Haushaltsreinigern enthalten sind [Quelle: McGraw]. Denken Sie daran, dass Millionen von Gallonen des Materials verwendet werden. 4 Millionen Gallonen (15 Millionen Liter) Fracking-Flüssigkeit würden dann 300 Tonnen chemische Zusätze entsprechen [Quelle: EarthWorks]. Eine große Sorge ist, dass diese Flüssigkeiten im Boden bleiben und in Boden und Grundwasser gelangen. (Ganz zu schweigen von der Möglichkeit von Oberflächenverschüttungen.)

Nach dem Bruch gibt es weitere Bedenken. Die winzigen Risse können sich weit ausbreiten, was bedeutet, dass sie technisch in eine Wasserversorgung geraten könnten. (Obwohl dies noch nicht dokumentiert ist, werden mögliche Fälle untersucht [Quelle: McGraw]). Das bedeutet, dass Öl oder Erdgas in das Trinkwasser gelangen können.

Es gibt auch das Problem der enormen Abwässermengen. Milliarden Liter Abwasser müssen jährlich entsorgt werden. Das bedeutet oft eine Behandlung in lokalen Abwasseranlagen - mit anschließender Freisetzung in das Oberflächenwasser [Quelle: NRDC]. Einige verdampfen auch von den flüchtigeren Chemikalien in der Verbindung, was bedeutet, dass bei aller Rede von "sauberem Verbrennen von Erdgas" Bedenken hinsichtlich der Luftverschmutzung bestehen, wenn es darum geht, das Gas abzubauen (ganz zu schweigen von Tankern, Lastwagen und Ausrüstung) sind auf der Straße, was die Umweltverschmutzung nicht fördert) [Quelle: EarthWorks].

Und eines der Probleme, die wir im nächsten Kapitel untersuchen werden, ist, dass sich niemand sicher ist, wie schädlich das alles ist.

Zukunft des Frackings

Erdgas hat in der jüngsten US-Energiestrategie eine große Rolle gespielt, und Fracking ist ein großer Teil davon.

Erdgas hat in der jüngsten US-Energiestrategie eine große Rolle gespielt, und Fracking ist ein großer Teil davon.

Obwohl es seit Mitte des 19. Jahrhunderts einen vereinfachten Einsatz von Fracking gibt, hat sich die Fracking-Technologie erst in den letzten zwei Jahrzehnten so entwickelt, dass ein wirtschaftlicher, kommerzieller Maßstab erreicht werden konnte. Wir dürfen nicht vergessen, dass das Erdgas der USA zu über 90 Prozent aus heimischen Quellen stammt. Obwohl die USA nicht über die gleichen Reserven verfügen wie die ölreichen Länder des Nahen Ostens, verfügen sie über genügend Energie, um jedes mit Erdgas betriebene Gerät für die nächsten 20 Jahre zu betreiben [Quelle: McGraw].

Da das Fracking für Schiefergas ein solch neues Unternehmen ist, beklagen Kritiker den Mangel an Forschung und intensiver wissenschaftlicher Forschung, dass (nach allen Berichten) solche berauschenden Dinge begleiten sollten. Es werden jedoch Forschungen durchgeführt, die beiden Seiten des Themas mehr Nuance verleihen. Eine Behauptung, die kürzlich aufkam, ist, dass Fracking eine solche Volatilität unter der Erde verursacht, dass Erdbeben durch den enormen Druck des eingespeisten Wassers entstehen. Der National Research Council konnte keine Beweise finden, um die Behauptung zu stützen, aber nicht rauskommen noch bohren: Die Gruppe stellte fest, dass das Wasser, das aus den Brunnen in Lagertanks geschossen wurde, mit kleinen Erdbeben verbunden war [Quelle: Associated Press]. Es gab also Erdbeben, aber ihre Ursache war anders als vorhergesagt.

Es ist schwer zu leugnen - im Guten wie im Schlechten -, dass Fracking die Bergbauindustrie revolutioniert hat. In den USA ist die Ölproduktion aufgrund von Fracking gestiegen. Bis zum Jahr 2013 sollen die USA pro Tag 11,4 Millionen Barrel Öl produzieren, was mit den führenden 11,6 Millionen Barrel Saudi-Arabiens konkurrieren kann [Quelle: Associated Press]. Exxon Mobil Corp. und Chesapeake Energy gehen davon aus, dass sie bis 2020 Zehntausende weitere Bohrungen durchführen werden, und die nationalen Auswirkungen haben dazu geführt, dass sich das US-Energieministerium stärker an der Untersuchung von Verfahren und Sicherheit beteiligt [Quelle: Kirkland and ClimateWire].

Auch schwer zu widersprechen? Sicherstellen, dass die beim Fracking verwendeten chemischen Verbindungen und Praktiken für diejenigen sicher sind, die in den betroffenen Gebieten arbeiten und leben. Führungskräfte von Halliburton machten 2011 Schlagzeilen, als einer von ihnen Fracking-Flüssigkeit trank, um seine Sicherheit zu beweisen. Und obwohl es sich dumm anhört, können Sie dem Unternehmen die Anerkennung dafür geben, dass es tatsächlich die Zusammensetzung der Fracking-Flüssigkeit geändert hat, sodass das Material aus der Lebensmittelindustrie stammt (Quelle: Tsai). Die neue CleanStim-Fracking-Flüssigkeit verspricht ein geringeres Risiko für chemische Einflüsse und bildet zusammen mit den neuen Ressourcen für die Wasseraufbereitung und den Abbau von Bakterien die neue CleanSuite-Technologie, von der Halliburton hofft, dass sie die Fracking-Bedenken in Bezug auf Gesundheit und Umwelt lindern wird (Quelle: Halliburton).

Klingt gut und gut, aber es ist nicht zu leugnen, dass es viel mehr Forschung braucht, um alle davon zu überzeugen, dass Fracking sicher ist.

Anmerkung des Autors: Wie Fracking funktioniert

Es ist schwer zu sagen "Ja, aber..." zu jeder Seite der Fracking-Debatte. Hilft es dem US-Vertrauen in ausländisches Öl? Ja, aber es hat noch keine Erfolgsgeschichte im Umweltbereich. Haben die Tonnen von chemischen Zusätzen, die in den Boden gedrückt werden, das Risiko einer Kontamination? Ja, aber die Energieunternehmen wollen diese Zusätze sicher machen. Es scheint mir, dass jeder, der sich seiner oder ihrer harten Position beim Fracking sicher ist, wahrscheinlich nicht einräumt, wie nuanciert das Thema ist. Das Beste, was Sie tun können, ist auf dem Laufenden zu bleiben, indem Sie neue Entwicklungen lesen und erforschen, da Fracking in unseren Communities eingeführt wird.


Videoergänzungsan: ExxonMobil Germany: Wie funktioniert Hydraulic Fracturing?.




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