Michell Instruments / Zander: Erdgas für den täglichen Verkehr

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1 Ref.: A02MI Michell Instruments / Zander: Erdgas für den täglichen Verkehr Die Benzinpreisspirale dreht sich unaufhörlich. Steuererhöhungen und steigende Mineralölpreise sorgen dafür. Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht abzusehen. Somit steigt die Nachfrage nach innovativen Kraftstoff-Lösungen Erdgasfahrzeuge werden immer beliebter. Das liegt zum großen Teil an den steigenden Erdölpreisen, jedoch stehen die Erdgasfahrzeuge auch in der Umweltbilanz besser da, denn Erdgas verbrennt emissionsarm. Die Umrüstung von Fahrzeugen wird bundesweit von vielen Betrieben vorgenommen, wobei oft zwei Tanks vorgehalten werden. So kann der Besitzer zwischen dem Erdgas- oder Benzinbetrieb wählen. Es gibt aber auch Modelle, die ausschließlich mit Erdgas betrieben werden Der zügige Ausbau der Betankungsinfrastruktur ist erklärtes Ziel der deutschen Gaswirtschaft. Das Netz der öffentlich zugänglichen Erdgastankstellen in Deutschland wird immer dichter. Mittlerweile sind schon ca. 411 Tankstellen, an denen komprimiertes Erdgas in wenigen Minuten getankt werden kann, in Betrieb. Zu den heute verfügbaren Erdgasstationen kommen zudem jeden Monat gut 15 Neueröffnungen hinzu. Insgesamt hat die erdgas mobil GmbH den Bau von neuen, öffentlich zugänglichen Erdgastankstellen durch die deutsche Gaswirtschaft bis Ende 2006 angekündigt. Damit wäre die Versorgung für etwa eine Million Erdgasfahrzeuge gewährleistet. Erdgas und die Auswirkung von Feuchtigkeit Dies ist alles sehr erfreulich, doch beim Tankstellenbau- oder umbau ist etwas wesentliches zu beachten. Erdgas ist in der Regel nicht trocken. Da die Auswirkungen von Feuchtigkeit in Erdgassystemen nicht immer offensichtlich sind, sträuben sich manche Betreiber von Erdgas-Tankstellen dagegen, sogenannte Erdgasadsorber auf Trockenmittelbasis einzubauen. Obwohl es Industrienormen und Richtlinien für den Drucktaupunkt von Erdgas zum Einsatz in Gastankstellen gibt, wie etwa der ISO 15403:2000(E)

2 (siehe Kasten), unterliegen viele Betreiber dem Irrglauben, dass das Gas bereits trocken sei. Obwohl das Gas bei dem Druck, der in der Pipeline herrscht, ohne weiteres atmosphärische Taupunkte um 40 C haben kann und man daraus vielleicht schließt, dass eine zusätzliche Trocknung nicht von Nöten sei, berücksichtigen dies jedoch nicht die Auswirkungen der Verdichtung auf den Drucktaupunkt im Erdgas. Die Gesetze der Physik besagen, dass mit der Verdichtung die angesaugte Feuchte auf ein vielfach kleineres Volumen konzentriert wird. Selbst wenn also der Taupunkt in einer Pipeline auf der Einlassseite des Kompressors sehr tief liegt, ist er auf der Auslassseite deutlich erhöht. Das ist der Grund dafür, dass bei der Mehrzahl der Erdgas-Tankstellen Gasadsorber auf Trockenmittelbasis erforderlich sind, um die Norm ISO 15403:2000(E) zu erfüllen, insbesondere in Gebieten, wo in den Wintermonaten niedrige Temperaturen auftreten können. Erdgasabsorber unabdingbar Der Betrieb einer Erdgas-Tankstelle ohne einen sog. Adsorber bringt unter bestimmten Bedingungen für den Betreiber eine Menge Gefahren und Risiken mit sich. Allen voran besteht die Gefahr, dass der Kraftstofftank in den Fahrzeugen durch das Wasser selbst, aber auch durch Säuren, die sich darin unter Mitwirkung von Wasser bilden können, der Korrosion ausgesetzt wird. Mal ganz abgesehen vom lästigen Zufrieren der Einfülldüsen und der Kompressorauslässe durch die Abkühlung infolge der Gasentspannung bzw. der Umgebungstemperatur. Erdgasadsorber auf Trockenmittelbasis können diese potenziellen Gefahren einfach und wirtschaftlich beseitigen und die Kundenzufriedenheit unter den Nutzern von Erdgasautos erhöhen. Neben dem Einbau von Adsorber ist eine ständige Kontrolle des Drucktaupunktes wichtig. Dies kann durch eine portable oder fest installierte Taupunkt- Messung erfolgen, denn eine Taupunkt-Messung ist eine dringend empfohlene Ausstattungsoption, die anzeigt, wann die Regeneration des Trockenmittels erforderlich wird.

