Im Kampf gegen die globale Erwärmung ist Methan seit Jahren unter dem Radar geflogen Als Aktivisten und Wissenschaftler konzentrierten sie sich auf die Eindämmung der Kohlendioxidemissionen. Aber dieses geruchlose und farblose Gas ist in den ersten zwei Jahrzehnten nach seiner Freisetzung in die Atmosphäre etwa 80-mal wirksamer als CO2 und hat sich in den letzten Jahren an die Spitze der Klima-To-Do-Liste aller Menschen gesetzt.
Präsident Joe Biden erwägt, Methan für signifikante Reduzierungen herauszugreifen, während er sich darauf vorbereitet, ein ehrgeiziges Versprechen zur Reduzierung aller Treibhausgase zu enthüllen. Chinas im März angekündigter Fünfjahresplan enthielt die erste Zusage, das Gas einzudämmen. Die Vereinten Nationen und die Europäische Kommission gehen davon aus, dass sie im Laufe dieses Jahres ihr Internationales Observatorium für Methanemissionen öffentlich eröffnen werden, um die weltweiten Bemühungen zur Lösung dieses Problems zu beschleunigen.
Der Handlungsbedarf wurde Anfang dieses Monats deutlich, als die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration erklärte, der Anstieg der globalen atmosphärischen Methankonzentrationen im letzten Jahr sei der größte seit Bestehen – ein scharfer Kontrast zu dem durch Pandemien verursachten Rückgang der Kohlenstoffemissionen.
Eine der effektivsten Möglichkeiten, Methan einzuschränken, besteht darin, Energieunternehmen daran zu hindern, es freizusetzen. Es ist der Hauptbestandteil von Erdgas, und die Produzenten haben einen großen Anreiz, ihren Beitrag zu leisten. Undichtigkeiten an fehlerhaften Geräten sind sowohl Produktverschwendung als auch eine potenzielle Quelle für Reputationsschäden.
Für einige Ölunternehmen kann es weniger dringend sein, Emissionen einzudämmen, wenn sie ein Nebenprodukt des Produktionsprozesses sind.
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Die große Herausforderung bei der Eindämmung dieser Emissionen besteht jedoch darin, sie zunächst zu identifizieren.
Glücklicherweise haben Erkennungsgeräte einen langen Weg zurückgelegt, seit die Bediener Seife auf Rohre gesprüht oder eine Plane über Geräte geworfen haben, um nach Undichtigkeiten zu suchen. Mikrowellengroße Satelliten und mit Sensoren ausgestattete Autos gehören zu den vielen Innovationen, die eine neue Ära der Klimatransparenz versprechen.
PLATZ
Satelliten haben jahrelang große Methanfahnen entdeckt, aber bis vor kurzem waren die Bilder nur ein über einen weiten Bereich verteilter Klecks. Ein Durchbruch gelang im Oktober 2017, als die Europäische Weltraumorganisation den Sentinel-5-Vorläufer auf den Markt brachte. Diese Bemühungen ermöglichen verfeinerte Bilder, mit deren Hilfe die größten Lecks identifiziert werden können. Die ESA verteilt ihre Daten auch kostenlos und fördert so eine Konstellation von Startups, die die Ergebnisse analysieren.
Es gibt Lücken in den aktuellen Satellitenfähigkeiten, z. B. wenn Wolken vorhanden sind oder wenn Einrichtungen vor der Küste liegen. Dennoch sind weitere Fortschritte auf dem Weg, mit dem Versprechen einer immer größeren Granularität.
Sentinel-5-Vorläufer
Hergestellt von Airbus SE
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Der Satellit der ESA umkreist die Erde 16 Mal am Tag und beobachtet dabei die atmosphärischen Konzentrationen von Methan, Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid. Sentinel-5P-Beobachtungen wurden verwendet, um eine gigantische Methanfahne zu identifizieren, die im Mai letzten Jahres über Florida driftete und eine Untersuchung durch die US-Umweltschutzbehörde auslöste. Das Projekt generiert ungefähr 1 Terabyte Daten pro Tag, die es kostenlos weitergibt.
