Unter Fracking (Hydraulic Fracturing) versteht man eine Tiefenbohrtechnik, bei der bei einer Bohrung durch Einpressen einer Flüssigkeit („Frack-Fluid“) Risse erzeugt und stabilisiert werden. Durch dieses Verfahren wird die Gas- und Flüssigkeitsdurchlässigkeit in der Gesteinsschicht erhöht, so dass z.B. ein wirtschaftlicher Abbau von Bodenschätzen (z. B. Erdgas und Erdöl) möglich ist.
Diese sogenannten unkonventionelle Erdgas-Lagerstätten werden in Kohleflözgas- (Coalbed Methane, CBM), Schiefergas- (Shale Gas) und Tight Gas-Lagerstätten eingeteilt. Schiefergas bietet von den unkonventionell förderbaren Erdgasvorkommen die größten Ressourcen und findet sich in Deutschland vor allem in Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen.
Technik:
Gas, welches nicht durch die konventionellen Erdgasförderungen gefördert werden kann, befindet sich meist im sogenannten Muttergestein am Entstehungsort des Gases. Dort ist der Lagerstättendruck so gering, dass das Gas bei einer konventionellen Bohrung nicht frei herausströmen kann. Beim Fracking wird dieses Gas an die Erdoberfläche befördert.
Dabei wird Wasser mit beigemischten Chemikalien (Stützmittelflüssigkeit) in die mehrere hundert Meter tiefe Bohrung gedrückt. Die Verrohrung wird durch Zement abgedichtet.
Beim Fracking wird nach der Hauptbohrung, die erst vertikal und danach im Speichergestein horizontal verläuft, eine verdünnte Säure zur Säuberung des Bohrlochs eingeleitet. Danach folgt das Einpressen des Frack-Fluids mit hohem Druck. Dadurch wird das Gestein aufgebrochen (gefrackt). Nun wird die Stütz-Phase hinzugefügt. Das Stützmittel (meist Sand) verbleibt in den Rissen und stabilisiert diese. Ein Teil des Stützmittels bleibt häufig in der Bohrung zurück, so dass es mit Wasser in die Risse gespült werden muss. Danach wird dann das Frack-Fluid (sogenanntes Flowback) wieder zurückgepumpt, während der beigemischte Sand in den Rissen verbleibt, diese stützt und offen hält. Nun werden weitere Bohrungen durchgeführt, durch die dann das Gas nach oben fließt. Das Flowback (bestehend aus Frack-Fluid und Lagerstättenwasser) wird aufbereitet (Abtrennung von Kohlenwasserstoffen und Feststoffe, teilweise auch von Quecksilber und Schwefelwasserstoffen) und dann zumeist in Bohrlöchern verpresst oder wieder aufbereitet und wiederverwendet.
Der Unterschied zur konventionellen Erdgasförderung liegt somit in der Anzahl der Bohrungen und der sogenannten Stimulation (Einpressen von Fluiden in Bohrlochabschnitte).
Gefahren/Risiken
Fracking ist mit großen Umweltauswirkungen wie Lärm, Flächenverbrauch und –Versiegelung, Eingriffen in die Natur und Landschaften, Auswirkungen auf die Biodiversität stofflichen Emissionen, eine mögliche Kontamination der Böden und hohem Wasserverbrauch verbunden. Das beim Fracking benutzte Wasser ist zudem nach der Bohrung mit Chemikalien und Schadstoffen.
Ein großes Risiko ist die Gefährdung des Grundwassers. Das Grundwasserfließsystem ist komplex und lokal verschieden. Durch das Fracking könnte dieses Grundwasserfließsystem verändert werden (laut Meiners & Denneborg (2012) durch Horizontalbohrungen und/oder durch die beim Fracking entstehenden Risse).
Ein (Schad-)Stoffeintrag unmittelbar an der Erdoberfläche ist beim Transport/Lagerung der Frackfluiden (Auslaufen und Versickern von Schadstoffen) oder der Entsorgung des Flowbacks möglich (bei Unfällen, Störfällen oder durch unsachgemäßen Umgang). Dabei kann das Oberflächengrundwasser verschmutzt werden.