3 Portable oder kontinuierliche Präzisions-Taupunktmessung Die Systeme zur Präzisions-Taupunktmessung sollten so ausgelegt sein, dass sie den Drucktaupunkt ständig überwachen und anzeigen. Deshalb sind folgende Fähigkeiten von Nöten: Protokollfunktion Alarmmeldung ma-ausgänge. Wann die Trockenmittelregeneration nötig wird, hängt vom tatsächlichen Durchfluss am Einlass, dem Druck und der Sättigung mit Wasser ab, die sich beim Betrieb des Gastrocknungssystems tagtäglich ändern. Das bedeutet, dass vorbestimmte feste Regenerierungsintervalle wertvolle Energie verschwenden. Ideal für solche Anwendungen sind Messgeräte von Michell Instruments, Friedrichsdorf, geeignet. Für die sichere und wiederholbare Messung des Taupunktes und der Feuchtekonzentration in Prozessgasen ist der portable Taupunktmesser Cermax konzipiert. Das Instrument, in einem leichten Spritzguss- Tragegehäuse ausgeführt, ist ein komplett unabhängig arbeitender Taupunktmesser. Die wiederaufladbaren Batterien ermöglichen, bei normaler Zimmertemperatur, eine durchschnittliche Betriebszeit von über 24 Stunden, was ihn frei von externen Hilfsenergien macht. Der Cermax ist leicht zu bedienen und weist eine Vielzahl herausragender Merkmale auf. Die Kombination von erprobter Sensor-Technologie, einem ergonomischen Design sowie modernster Elektronik überzeugt. Das schnelle Ansprechverhalten ist ein weiteres Hauptkriterium, das von Anwendern lobend genannt wird. Das Instrument arbeitet über die gesamte Messbreite genau, zuverlässig und stabil. Über den Swagelok Einlassport wird das Gerät angeschlossen, danach zeigt das Gerät innerhalb von Sekunden den gemessenen Taupunkt des Gases an. Die einfache Menuebedienung ermöglicht ein schnelles Messen (Default Mode) oder die Auswahl komplexerer Funktionen wie Druckkompensation, Messgrößenauswahl, Bereichsskalierung, Datalogging, usw.. Externe Speicher oder Datenprotokollierer werden beim Cermax überflüssig, da der Speicher bis zu Messpunkte für Taupunkt, Temperatur und Druck, sowie die Aufnahmezeit, Messintervalle und die