Erkennungsleistung
Etwa ein Sichtfeld von 2.600 Kilometern; 15 Teile pro Milliarde pro 5,5 km x 7 km Pixel
Kosten
240 Mio. EUR (283 Mio. USD)
Iris und Hugo
Hergestellt von GHGSat Inc.
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Die beiden Geräte, die nach den Kindern von Wissenschaftlern des Unternehmens benannt sind, umkreisen alle 15 Tage die Umlaufbahn und erzeugen feinkörnige Bilder, mit denen die Ursache von Lecks bis auf 75 Fuß identifiziert werden kann. Iris entdeckte 2019 in Turkmenistan eine massive Methanfahne aus der Energieinfrastruktur. Nachdem GHGSat den Alarm über diplomatische Kanäle ausgelöst hatte, wurde das Leck verstopft. Andere, die Hugo im Februar beobachtet hat, mögen noch andauern, aber die Bestätigung ist schwierig, weil es bewölkt war, sagt GHGSat-Gründer Stephane Germain. Die Möglichkeit, Leckagen aus einzelnen Bohrlöchern, Pipelines, Kohlengruben und sogar Deponien zu lokalisieren, kann für eine Reihe von Endnutzern einen Glücksfall darstellen. Anleger können beispielsweise anhand von GHGSat-Daten beurteilen, ob ein Betreiber die Umweltvorschriften einhält und die Rohstoffe ordnungsgemäß verwaltet.
Erkennungsleistung
Über ein 12 km² großes Sichtfeld; 18 ppb pro 25 mx 25 m Pixel
Kosten
“Single Millionen” Dollar pro Satellit, sagt Germain
MethaneSat
Hergestellt von MethaneSat LLC, einer Tochtergesellschaft des Environmental Defense Fund
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Der Start im Oktober 2022 ist die erste Mission, die die Leckrate aus der weltweiten Öl- und Gasförderung liefert. Die Daten werden es Investoren und Regierungen ermöglichen, Emissionen aus einer Reihe von Quellen im Laufe der Zeit zu verfolgen und zu vergleichen. EDF arbeitet bereits mit Harvard und dem Smithsonian Astrophysical Observatory zusammen, um die Daten in nahezu Echtzeit zu analysieren und der Öffentlichkeit zu präsentieren, um schnelle Maßnahmen zur Eindämmung von Lecks zu ergreifen. Ziel ist es, die Methanemissionen der Kohle- und Gasindustrie bis 2025 um 45% zu senken.
Erkennungsleistung
Mindestens 200 km Sichtfeld; so niedrig wie 2 ppb aus Bereichen von nur 100 m x 400 m
Kosten
88 Millionen US-Dollar
LUFT
Regierungsbehörden und unabhängige Forscher verwenden Flugzeuge und Drohnen, um Leckagen genauer als bei Satelliten zu suchen. Einige Öl- und Gasproduzenten verwenden sie, um die Häufigkeit von Erhebungen zu erhöhen, die ansonsten viel Zeit benötigen würden, um manuell oder mit am Auto montierten Geräten auszutreiben und zu inspizieren. Luftgetriebe sind zwar möglicherweise besser in der Lage, Lecks zu lokalisieren als fest installierte Geräte, haben jedoch Grenzen – die Überwachung kann nicht kontinuierlich durchgeführt werden, sodass zwischen den Überführungen Leckagen eitern können.
Shell-Avitas Drohnen- und KI-Entwicklungsprogramm
Hergestellt von Avitas, einem Unternehmen von Baker Hughes Co.
