Gase (Autogas/LPG/­Flüssiggas, CNG/Erdgas, LNG/Flüssigerdgas)

Was sind Gase?

Gase sind Stoffe, die sich im gasförmigen Zustand befinden, d.h. einem Aggregatzustand der Materie, in dem sich die Moleküle in einem großen Abstand voneinander frei im Raum bewegen können und den verfügbaren Raum gleichmäßig ausfüllen (statistische Gleich­verteilung der Gasteilchen). Im Vergleich zum Festkörper oder zur Flüssigkeit nimmt die gleiche Masse als Gas unter Normalbedingun­gen den rund 1.000- bis 2.000-fachen Raum ein.

Die bekanntesten Arten von Gasen in der Energiebranche sind: 

Erdgas
Flüssiggas (LPG = Liquefied Petroleum Gas, auch als Autogas bekannt)
Flüssigerdgas (LNG = Liquefied Natural Gas)
komprimiertes Erdgas (CNG = Compressed Natural Gas)
Biogas (Bio-Methan, Bio-CNG)

Bestandteile dieser Gase je nach Gasart können (neben Kohlenwasserstoffen, Stickstoff, Kohlendioxid) u.a. Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propen (Propylen), Butan, Buten (Butylen), Isobutan (Methylpropan) und Isobuten (Methylpropen) sein. Die Substanz, die sich trockenes Erdgas nennt, besteht fast ausschließlich aus Methan. Hierbei handelt es sich um das normale und allgemein bekannte Gas bzw. Erdgas zum Heizen oder Erzeugen von elektrischer Leistung. Im Gegensatz zu trockenem Erdgas beinhaltet nasses Erdgas zusätzlich zu Methan noch eine Reihe gesättigter chemischer Verbindungen wie Ethan (C₂), Propan (C₃) und Butan (C₄). Nasse Erdgas­gemische können gasförmig sein oder Flüssigkeiten beinhalten. Diese Erdgas­kondensate (Natural Gas Liquids – NGLs) können in ihre einzelnen Bestandteile aufgebrochen und separat verkauft werden. So werden z.B. Propan und Butan häufig als Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas – LPG) zum Heizen, Kochen oder Beleuchten sowie als Kraftstoff vermarktet.

Einsatzbereiche von Gasen

Die Einsatzbereiche der Gase sind vielfältig – von der Betankung von Fahrzeugen und Schiffen über die Gewinnung von Strom und Wärme bis hin zu Kochzwecken und vielem mehr.

Aggregatzustände von Gasen

Der Aggregatzustand „gasförmig“ bildet sich aus der festen oder flüssigen Form durch die Zufuhr von Energie (Wärme), wobei einigen Elementen und Verbindungen bereits die Standardbedingungen einer Temperatur bei 20⁰C und einem Druck von 1 bar genügen, um gasförmig zu werden. Letztlich wird jedoch bei ausreichend hoher Temperatur jede Materie gasförmig. Folgende Übergänge der Aggregatzustände sind möglich:

• Flüssig zu gasförmig: oberhalb des Siedepunktes Verdampfung und unterhalb des Siedepunktes Verdunstung genannt
• Gasförmig zu flüssig (Kondensation)
• Direkter Übergang von fest zu gasförmig (Sublimation)
• Gasförmig zu fest (Resublimation)

Eigenschaften von Gasen

Gase weisen außerdem spezifische Eigen­schaften wie z.B. brennbar, oxidierend, giftig, selbstentzündlich oder korrosiv auf. Einige Gase besitzen auch mehrere dieser Eigen­schaften: Brennbare Gase haben mit Luft oder anderen oxidierenden Stoffen einen Zündbereich. Selbstentzündliche Gase haben eine Zündtemperatur unter 100⁰C; sie können sich im Gemisch mit Luft oder anderen oxidierenden Stoffen schon bei Raum­temperatur entzünden. Oxidierende Gase fördern die Verbrennung, sind aber selbst nicht brennbar. Korrosive Gase greifen viele Materialien, insbesondere Metalle an und wirken ätzend auf Haut und Schleimhäute. Giftige Gase können für den Menschen und Tiere nach Einatmen oder Resorption über die Haut stark gesundheitsschädlich oder sogar tödlich sein; einige Gase gelten außerdem als krebserregend oder fruchtschädigend und können Langzeitschäden für den Menschen und die Umwelt nach sich ziehen. Umwelt­gefährdende Gase können zudem die Ozonschicht beeinträchtigen und zur globalen Erwärmung beitragen.

Lagerung von Gasen

Das Lagern von Gasen muss mit besonderer Sorgfalt geschehen, da außer den spezifischen Eigenschaften der Stoffe auch der Druck beachtet werden muss. Der Druckbereich wird unterschieden in Niederdruck (Gasdruck bis 0,1 bar), Mitteldruck (Gasdruck bis 1 bar) und Hochdruck (Gasdruck über 1 bar). Um eine möglichst große Menge an Gas in einem Behälter speichern zu können, d.h. eine hohe Dichte zu erreichen, kann Gas stark komprimiert werden. Zur Lagerung bieten sich verschiedene Techniken/Behälter an: 

• Hochdruckspeicher (Druck von ca. 100 bar)
• Kugelgasbehälter (Auslegung bis zu 20 bar Gasdruck)
• Sauerstoff- und Stickstofftanks, oder Gasflaschen
• Volumenveränderliche, gasdichte Behälter (z.B. Scheiben- und Glockengasbehälter)
• Zylinderförmige Druckgasflaschen oder Druckgasbomben

Gesundheit, Arbeitsschutz, Sicherheit & Umweltschutz (HSSE) steht auch beim Umgang mit Gasen, Gasbehältern und Tanks an oberster Stelle, d.h. bei der Beförderung, Lagerung, Bereitstellung, Entleerung und Verwendung.

Stand: Januar 2020
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