In den USA wurden Forschungen zur Verschmutzung des Oberflächenwassers durchgeführt. Dort wurde einerseits Oberflächenwasser in der Nähe von Bohrplätzen und Abwasser von Fracking-Bohrungen nach der Reinigung durch Kläranlagen untersucht. Die Chloridkonzentration war im Abwasser in vielen Fällen erhöht. Chlorid gilt als wassergefährdender Stoff. Gleichzeitig zeigte das Gutachten, dass die Konzentration von Schwebstoffen mit zunehmender Anzahl von Bohrplätzen im Wassergebiet ansteigt. Dies liegt daran, dass das Niederschlagswasser vom Bohrplatz ins Oberflächenwasser fließt. Eine zu hohe Konzentration an Schwebstoffen kann zusätzlich das Wasser belasten. (vgl. SCIENCE).
Auch die Luftbelastung spielt eine Rolle. Das im Flowback enthaltene Methan kann zwar separiert werden und z.B. dem Gasnetz zugeführt werden, doch es besteht auch die Möglichkeit, dass Methan durch undichte Zementierung oder Pipelines an die Oberfläche oder ins Grundwasser gelangt (entzündbares Wasser). Methan ist 25-mal so wirksam wie CO2 und trägt mit rund 20 % zum anthropogenen Treibhauseffekt bei.
Auch bei den Bohrungen können (Schad-)Stoffe (Frack-Fluide, Reaktionsprodukte, Gase) direkt beim Fracking oder auch einige Zeit nach der Bohrung in die Umgebung gelangen, durch z.B. ungenügende Abdichtung des Bohrlochs oder durch eine (korrosionsbedingte) defekte Zementierung/Casing. Zusätzlich ist es möglich, dass Frackfluide oder Gas durch Gesteinsschichten, Risse und/oder über einen Grundwasserleiter an die Erdoberfläche, ins Wasser oder die umliegenden Gesteinsschichten gelangen. Sowohl das Trinkwasser als auch das Oberflächenwasser und das Grundwasser könnten davon betroffen sein. Außerdem sind einige Bestandteile der Frackfluide als wassergefährdend, kanzerogen, mutagen und/oder reproduktionstoxisch eingestuft (vgl. Meiners & Denneborg: S. C10- C11). Laut Gutachten weisen die in Deutschland untersuchten bereits eingesetzten Frackfluide „hohe bzw. mittlere bis hohe human- und ökotoxikologische Gefährdungspotenziale“ (Meiners & Denneborg: C48) auf.
Bei der Methode des Frackings gibt es viele Wissensdefizite, z.B. bei der Langzeitsicherheit der Zementation. Außerdem gibt es keine ausreichenden Informationsquellen/-angaben zu den eingesetzten Chemikalien und ihren Wirkungen auf die Umwelt und den Menschen. Der Umgang mit dem Flowback, bestehend aus den Frack-Fluiden, Formationswasser (in Gesteinsporen gehaltenes Wasser) und Chemikalien, bietet weitere Unsicherheiten. Nur ein geringer Teil des injizierten Frack-Fluids gelangt mit dem Flowback wieder nach oben (Rosenwinkel et al. 2012, zit. nach Meiners & Denneborg: C51). Die Bestandteile des Flowbacks könnten sich im Boden chemisch transformieren bzw. abbauen und neue eventuell toxische Produkte herstellen. Doch auch hier gibt es große Wissenslücken.
Zusätzlich bereitet die Entsorgung des Flowbacks Schwierigkeiten. Das Verpressen des Flowbacks in den Untergrund ist bis jetzt mit nicht absehbaren Risiken verbunden (z.B. durch Undichtigkeiten könnte das belastete Wasser den Boden und Oberflächengewässer kontaminieren). Das Einleiten in Oberflächengewässer und in die Kanalisation wird kritisch gesehen und kann wegen der hohen Schadstoffkonzentration nur nach aufwendiger Aufbereitung erfolgen. Aus dem gleichen Grund kann das Flowback nicht für landwirtschaftliche Bewässerung verwendet werden. Auch eine Wiederverwertung für weitere Fracks, da die Frack-Fluide nur standortspezifisch eingesetzt werden können, oder eine Entsorgung über Verdunstung ist nicht möglich.
Durch die große Flächeninanspruchnahme bei der Erdgasgewinnung steht diese in Nutzungskonkurrenz zu Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Siedlungen, Natur und Erholungsgebieten (vgl. SRU 2013: S.33). Zudem kommt es durch den Flächenverbrauch, mögliche Schadstoffeinträge, Emissionen, Wasserentnahme, etc. zu Lebensraumverlusten und zu Biodiversitätsverlust.
Die genauen Gefahren/Risiken des Frackings sind durch das komplexe und regional stark variierende Gesteins- und Grundwassersystem bis heute nicht genau identifizierbar und müssten erst für jeden Bohrungsbereich und die umliegende Region analysiert werden. Doch auch Systemanalysen können nicht alle Gefahrenpotentiale ausschließen.