4 Prüfungsdauer protokollieren und speichern kann. Weitere Informationen können mit einem Windows-PC oder einem Datentransfer-Programm heruntergeladen werden. Der Cermax basiert auf der neuesten Generation von Keramik- Taupunktsensoren. Diese hochgenauen, schnellen und langzeitstabilen Keramiksensoren, kombiniert mit modernster Elektronik, machen den Cermax zu einer tragbaren Referenz-Messstation mit einer Genauigkeit von ±1 C Taupunkt. Die erweiterte Taupunkt-Gesamtmessleistung des Cermax deckt den Bereich von -100 C bis +20 C ab. Die Genauigkeit des Sensors liegt bei ±1 Ctp im Bereich von -59 C und +20 C und bei ±2 Ctp im Bereich von -100 C und -60 C, jeweils bei einer Auflösung von 0,1 Ctp über die gesamte Messbreite. Abgeleitete Feuchtegrößen wie die relative Feuchte in %rf, Feuchtekonzentration in ppmv oder ppmw für verschiedene Gase, Absolutfeuchte in g/m3 und die Hilfsvariablen Druck in bar oder psi, Temperatur in C oder F können direkt am Gerät angezeigt und ausgewertet werden. Die Trendanzeige erfolgt sogar über den erweiterten Bereich von C bis +30 C Taupunkt. Für ein kontinuierliche Online-Kontrolle bietet sich gerade der Transmet der Michell Instruments GmbH, Friedrichsdorf, an. Hinter dem Keramik-Taupunkt- Transmitter Transmet steht ein völlig neues Konzept für die Feuchtemessung. Der Einsatz des Transmet ist dabei äußerst einfach. Der 3- Leiter-Transmitter besteht aus einem Sensor mit Auswertelektronik in einem Gehäuse der Schutzart IP65. Die Messung des Taupunktes im Gas kann sowohl im Direkteinsatz in der Hauptleitung oder im Bypass in einem Edelstahl-Sensorblock (optional) erfolgen. Nachdem der elektrische Anschluss erfolgt und das gewünschte Ausgabesignal per internen Schalter gewählt wurde, ist Transmet einsatzbereit. Bezüglich seiner Taupunkt-Gesamtmessleistung von -100 C bis zu +20 C ist der Transmet auf dem Markt der Transmitterlösungen ohnegleichen. Überdies garantiert er eine hohe Genauigkeit (± 1 C Tp) mit Langzeitstabilität in der kontinuierlichen Messung der Taupunkttemperatur in Gasen. Mit einem Druckbereich von 10-5 mbar bis 300 bar ist der Keramik-

5 Taupunktsensor so konstruiert, dass er direkt auf jegliche Änderung des Wasserdampfdruckes im Gas reagiert. Mit diesen Michell Geräten lassen sich der Drucktaupunkt am Auslass des Adsorbers in den Erdgas-Tankstellen messen und eine Auskunft über den Beginn des Regenerationszyklus geben. Durch das Vermeiden unnötiger Regenerationszyklen werden die Betriebskosten des Adsorbers deutlich reduziert und die Lebensdauer von Trockenmittel und der Komponenten entsprechend verlängert. Sicherheitsanforderung Norm ISO 15403:2000(E) Die allerwichtigste Anforderung für die Sicherheit an Erdgas unter Druck (CNG, Compressed Natural Gas) ist ein sehr niedriger Wassertaupunkt, um das Auskondensieren von flüssigem Wasser zu jeder Zeit auszuschließen. Flüssiges Wasser ist wegen der Reaktion mit Bestandteilen von Erdgas, nämlich Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, der Wegbereiter zur Bildung korrosiver Verbindungen. Die Kombination aus korrosiven Substanzen und den ständigen Druckänderungen durch Kraftstoffverbrauch und anschließende Wiederbefüllung des Kraftstofftanks können zu Rissen in der Metallstruktur und letztendlich zu dessen Beschädigung und Ausfall führen. Flüssiges Wasser kann darüber hinaus auch allein schädlich sein, da es zu flüssigen oder festen Verstopfungen des Kraftstoffsystems führen. Daher muss der Drucktaupunkt des gasförmigen Kraftstoffs an der Befüllungssäule der Erdgas-Tankstelle in ausreichendem Maße unterhalb der vor Ort niedrigsten Umgebungstemperatur liegen. Die aus der Norm ISO 15403: 2000(E) entnommenen Ausdrücke und Definitionen werden mit Genehmigung der International Organization of Standardization (ISO) verwendet. Diese Norm ist bei allen ISO-Mitgliedern und auf der Website des ISO-Hauptsekretariats, erhältlich. Die Urheberrechte verbleiben bei der ISO.