Was ist die Formel von Erdgas?
Die Frage „Was ist die chemische Formel von Erdgas?” scheint einfach. Die schnelle Antwort, die man oft hört, ist CH4. Das ist die Summenformel für Methan. Diese Antwort ist zwar korrekt, aber unvollständig und irreführend.
Methan (CH4) ist zwar der Hauptbestandteil von Erdgas, aber Erdgas ist kein reiner chemischer Stoff. Es ist ein natürlicher Energieträger, ein Gasgemisch, das aus den Tiefen der Erde stammt. Es ist einer der fossilen Brennstoffe, die vor Millionen von Jahren unter Luftabschluss am Meeresboden entstanden sind.
Die wahre chemische Zusammensetzung ist weitaus komplexer und variiert stark je nach Lagerstätte. Diese Variabilität hat direkte Auswirkungen auf den Energiegehalt (Heizwert), die Art der Abrechnung (Gasverbrauch in Kubikmeter vs. Kilowattstunden) und die technischen Herausforderungen bei der Nutzung, z. B. bei der Stromerzeugung.
Der Hauptbestandteil: Methan (CH4) – Die Basis der Alkanen
Der Hauptbestandteil (meist 80-99 %) von Erdgas ist Methan (CH4). In der organischen Chemie ist Methan der einfachste Kohlenwasserstoff.
Seine Summenformel CH4 bedeutet, dass sein Molekül aus einem einzigen Kohlenstoffatom (C) besteht, das von vier Wasserstoffatomen (H) umgeben ist.
Es ist ein farb-, geruchloses und hochentzündliches brennbares Gas (Brenngas). Es ist der erste und einfachste Stoff in der chemischen Reihe der Alkanen.
Die chemische Zusammensetzung: Ein „Cocktail“ aus Kohlenwasserstoffen
Die chemische Zusammensetzung von Erdgas, wie es aus dem Meeresboden (z. B. der Nordsee) gefördert wird, ist nie reines CH4. Es ist ein Gasgemisch, das neben Methan weitere Kohlenwasserstoffe (die Alkanen-Reihe) enthält:
- Ethan (C2H6): Oft der zweitgrößte Anteil, ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie.
- Propan (C3H8): Wird oft abgetrennt und als Flüssiggas (LPG) verkauft.
- Butan (C4H10): Ebenfalls ein Bestandteil von Flüssiggas.
- Pentan (C5H12) und höhere Alkane: Diese „nassen“ Bestandteile erhöhen den Energiegehalt, können aber in Gasleitungen kondensieren.
Hinzu kommen nicht brennbare Gase, die den Heizwert mindern:
- Kohlendioxid (CO₂) oder Kohlenstoffdioxid: Ein Treibhausgas, das oft natürlich im Erdgas vorkommt.
- Stickstoff (N2): Ein Inertgas, das ebenfalls den Methangehalt reduziert.
Praxis-Auswirkung: H-Gas vs. L-Gas – Die Formel ist nicht gleich
Diese variable Zusammensetzung ist der Grund, warum in Deutschland und Europa zwischen zwei Hauptgasarten unterschieden wird, die nicht dieselbe „Formel“ haben:
H-Gas („High-Calorific Gas”)
- Zusammensetzung: Hoher Methangehalt (ca. 90–99 %), geringe Anteile an Stickstoff/CO₂.
- Energiegehalt: Hoher Heizwert (ca. 11 kWh/m³).
- Herkunft: Typisch für Gas aus Russland und Norwegen (Nordsee).
L-Gas („Low-Calorific Gas”)
- Zusammensetzung: Geringerer Methangehalt (ca. 80–87 %), hoher Anteil an Kohlendioxid oder Stickstoff.
- Energiegehalt: Niedrigerer Heizwert (ca. 8–9 kWh/m³).
- Herkunft: Typisch für Gas aus den Niederlanden.