Clean-/Green-Fracking?
Eine Alternative zum Fracking mit umweltschädlichen Chemikalien soll das sogenannte Clean Fracking darstellen. Es gibt verschiedene Ansätze.
So z.B. die Entwicklung eines Frack-Fluids, das keine Umwelt- oder Wasserschäden verursacht. Dazu gibt es Versuche, in denen das 'Frack-Fluid' aus Wasser, Bauxit und Maisstärke besteht, so dass keine umweltschädlichen Chemikalien eingesetzt werden müssen. Das genutzte Wasser wird recycelt und für weitere Bohrungen benutzt (Nutzwasseraufbereitung). Die technische Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit dieser Methode werden allerdings in Frage gestellt.
Weitere Ansätze sind das Wasserstimulations-Konzept (es werden mithilfe hohen Wasserdrucks Risse erzeugt. Die Risse bleiben ohne Stützmitteleinsatz offen. Dies ist allerdings nur in bestimmten Gebieten möglich) oder die Nutzung von geliertem Flüssiggas (
LPG), welches hauptsächlich aus Propan (C3H8) besteht. Durch einen hohen Gasdruck werden Risse gebildet und Propan löst sich mit dem dort vorhandenen Erdgas. Diese Methode ist allerdings umstritten, da Propan zu den leicht entzündlichen Gasen zählt.
Auch beim Clean Fracking bleiben viele Risikopotenziale bestehen. Zwar werden die mit den Chemikalien verbundenen Gefährdungspotenziale verhindert, doch mögliche tiefgreifende Veränderungen des Grundwasserfließsystems sind trotzdem möglich (z.B. durch aufsteigendes oder entnommenes Formationswasser und durch entstehende Austragspfade für Formationswasser und Gase). Ob Clean Fracking eine Alternative zu dem konventionellen Fracking darstellen kann, wird aus Wirtschaftlichkeits-, Umwelt- und Machbarkeitsgründen angezweifelt.
Andere Einsatzgebiete des Frackings
Fracking wird nicht nur zur Erdgasförderung eingesetzt, sondern auch bei der Wassergewinnung, bei der In-situ-Messung von Gebirgsspannungen und bei der Geothermie.
Bei diesen Einsatzgebieten wird als Frack-Fluid nur Wasser verwendet, so dass keine direkte Gefährdung des Grund-/Oberflächenwassers besteht.
Die Gebiete/Regionen, in denen Fracking zur Gewinnung von Erdgas genutzt werden soll, liegen größtenteils in den gleichen Regionen wie die Geothermie-Nutzung und stehen somit in Konkurrenz zu dieser. In diesem Konfliktfeld wird gefordert, dass man die Geothermie, die zu den Erneuerbaren Energien gezählt wird, der Erdgasförderung vorgezogen wird.
USA:
In über 34 Staaten wird inzwischen Fracking zur Erdgasförderung angewendet. Seit Anfang der 2000er Jahre wird in den USA verstärkt Erdgas mittels Fracking gefördert, so dass die USA heute der größte Anwender von Frackingzur Erdgasförderung sind. Weltweit werden die größten Schiefergasvorkommen in den USA (25%) und China (20%) vermutet (Vgl. SRU:S.12). Der Fracking-Boom in den USA hat die Vereinigten Staaten importunabhängiger gemacht und den Erdgaspreis durch das Überangebot von Erdgas gesenkt. Das niedrige Preisniveau wird aber wohl laut Prognosen nicht dauerhaft sein (vgl. SRU S.13). Derweil werden Auswirkungen auf die Umwelt durch das Fracking immer deutlicher (vgl. Fox 2010 / SCIENCE 2013)
Deutschland:
In Deutschland wird das Vorkommen von förderbarem Schiefererdgas auf 0,7 bis 2,3 Bill m3 geschätzt (vgl. BGR 2012). Dies würde etwa für eine Erdgasversorgung von 8 bis 27 Jahre reichen (vgl. SRU 2013: S.12). Zudem wird die Menge des tatsächlich förderbaren Erdgases noch durch die Bohrungsverbote in und in der Nähe von Wasserschutzgebieten, Nationalparke und Naturschutzgebieten vermindert. Eine tatsächliche Potentialabschätzung der Schiefergasförderung ist bis heute nicht möglich.