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Auf Drohnen montierte Infrarotkameras erfassen Bilder von Methanfahnen, die dann durch künstliche Intelligenz analysiert werden, um Problemstellen zu identifizieren. Im Januar teilte Avitas Royal Dutch Shell Plc, einem seiner Hauptkunden, mit, dass in seinen zentralen Produktionsstätten im Perm-Becken ein potenzielles Leck aus einer Luke auf einem Hochspeichertank festgestellt wurde. Diese Arten von Flecken sind schwer zu beurteilen, aber in diesem Fall konnte Shell sein Wartungsteam sofort einsetzen, um das Leck zu untersuchen und zu reparieren.
Erkennungsleistung
Kann in 15 Minuten 500 Morgen vermessen und möglicherweise 30 bis 50 Standorte pro Tag besuchen; kann Leckagen von nur 2 Standardkubikfuß pro Stunde auffangen
Kosten
50.000 bis 200.000 US-Dollar, abhängig von der Nutzlast
Airborne Visible-Infrared Imaging Spectrometer – Next Generation, auch bekannt als Aviris-NG
Hergestellt vom NASA Jet Propulsion Laboratory
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Ein Flugzeug wie ein King Air B200 transportiert das Spektrometer der nächsten Generation der NASA über eine Reihe von Standorten, von Öl- und Gasfeldern bis hin zu Ackerland. Im Rahmen der kalifornischen Methanuntersuchung, die 2018 endete, identifizierte das Flugzeug mehr als 550 Lecks – und stellte fest, dass nur 10% davon für den Großteil der Emissionen in der Untersuchung verantwortlich waren. Das gleiche System wurde auch verwendet, um den Landeisstand in Grönland und die Auswirkungen von Rauch aus Waldbränden auf Weinberge in Sonoma, Kalifornien, zu untersuchen.
Erkennungsleistung
1,8 km Sichtfeld bei einer Flughöhe von 3 km; 9 ppb pro 3 mx 3 m Pixel
Kosten
Mehr als 5 Millionen US-Dollar
LAND
Vor-Ort-Geräte eignen sich hervorragend, um einige der kleinsten Lecks zu erkennen, bis hin zu einem einzelnen fehlerhaften Ventil oder einer winzigen Rohrleitungspanne. Die Granularität ihrer Ergebnisse zeigt, wie wichtig es ist, flüchtiges Methan aufzudecken, um Informationen aus Raum, Luft und Land zu schichten. Energieunternehmen und Energieversorger gehören zu den Hauptnutzern dieser Ausrüstung. Die Offenlegung von Daten aus dieser Überwachung kann jedoch variieren, insbesondere da einige Betreiber aufgrund von Abweichungen in den Berichtsregeln Informationen privat halten können. Einige Umweltgruppen haben Handheld-Geräte erfolgreich zum Scannen von Öl- und Gasstandorten eingesetzt. Ihre Fähigkeit zur Überwachung dieser Standorte kann jedoch durch Einschränkungen beim Zugang zu Privateigentum beeinträchtigt werden.
Picarro fahrzeugbasierter Sensor
Hergestellt von Picarro Inc.
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Das System verwendet eine Technik, die als Hohlraum-Ring-Down-Spektroskopie bezeichnet wird, um das Vorhandensein von Methan zu erfassen. Picarro verwendet dann atmosphärische Modelle und Windmessungen, um den Ursprung eines Lecks zu bestimmen. Detektoren sind an Fahrzeugen montiert, die dann entlang von Pipeline-Verteilungsnetzen gefahren werden. Versorgungsunternehmen wie Pacific Gas & Electric in Kalifornien verwenden die Technologie von Picarro, um Freisetzungen in ihren Vertriebsnetzen zu identifizieren und zu stoppen. Der Ansatz wurde als Wegbereiter für Versorgungsunternehmen zur Einhaltung der Sicherheitsvorschriften entwickelt, wurde jedoch seitdem erweitert, um diffuse Emissionen zu quantifizieren.