Sonderfälle der Formel: Aggregatzustand von LNG und CNG
Die „Formel“ CH4 ändert sich nicht, aber der Aggregatzustand schon. Dies ist entscheidend für den Transport von große Mengen Erdgas.
- LNG (Liquefied Natural Gas): Dies ist verflüssigtes Erdgas. Es wird auf ca. -162°C abgekühlt (unter seinen Siedepunkt), wodurch es flüssig wird und sein Volumen um das 600-fache reduziert.
- CNG (Compressed Natural Gas): Dies ist komprimiertes Erdgas. Für die Nutzung in Fahrzeugen wird das brennbare Gas unter hohem Druck (ca. 200 bar) in Tanks gepresst, bleibt aber gasförmig.
- Methanhydrat: Dies ist kein Energieträger im klassischen Sinne. Es ist eine feste, eisähnliche Substanz am Meeresboden, bei der Methan-Moleküle unter hohem Druck und bei niedrigen Temperaturen in einer Wasserstruktur gefangen sind.
Von der Formel zur Abrechnung: Kubikmeter, Brennwert & Zustandszahl
Da die Formel von Erdgas nicht einheitlich ist, kann der Gasverbrauch nicht fair in Kubikmetern (m³) abgerechnet werden – ein Kubikmeter H-Gas enthält mehr Energie als ein Kubikmeter L-Gas.
Deshalb wird Ihr Gasverbrauch vom Gaszähler zwar in m³ gemessen, aber in Kilowattstunden (kWh) abgerechnet. Dafür sind zwei Faktoren (der „Umrechnungsfaktor“) entscheidend:
- Der Brennwert: Dieser Wert (in kWh/m³) gibt den exakten Energiegehalt des Gases an, das in Ihrem lokalen Netz fließt. Er berücksichtigt, im Gegensatz zum Heizwert, auch die Energie, die im Wasserdampf (der bei der Verbrennung entsteht) gebunden ist.
- Die Zustandszahl: Erdgas dehnt sich bei Wärme aus und zieht sich bei Kälte zusammen. Die Zustandszahl korrigiert das gemessene Volumen (am Gaszähler) auf einen Normzustand (0°C, 1 bar Druck), um den Gasverbrauch vergleichbar zu machen.
Die Abrechnungs-Formel: Volumen (m³) x Zustandszahl x Brennwert (kWh/m³) = Ihr Verbrauch in kWh. Der Gaspreis wird dann pro kWh berechnet.
Das PowerUP-Problem: Was eine variable Formel für Gasmotoren bedeutet
Die chemische Zusammensetzung von Erdgas war schon immer variabel (H-Gas vs. L-Gas). Doch durch die neue Gas-Realität in Deutschland – ein Mix aus Norwegen-Gas, LNG-Lieferungen aus aller Welt und eingespeistem Biogas – schwankt die Gasqualität im Erdgasnetz stärker als je zuvor.
Für Betreiber von Gasmotoren (z. B. zur Stromerzeugung) ist das ein massives Problem. Denn ein Motor ist auf eine stabile „Formel“ (einen stabilen Heizwert und Methangehalt) eingestellt. Wenn die Qualität des Brenngases schwankt, führt dies zu:
- Ineffizienter Verbrennung und Leistungsverlust.
- Erhöhten Emissionen (z. B. Treibhausgase wie unverbranntes Methan).
- Massivem Verschleiß durch Korrosion (durch Schwefelwasserstoff, der als Nebenprodukt im Gas sein kann) oder Verbrennungsstörungen.
Technologie ist unser Antrieb, Effizienz unser Fokus. PowerUP ist darauf spezialisiert, Gasmotoren für genau diese Realität (schwankende Kohlenwasserstoffe) zu rüsten.
Unsere Ersatzteile zeichnen sich durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit aus. Sie sichern die Rentabilität Ihrer Anlage – unabhängig von Schwankungen in der Gaszusammensetzung.
