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'''Synthetic Natural Gas''' bzw. '''Substitute Natural Gas''' (SNG) ist ein [[Erdgas]]substitut, das zum großen Teil aus [[Methan]] besteht und auf der Basis von [[Kohle]], vor allem [[Braunkohle]], oder [[Propan]], aber heute mittlerweile auch [[Wasserstoff]] über [[Synthesegas]] hergestellt wird. Um SNG ins Gasnetz einspeisen zu können, muss es in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften möglichst den Vorgaben entsprechen.

[[Biogas]] aus [[Nachwachsender Rohstoff|NaWaRo]]-[[Biogasanlage]]n gehört nicht zu der Gruppe synthetischer Naturgase, weil es auf Basis eines [[Methanogenese|natürlichen Prozesses]] entsteht.

== Geschichte ==
Verfahren zur Herstellung von SNG aus Kohle wurden bereits 1902 entwickelt<ref name="Kaltschmitt">''SNG-Synthese.'' In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): ''Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren.'' Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-85094-6, S. 664–665.</ref> und während der [[Ölkrise]] in den 1970er Jahren zur Industriereife gebracht. Diese Anstrengung entstammte der Angst, dass erreichbare Quellen für [[Erdgas]] nicht für eine dauerhafte Versorgung der Industrienationen ausreichen könnten.<ref name="Ullmann">Heinz Hiller et al.: ''Gas Production.'' In: ''[[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]]'', Wiley-VCH, Weinheim 2005, {{DOI|10.1002/14356007.a12_169.pub2}}.</ref> Erdgas stellte zu diesem Zeitpunkt den Hauptteil der Rohstoffversorgung für die Energieerzeugung und sollte durch günstig verfügbare Kohle ersetzt werden. 1984 startete ein erstes Werk mit einer Tagesproduktion von 3,9 Mio. m<sup>3</sup> SNG in [[North Dakota]] (Great Plains Synfuels Plant) die Produktion auf der Basis von Braunkohle.<ref name="Ullmann" /> In dieser Anlage wird heute in 14 parallelen Vergasern SNG mit einer thermischen Leistung von je 150 MW produziert und [[Methanisierung|methanisiert]]. Die Gesamtproduktion beträgt etwa 15 TWh/a. Weitere Anlagen wurden aufgrund der hohen Investitionskosten und neuer Funde von Erdgasquellen nicht aufgebaut.<ref name="Ullmann" />

Vorwiegend in der Entwicklung und Erprobung befindet sich die Erzeugung von SNG aus der [[Holzvergasung]].

Durch die drohende Erdgasmangel-Lage, verursacht durch Liefereinschränkungen im Kontext des [[Russisch-Ukrainischer Krieg|Russisch-Ukrainischen Kriegs]], wird der Ersatz von Erdgas durch Gasgemische aus Propan/Luft oder Propan/Butan/Luft auf breiter Basis implementiert. SNG/Luft-Mischsysteme können ein Gas mit fast ähnlichen Eigenschaften wie Erdgas erzeugen, das dann in das bestehende Werks-Erdgas-Netz eingespeist wird, so dass die vorhandene Ausrüstung nicht modifiziert werden muss.

== Technik ==
Synthetic Natural Gas auf der Basis von Braunkohle wird über eine [[Kohlevergasung]] und auf der Basis von Biomasse über eine [[Biomassevergasung]] zu [[Synthesegas]] produziert. In beiden Fällen wird das entstehende Synthesegas nach einer Reinigung von Partikeln, Kohlendioxidanteilen und Schwefel- und Chlorverbindungen einer anschließenden [[Sabatier-Reaktion|Methanisierung]] zugeführt. Es folgt im weitesten Sinne der [[Fischer-Tropsch-Synthese]]. Diese erfolgt [[exotherm]] und findet bei Temperaturen von 300 bis 450 °C und einem Druck zwischen einem und fünf [[Bar (Einheit)|bar]] in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators statt. Dabei laufen die folgenden Reaktionen ab:<ref name="Kaltschmitt" />

:<math>\mathrm{CO + 3H_2 \leftrightharpoons CH_4 + H_2O:\ \Delta H = -217\ kJ/mol}</math>

:<math>\mathrm{CO + H_2O \leftrightharpoons CO_2 + H_2:\ \Delta H = -40,9\ kJ/mol}</math>

Das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid kann bereits beim Eintritt in die Methanisierungsphase stark schwanken, wodurch die Gefahr der [[Kohlenstoff]]bildung über die [[Boudouard-Gleichgewicht]] besteht, dem durch erhöhte Wasserdampfgehalte entgegengesteuert werden kann. Das resultierende Gasgemisch enthält bis zu 50 % Kohlendioxid und muss für die Nutzung als SNG durch Abtrennung von Wasserstoff und Kohlendioxid weiter aufbereitet werden.

