Eine Geschichte von zwei Pipeline-Pumpsystemen: Als etwas schief ging

Dec 02, 2023

Dieser Artikel konzentriert sich auf zwei Pipelines und ihre Pumpsysteme, die in vielerlei Hinsicht polare Gegensätze sind. Einer befindet sich in Kansas, der andere in den baltischen Staaten Europas. Einer pumpt und transportiert Öl von Kanada in die Südstaaten der Vereinigten Staaten. Der andere transportiert Erdgas von Russland nach Deutschland. Beide Pipelines wurden im Jahr 2022 stillgelegt. In einer wurde der Durchfluss wiederhergestellt, in der anderen jedoch nicht.

Da die Welt stark von Öl und Gas abhängt, gibt es politische Konsequenzen, aber auch die technischen Aspekte sind wichtig.

Die Keystone-Pipeline wurde vor etwa 20 Jahren gebaut, um Schweröl aus den Ölsanden Albertas nach Süden nach Cushing, Oklahoma, und dann weiter nach Houston zu transportieren. TC Energy (vormals TransCanada) ist Eigentümer und Betreiber der Pipeline.

In den USA gibt es mehr als 200.000 Meilen an Pipelines für Rohöl, Benzin/Diesel und Erdgasflüssigkeiten. Damit könnte man die Erde acht Mal umrunden, aber das sind Kleinigkeiten im Vergleich zu den 2,5 Millionen Meilen Erdgaspipelines, die die Erde 100 Mal umrunden könnten.

Ölpipelines bestehen aus Stahl oder Kunststoff und die meisten sind 3 bis 6 Fuß tief unter der Erde vergraben, aber sie sind durch Latten aus Holz, Beton und Sandschichten geschützt.

Wie wird Öl durch Pipelines gepumpt? Kreiselpumpen werden normalerweise alle 20 bis 100 Meilen aufgestellt, um den Druck bereitzustellen, der das Öl in Bewegung hält, aber die Entfernung hängt von der Topographie ab. Der Antrieb der Pumpen erfolgt durch Elektromotoren, es können aber auch Dieselmotoren oder Gasturbinen zum Einsatz kommen.

Die Keystone-Pipeline umfasste 39 Pumpstationen. Davon baute eine Kiewit-Tochter namens TIC 27 Stationen in zwei Phasen. In der ersten Phase errichteten sie neun Stationen mit 5.000-PS-Motoren und Kreiselpumpen in Nord- und Süddakota. In der zweiten Phase installierten sie Hauptpumpen an 16 bestehenden Pumpstationen von North Dakota bis Kansas. Außerdem bauten sie von Grund auf zwei Stationen mit 6.500 PS und Kreiselpumpen in Kansas und Oklahoma.

Der Ölfluss wurde am 7. Dezember 2022 gestoppt, nur sieben Minuten nachdem ein Leck entdeckt wurde. Durch das Leck wurden 14.000 Barrel oder fast 600.000 Gallonen verschüttet. Das Leck war das größte in den USA seit fast einem Jahrzehnt.

Allerdings ist dies ein geringfügiges Leck, wenn man es mit der Ölkatastrophe von Exxon Valdez im Jahr 1989 mit 260.000 Barrel oder der Ölkatastrophe von Deepwater Horizon im Jahr 2010 mit 5.000.000 Barrel vergleicht.

Das Leck ereignete sich im Washington County, etwa 200 Meilen nordwestlich von Kansas City. Es ist ein ländliches Gebiet mit über 5.000 Menschen, die Weizen, Mais und Vieh anbauen.

Normalerweise fließt Öl in der Keystone-Pipeline mit 622.000 Barrel pro Tag in einem 36-Zoll-Rohr, das 2.600 Meilen lang ist und seit 2010 in Betrieb ist. Der Keystone-Erweiterungsplan mit dem Namen Keystone XL wurde abgesagt, nachdem Präsident Joe Biden einen Schlüssel verweigert hatte Für das Projekt war im Jahr 2020 eine Genehmigung erforderlich. Eigentümer war TC Energy und zum 31. März 2020 die Regierung von Alberta.

Der Betreiber der Pipeline beschäftigte bald mehr als 100 Mitarbeiter vor Ort in Zusammenarbeit mit den Aufsichtsbehörden der Environmental Protection Agency (EPA) und anderen Umweltspezialisten zur Aufsichtsüberwachung. Öl aus dem Leck spritzte offenbar nach oben auf einen Hügel und floss nach unten in einen kleinen Bach namens Mill Creek. Arbeiter platzierten Ausleger, um weitere Ölbewegungen einzudämmen. Sie haben auch Öl aus dem Bach in Lastwagen gesaugt.

Das Öl aus Kanada ist Schweröl und neigt dazu, unter Wasser zu versinken, was das Reinigungsproblem verschärft. Weder wurde die lokale Bevölkerung evakuiert, noch war die Wasserversorgung in irgendeiner Weise gefährdet.