Erkennungsleistung
Bis zu 150 Meter; so klein wie ein halber Kubikfuß pro Stunde
Kosten
Variiert je nach verwendeter Ausrüstung und Größe des Vertriebsnetzes. kann in den niedrigen 10er bis einigen 100er Dollar pro Messung pro Bohrloch liegen
Canary-X
Hergestellt von Project Canary
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Die solarbetriebenen Geräte werden an Bohrlochstandorten installiert, um ein Netzwerk zu erstellen, das zusammen mit der Analyse der lokalen Windgeschwindigkeit und des Luftdrucks die Quelle von überschüssigem Methan erkennen und lokalisieren kann. Jedes Gerät verwendet Mobilfunknetze und Cloud-Server, um sofortige Benachrichtigungen über Lecks an die Betreiber zu senden. Bisher wurden sie an Brunnenstandorten in Colorado und Pennsylvania installiert. EQT, der größte US-amerikanische Erdgasproduzent, wird Kanaren auf zwei seiner Bohrinseln in Appalachia ausprobieren. Betreiber, die Kanarische Inseln nutzen, können ein TrustWell-Ranking erhalten, ein Branchenindikator für die Einhaltung von Umweltstandards.
Erkennungsleistung
Scannt einmal pro Sekunde; Erkennt 99% der typischen Onshore-Upstream-Lecks innerhalb von 12 Metern, 85% der Lecks innerhalb von 100 Metern bis zu 250 ppb
Kosten
387 US-Dollar pro Gerät und Monat
FLIR GF620 und QL320
Hergestellt von FLIR Systems Inc.
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Die GF620 ist eine optische Gasbildkamera, die Gasverbindungen im Infrarotlichtspektrum erfassen kann. Das QL320 ist ein quantitatives optisches Gasbild-Tablet, mit dem von der Kamera erkannte Lecks aufgezeichnet und quantifiziert werden können. Beide sind handgehalten, sodass Pipelinebetreiber und Servicepersonal sie an entfernte oder gefährliche Orte transportieren und die Leckraten in Sekunden genau bestimmen können. Der Raffineriekomplex Bayernoil in Süddeutschland verwendet das Bildgebungssystem von FLIR, um Gasentladungen, insbesondere aus seinen Rohrleitungssystemen, zu erfassen.
Erkennungsleistung
Mehr als 30 Meter; weniger als 1 Gramm pro Stunde
Kosten
GF620-Kamera, ungefähr 100.000 US-Dollar; QL320-Tablet, 25.000 US-Dollar
Inspektionshunde
Ausgebildet von K9 Pipe Inspections LLC
Illustration: Maria Chimishkyan für Bloomberg Green
Teams von Malinois, niederländischen Schäferhunden und deutschen Schäferhunden begeben sich mit ihren menschlichen Mitarbeitern – hauptsächlich in den Schieferbohrregionen des Perm-Beckens und des Bakken-Schiefers – auf das Feld, um einen proprietären Tracer-Geruchsstoff aufzuspüren, der in eine Pipeline injiziert wird. Nachdem eine neue Pipeline in Texas Anfang letzten Jahres einen hydrostatischen Test nicht bestanden hatte und digitale Erkennungsgeräte das Problem nicht lokalisierten, entdeckte eine K9-Einheit zwei Mikroleaks. Die Hunde können bei Wind und Regen sowie nachts arbeiten und sind nützlich, wenn herkömmliche Instrumente nicht empfindlich genug sind. Durch ihre Fähigkeit, Mikroleaks aus vergrabenen Leitungen zu finden, können Unternehmen die Kosten für das Ausheben großer Flächen zur Bewertung von Geräten sparen.
Erkennungsleistung
Die Teams legen in der Regel 8 bis 12 Meilen pro Tag zurück und können Lecks an Linien erkennen, die bis zu 12 Fuß tief vergraben sind. Leckagen von nur 1 ppb
Kosten
Mindestens 15.000 US-Dollar für die vollständige Ausbildung eines Hundes sowie Spielzeug und Leckereien