SNG auf Basis von [[Propan]] und/oder [[Butan]] wird üblicherweise durch [[Flüssiggas]]-Verdampfung und anschließende Gas-Mischung mit [[Druckluft|komprimierter Luft]] erzeugt. Dabei wird zunächst das Flüssiggas durch ein oder mehrere Warmwasser-Wärmetauscher oder elektrisch beheizte [[Verdampfer (Verfahrenstechnik)|Verdampfer]]-Anlagen in die [[Gas]]phase überführt. Nach der Mitteldruckreglelung erzeugt die Gas-/Luft-Mischanlage<ref>{{Internetquelle |autor=Alexander C. Hanf |url=https://www.lt-gasetechnik.de/2022/05/11/erdgas-substitution-stoerungen-in-der-erdgasversorgung-ueberbruecken-gasmischung-propan-luft-oder-cng-lpg-butan-mit-luft/ |titel=Erdgas-Substitution |hrsg=LT GASETECHNIK |datum=30.06.2022 |sprache=de |abruf=03.07.2022}}</ref> in angepasster Leistung das nach [[Wobbe-Index]] oder Heizwert eingestellte SNG und regelt das Gasgemisch auf den Werksnetz-Druck. Das typisches Propan-Luft-System besteht aus LKW-Entladestation, Flüssiggas-Lageranlage, Gas-Verdampfer, Transferpumpe, Propan-Luft-Gasmischer, Luftkompressor und Systemsteuerung. Angepasste Redundanzen erhöhen die Ausfallsicherheit. Prinzip und technischer Aufbau der [[Gasgemisch|Gasmischanlage]] bestimmen

* die Qualität der Gasmischung (von ±0,2 Vol.% beim Einsatz von [[Regelventil]]en bis ±5,0 Vol.% Genauigkeit beim Einsatz eines Proportionalregelventils),
* die Geschwindigkeit der SNG-Verfügbarkeit (Regelventile < 5 Sekunden; Proportionalregelventil > 10 Minuten),
* die Sicherheit (Differenzdrucküberwachung, Überwachung durch SIL-Sauerstoff-Analyse, Wobbe-Indikator).

== Nutzung ==
Während Synthetic Natural Gas auf der Basis von Braunkohle in den USA bereits seit langer Zeit produziert und in das [[Erdgasnetz]] eingespeist wird, ist dies bei SNG aus Biomassevergasung bislang nicht der Fall. Hier existieren nur Demonstrationsanlagen wie bsp. in [[Güssing]], wo das entstehende Synthesegas allerdings vor allem der direkten thermischen Nutzung zugeführt wird.

Aufbereitetes SNG muss ebenso wie aus [[Biogas]] gewonnenes Biomethan dem Erdgas weitestgehend entsprechen, um als Substitut genutzt werden zu können (siehe [[Biomethan#Nutzung]]). Das in North Dakota produzierte SNG hat folgende Zusammensetzung: 96,3 % Methan, 0,02 % Kohlenmonoxid, 1,38 % Wasserstoff, 1,1 % Stickstoff und Argon und 1,2 % Kohlendioxid.<ref name="Ullmann" />

Propan-Luft-Systeme werden derzeit überwiegend zur Vorsorge als Backup-Versorgung installiert. Bei Verfügbarkeit hat Erdgas in Preis und Verfügbarkeit Vorteile.

=== Speicherung von Wind- und Sonnenenergie im Erdgasnetz ===
{{Hauptartikel|Power-to-Gas}}
Im Jahr 2010 veröffentlichte das [[Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik]] (IWES) die Idee, die unregelmäßig anfallende [[Windenergie|Wind-]] und [[Sonnenenergie]] im [[Erdgas]]netz mit Hilfe von SNG zu speichern. Dazu wird Wasserstoff auf elektrolytischem Wege erzeugt, der dann „in Verbindung mit [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] (z. B. aus der Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen oder aus der Aufbereitung von Biogas) in einer Methanisierungseinheit zu SNG konvertiert und im Erdgasnetz gespeichert wird.“<ref>{{cite web|title=SNG-Erzeugung|url=http://www.zsw-bw.de/index.php?id=54|accessdate=2010-05-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20130422095310/http://www.zsw-bw.de/index.php?id=54|archive-date=2013-04-22}}</ref>

Im Jahr 2013 wurde eine Anlage mit sechs Megawatt Leistung in Betrieb genommen.<ref>{{Webarchiv|url=http://etogas.com/fileadmin/documents/news/Pressemitteilung_DE/pi-2013-ETOGAS-EinweihungWerlte.pdf |wayback=20160407041417 |text=Archivierte Kopie }} (PDF; 29 kB) Einweihung Werlte.</ref>

Umgangssprachlich wird auf diese Weise gewonnenes Gas als „[[Windgas|Windgas“ oder „Solargas“]] bezeichnet.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Gas]]
[[Kategorie:Kohle]]
[[Kategorie:Biogenes Brenngas]]
[[Kategorie:Erdgaswirtschaft]]
[[Kategorie:Biokraftstoff]]

Synthetic Natural Gas - Versionsgeschichte

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