Ein Beobachter sagte, das Kansas-Leck und die beiden anderen Öllecks seit 2017 bestätigten Bidens Entscheidung, Keystone XL im Jahr 2020 abzusagen. Dies ist eine Perspektive, die sich auf Unfälle und Ölverschmutzungen konzentriert. Der Eigentümer versuchte 14 Jahre lang, die Genehmigung für Keystone XL, eine Erweiterung der ursprünglichen Keystone-Pipeline, zu erhalten. Während wir darauf warteten, dass dies geschah, wurden 2017 Genehmigungen erteilt, die Öldurchflussraten in Keystone durch Erhöhung des Drucks in der Pipeline zu erhöhen, eine einzigartige Situation bei US-Pipelines. Nach der Genehmigung dieser Genehmigung kam es in Keystone zu drei Ölverschmutzungen, jede mit mehreren tausend Barrel Öl. Eine davon liegt in North Dakota, eine in South Dakota und die dritte – und größte Ölkatastrophe – in Kansas.

Es gab Bedenken hinsichtlich der Ausfallzeit, da der Öltransport nach Cushing, Oklahoma, einem Multitank-Hub für die Lagerung und Lieferung in den USA, teilweise unterbrochen war, es kam jedoch nicht zu Ausfallzeiten.

TC Energy erklärte seine Zusage, die Unfallstelle vollständig zu sanieren. Am 14. Januar 2023 gaben sie bekannt, dass 12.300 Barrel Öl geborgen worden seien. Dies steht im Vergleich zu 14.000 Barrel, die aus der Pipeline entwichen sind, aber in vielen Fällen sind solche Schätzungen untertrieben und erweisen sich oft als doppelt so hoch wie die ursprüngliche Schätzung.

Ein detaillierteres Update von TC Energy wurde am 3. Januar 2023 veröffentlicht:

„Der betroffene Abschnitt des Rohrs wurde vollständig ersetzt. Er wurde zu einer Dritteinrichtung transportiert, wo er im Rahmen der Untersuchung analysiert wird. Wir werden die Einzelheiten dieser Untersuchung, sobald verfügbar, sowie unsere Maßnahmen mitteilen.“ "

Das Unternehmen wird lediglich sagen, dass die Pipeline zum Zeitpunkt des Unfalls unter vermindertem Druck betrieben wurde und dass keine Sabotage durch Dritte an der Pipeline stattgefunden hat. TC Energy berichtete am 9. Februar 2023, dass das Pipeline-Leck wahrscheinlich auf eine Biegebeanspruchung des Rohrs und einen Schweißfehler zurückzuführen sei und die Kosten des Vorfalls fast 500 Millionen US-Dollar betragen würden. Die Keystone-Pipeline wurde am 29. Dezember 2022 wieder in Betrieb genommen und war zum Zeitpunkt der Drucklegung voll betriebsbereit. Das Unternehmen besteht darauf, dass die Pipeline unter reduziertem Druck betrieben wird.

Politisch hat sich Deutschland in der Zeit von 2005 bis 2015 von Kohle und Atomkraft abgewendet. Damit blieben erneuerbare Energien aus Sonne und Wind und natürlich Erdgas, das aus Russland kam, wo es reichlich davon gab. Diese freundschaftliche Beziehung zwischen Deutschland und Russland hielt bis zum Bau einer zweiten Ostseepipeline, Nord Stream 2, an, die im September 2021 fertiggestellt wurde, aber das Gas kam aufgrund der Aufmarschierung russischer Streitkräfte um die Ukraine nie an. Im Oktober 2012 wurde in der Portovaya-Bucht an der russischen Ostseeküste im Rahmen einer Zeremonie die Eröffnung von Nord Stream 1 angekündigt, einer eigentlichen Zwillingspipeline von Russland nach Deutschland mit einer Länge von 621 Meilen.

Gerard Schröder war Vorsitzender des Aktionärs-Pipeline-Ausschusses (und ehemaliger Bundeskanzler). Wladimir Putin war Präsident Russlands. Putin sagte:

„Nord Stream wird den wachsenden Bedarf Europas an Energieressourcen decken. Die Gaslieferung erfolgt direkt auf dem kürzesten Weg und verbindet die großen russischen Gasreserven ohne Transitrisiken stetig und reibungslos mit den europäischen Märkten. Das können wir garantieren.“1

Acht Gaspumpeinheiten oder Kompressoren befinden sich in der Gastransportanlage von Gazprom in der Portovaya-Bucht. Jeder wird von einem Rolls-Royce-Motor angetrieben. Diese Einheiten bringen das Erdgas auf den erforderlichen Druck, um es durch die Pipelines zu schieben, ohne dass Druckstationen entlang der Pipeline erforderlich sind.

Sechs der Pumpeinheiten haben eine Leistung von 52 Megawatt (MW), die restlichen zwei haben eine Leistung von 27 MW. Gazprom sagte damals, dies sei die leistungsstärkste Gaskompressorstation der Welt.

Bevor das Gas auf die Nord Stream-Pipelines trifft, werden in der Kompressorstation Feststoffpartikel entfernt, Wasser ausgestrippt und die Gasmengen gemessen.