Trotzdem fordern Energieunternehmen und einige Politiker, dass man auch in Deutschland Fracking zur Erdgasförderung anwenden sollte. Erdgas ist für die Energieversorgung in Deutschland in dem Maße interessant, da sie Deutschland unabhängiger von Erdgasimporten machen könnte. Zudem sind Erdgaskraftwerke flexibel einsetzbar (gut für die dezentrale Energieversorgung) und bei der Energieversorgung durch Erdgas wird weniger CO2 ausgestoßen als bei einer Energieversorgung durch Kohle (Erdgas hat von den Fossilien Energieträgern die beste CO2-Bilanz). Dies ist für Schiefergas allerdings noch nicht bestätigt bzw. umstritten und technologieabhängig (vgl. SRU 2013: S.36). Man bezeichnet Erdgas als Brückentechnologie zur Energieversorgung mit erneuerbaren Energien.
Zur Erprobung der Anwendung von Fracking in Deutschland wurden bisher über 300 bekannte Fracks durchgeführt (Vgl. Meiners & Denneborg: S. A72). Eindeutige Zahlen sind nicht bekannt. Potenzielle Gebiete, wo teilweise schon Frackings durchgeführt werden/wurden bzw. Erdgas in Zukunft gefördert werden könnte, sind Norddeutschland, Teile Bayerns und Baden-Württembergs. Trotz der großen Gefährdungspotentiale ist Fracking in Deutschland nicht verboten, obwohl viele deutsche Bundesländer sich für ein Verbot aussprechen, verpasste die deutsche Bundesregierung 2013 die Chance durch eine Gesetzesänderung zu ein Moratorium zu veranlassen, bis die Risiken der Bohrungen genauer bekannt sind. Auch die geforderten strengeren Auflagen für Bohrungen - verbunden mit einer Umweltverträglichkeitsprüfung – wurden nicht verabschiedet. Momentan ist es noch möglich, dass Erkundungsbohrungen und Frackingbohrungen auch ohne Umweltverträglichkeitsprüfung durchgeführt werden (geregelt nach dem überholungsbedürftigen Bergrecht). In Frankreich ist Fracking seit 2011 verboten.
Im Mai 2013 kündigte EU-Energiekommissar Günther Oettinger an, dass er auf EU-Ebene eine Regelung für das Fracking anstrebe. Dabei fordert Oettinger eine Risiko-Chancen-Abwägung und somit auch, dass man Probebohrungen in Deutschland durchführe, um Erfahrungen und Informationen über die Umweltauswirkungen und Kosten zu erhalten. Oettinger meint, dass Deutschland das Potenzial der Erdgasförderung nicht ignorieren solle. Umweltorganisationen dagegen kritisieren nicht nur die unabsehbaren und nur schwer einschätzbaren Risiken, sondern das die Konzentration auf Fracking auch eine Konkurrenz zu den Erneuerbaren Energien und einen Rückschritt für den Ausbau der Energiewende bedeuten würde. Auch Klimaschutz und Effizienzmaßnahmen könnten durch sinkende Preise für fossile Energieträger (u.a. Kohle) gebremst werden (hervorgerufen durch die Schiefergasförderung). Da in Deutschland nur geringe förderbare Erdgasvorkommen vorhanden und die Förderkosten höher als in Amerika sind, wird zudem der Einfluss der Schiefergasproduktion auf die Erdgaspreise oder eine Versorgungssicherheit angezweifelt. Der SRU (2013) ist der Auffassung, dass die Gewinnung von Schiefergas aus energiepolitischen Grünen nicht förderungswürdig ist (leistet keinen Beitrag zur Energiewende). Außerdem ist es zu kurz gedacht, wenn man auf geringere Energiepreise und eine Stärkung der Wirtschaft durch Fracking hofft. Wenn man die Zerstörung der Natur und die Umweltschäden in die Bilanz des Frackings mit einrechnen würde, lägen die Kosten für Fracking (auch für nachfolgende Generationen) um ein Vielfaches höher. Auch wenn Fracking nach ausreichender Forschung (z.B. analysieren der Standorte, Schließung der gravierenden Wissenslücken) eingesetzt werden kann, sollte und wird wahrscheinlich auch die Energiewende soweit fortgeschritten sein, dass Deutschland für seine Energieversorgung die Brückentechnologie und das gewonnene Erdgas kaum noch benötigen wird (Prognosen besagen, dass der Erdgasbedarf Deutschlands sich stark verringern wird; vgl. SRU 2013). Die Erdgasförderung durch Fracking ist somit nicht nachhaltig, da der potentielle Nutzen nicht die Risiken aufwiegt.
Siehe auch: Erdgas.