Sowohl der Öl- als auch der Gasexport aus Russland bringen Einnahmen, die zur Unterstützung des russischen Krieges in der Ukraine verwendet werden können, aber die Exporteinnahmen aus Ölverkäufen sind höher als die Exporteinnahmen aus Gasverkäufen.

Russland hat erkannt, dass die Reduzierung des Erdgasvorkommens keine Auswirkungen auf seine Exporteinnahmen hat (wie dies beim Erdöl der Fall ist), sondern dass es sich stärker auf die Volkswirtschaften der Länder der Europäischen Union (EU) auswirkt. Für Russland ist Schneidgas eine mächtige Wirtschaftswaffe. Im Jahr 2021 lieferte Russland 40 % seines Gases an die EU, wobei Deutschland, Italien und die Niederlande die drei größten Importeure waren. Deutschland hatte über die Nord Stream 1-Pipeline mehr als 50 % seines Gases aus Russland importiert.

Bis Ende Juni 2022 war dieser auf 25 % gesunken. Der Schaden für die EU war größer, weil der Erdgaspreis in Europa und Asien im Oktober 2021 auf das Fünffache seines Vorjahreswertes stieg. Es wurde teurer, russisches Gas zu ersetzen.

Im Juli 2022 reduzierte Russland seine Hauptgaslieferungen nach Europa über die Nord Stream 1-Pipeline auf nur etwa 20 % seiner Kapazität. Das Vereinigte Königreich war weniger betroffen, da es weniger als 5 % aus Russland importierte. Russland machte eine defekte Pumpturbine für die Kürzung verantwortlich, doch Deutschland wies dies zurück. Russland hat Nord Stream 1 im August 2022 abgeschaltet. Seitdem überprüft Russland nach eigenen Angaben die Pipelines Nord Stream 1 und Nord Stream 2 und prüft die gesamte Infrastruktur.

Im September 2022 explodierten Explosionen in den Nord Stream-Pipelines, als in keiner der Pipelines Gas floss. Experten aus Schweden sagten, es handele sich um Sabotage, gaben aber niemandem die Schuld. Im Zehnmonatszeitraum bis November 2022 haben sich die Kosten, die Deutschland für den Import von Gas, einschließlich Flüssigerdgas (LNG), zahlte, im Vergleich zum Vorzeitraum mehr als verdoppelt. Schlimmer noch: Die Menge des importierten Gases ging um fast 30 % zurück.

Die Gaslieferungen aus Russland wurden unterbrochen und die Preise sind gestiegen, was zeitweise zu starken Anstiegen führte. Europa hat eine Gaskrise, und eine klare Lehre ist, dass die Länder ihre Energiesicherheit wahren müssen.

Europa hat sich bemüht, russisches Gas durch den Import von LNG zu ersetzen. Ende Januar 2023 wurde der erste LNG-Import in ein neues LNG-Terminal verschifft, dessen Bau in Deutschland acht Monate dauerte. Der Winter in Europa ohne ausreichend Gas oder Strom kann schwer zu ertragen sein, wie uns die notleidende Bevölkerung in der Ukraine zeigt.

Deutschland hatte über die Nord Stream 1-Pipeline mehr als 50 % seines Gases aus Russland importiert. Bis Ende Juni 2022 war dieser Wert auf 25 % gesunken, und Russland hat den Zufluss kürzlich vollständig gestoppt.

Putin verkündete Anfang September, dass die Energieprobleme Europas eine Folge der vom Westen gegen Russland verhängten Sanktionen seien. Es ist einfacher, dem Westen die Schuld zu geben, als zuzugeben, dass der Beginn dieses Energiekriegs die Invasion Russlands in der Ukraine war.

In Europa hat die Energiesicherheit Vorrang vor der Klimasicherheit. Wenn das Licht ausgeht und die Heizungen zu Hause nicht funktionieren, schwindet das Risiko einer Klimakatastrophe. Diese beiden Pipelines auf gegenüberliegenden Seiten der Welt haben etwas gemeinsam: Energiesicherheit. Der Bedarf und der Umfang der Versorgung sind bei Nord Stream-Pipelines viel größer als bei der Keystone-Pipeline.

Energiesicherheit ist in den USA immer noch ein Problem. Erinnern Sie sich an den polaren Eissturm, der im Februar 2021 über Oklahoma bis nach Texas fegte und massive Stromausfälle verursachte, die das Stromnetz fast zusammenbrachen.

Die Welt wird noch lange Zeit Öl und Gas brauchen. Frühere Schätzungen von 36 % bis 46 % der weltweiten Energie wurden von glaubwürdigen Unternehmen wie BP und DNV vorhergesagt. EIA prognostiziert derzeit 50 % von Öl und Gas.

Nord Stream Facts, Ausgabe 24, 2012.

Fakten entnommen aus onesteppower.com, forbes.com, bbc.com, tpenergy.com, oilprice.com, reuters.com

Ian Dexter Palmer, ein Erdölingenieur und Berater, hat bei Los Alamos, dem Energieministerium, BP und Higgs-Palmer Technologies gearbeitet. Er ist Mitarbeiter bei Forbes.com und Autor von The Shale Controversy. Er kann unter [email protected] erreicht werden.