Anhang zum Abschlussbericht des Forschungsvorhabens Gasbeschaffenheitsschwankungen - Erarbeitung von Kompensationsstrategien für die Glasindustrie zur Optimierung der Energieeffizienz (Akronym: GasqualitaetGlas) Projektlaufzeit: 01.07.2015 30.06.2018 Förderkennzeichen und Titel des Teilprojektes des GWI: 03ET1296A Untersuchung der Auswirkungen auf die Verbrennungsprozesse bei der Glasherstellung mit Hilfe numerischer Simulation und experimentellen Untersuchungen Förderkennzeichen und Titel des Teilprojektes der HVG: 03ET1296C Test geeigneter Messtechniken zur Kompensation von Gasbeschaffenheitsschwankungen sowie zur Optimierung der Energieeffizienz bei der Glasherstellung Förderkennzeichen und Titel des Teilprojektes des BFI: 03ET1296B Entwicklung eines Messgerätes als Demonstrator Förderkennzeichen und Titel des Teilprojektes der STG: 03ET1296D Entwicklung robuster Strategien der Energie- und Verbrennungsregelung von Schmelzöfen zur vorausschauenden Kompensation von Gasbeschaffenheitsschwankungen
A1 Häufigkeitsverteilungen der Stundenmittelwerte Die im Bericht in Abbildung 3.5 und 3.36 dargestellten Ergebnisse werden hier nach Standorten aufgetrennt noch einmal zur Verfügung gestellt. Es handelt sich um Stundenmittelwerte, die so zur Verfügung standen oder aus Messwerten im Sekunden- bis Minutenabstand arithmetisch gemittelt wurden. Zur Orientierung sind als weitere Informationen angegeben: Postleitzahlgebiet (PLZ) Angabe der Jahre/des Zeitraums, aus denen die Daten stammen Anzahl der Stunden-Mittelwerte A1.1 Erdgas L und Erdgas H im PLZ 3 Zeitraum: 2016 bis 2018 16.214 Stundenmittelwerte Abbildung A1.01: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases L vor der Umstellung und des Erdgases H nach der Umstellung im PLZ-Gebiet 3 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 2
A1.2 Erdgas H im Postleitzahlgebiet 2 Zeitraum: 2017 2.622 Stundenmittelwerte Abbildung A1.02: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 2 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 3
A1.3 Erdgas L im Postleitzahlengebiet 4 Zeitraum: 2012 bis 2018 53.489 Stundenmittelwerte Abbildung A1.03: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases L im PLZ-Gebiet 4 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) Da in Bild A1.14 dasselbe Verhalten unabhängig (anderer Standort, anderes Gerät, andere Glasbranche) gemessen wurde, ist das Verlassen des L-Gas-Gebietes mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Messartefakt, sondern spiegelt den Verlauf der Gasbeschaffenheit im Erdgasgebiet wider. 4
A1.4 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 0 Zeitraum: 2014 bis 2016 22.951 Stundenmittelwerte Abbildung A1.04: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 0 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 5
A1.5 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 4 Zeitraum 2017 8.667 Stundenmittelwerte Abbildung A1.05: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 4 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 6
A1.6 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 9 Zeitraum: 2017 bis 2018 11.991 Stundenmittelwerte Abbildung A1.06: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 7
A1.7.1 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 9xxxx Zeitraum: 2015 8.753 Stundenmittelwerte Abbildung A1.07: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) Die drei Messorte A1.7.1 bis A1.7.3 bilden die Gasbeschaffenheitsschwankungen in den Einspeiseorten einer Netzzelle ab. Damit ist noch keine Aussage möglich, welches Gas an einem Entnahmeort innerhalb der Zelle vorlag ohne Kenntnis der Flussrichtung. Der Abnehmer in der Zelle stellte jedoch fest, dass das Erdgas häufiger seine Eigenschaftswerte veränderte und beschaffte sich im Nachgang die Gasbeschaffenheit der drei Einspeisepunkte. Eine Messung am Entnahmepunkt lag zu diesem Zeitpunkt noch nicht vor. 8
A1.7.2 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 9 Zeitraum: 2015 8.753 Stundenmittelwerte Abbildung A1.08: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 9
A1.7.3 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 9 Zeitraum: 2015 8.753 Stundenmittelwerte Abbildung A1.09: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 10
A1.8 Erdgas H in Postleitzahlgebiet 9 Zeitraum: 2015 bis 2016 14.852 Stundenmittelwerte Abbildung A1.10: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) An diesem Standort gibt es eine Besonderheit: Brennwert und Dichte wurden aufgezeichnet, aber kein Wobbe-Index. Zudem wurde die Normdichte in kg/mn³ mit nur zwei Nachkommastellen aufgezeichnet. Es bleibt nur der Weg, den Wobbe-Index aus Brennwert und Dichte zu berechnen. Damit liegen die Brennwert-Wobbe-Index-Kombinationen der (Einzel-)Messwerte auf einem Raster, das vom Aufzeichnungsformat für die Dichte abhängt. Das ist der Grund, warum sich in Abbildung A1.10 die Werte an den relativ grobmaschigen Isodensen der Dichte orientieren. 11
A1.9 Erdgas L im Postleitzahlengebiet 3 Zeitraum: 2016 bis 2018 9.064 Stundenmittelwerte Abbildung A1.11: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases L im PLZ-Gebiet 3 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 12
A1.10 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 3 Zeitraum: 2015 bis 2018 27.717 Stundenmittelwert Abbildung A1.12: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 3 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 13
A1.11 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 4 Zeitraum: 2016 bis 2017 9.525 Stundenmittelwerte Abbildung A1.13: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 4 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 14
A1.12 Erdgas L im Postleitzahlengebiet 5 Zeitraum: 2016 bis 2018 6.760 Stundenmittelwerte Abbildung A1.14: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases L im PLZ-Gebiet 5 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) Verlassen des Bereiches Für L-Gas der G260 des DVGW: s. Kommentar zu Abbildung A1.03 15
A1.13 Erdgas H im Postleitzahlengebiet 9 Zeitraum: 2017 bis 2018 7.166 Stundenmittelwerte Abbildung A1.15: Stundenmittelwerte von Brennwert und Wobbe-Index des Erdgases H im PLZ-Gebiet 9 mit Häufigkeitsverteilung der Eigenschaftswerte (Quelle: HVG) 16
A2 Untersuchung der Messgeräte unter Laborbedingungen Die nachfolgenden Abbildungen A2.1 bis A2.49 verdeutlichen die Messergebnisse der Laboruntersuchungen am GWI hinsichtlich des Zeitverhaltens und der Wiederhohlgenauigkeit für den Parameter Heizwert unter definierten Bedingungen, siehe auch Kapitel 3.1.2 im Bericht. In den Abbildungen A2.50 bis A2.55 werden die Ergebnisse der gemessenen Heizwerte und Gasdichten der einzelnen Geräte gegenübergestellt, wobei jeweils der Mittelwert aus drei aufeinanderfolgenden Messungen dargestellt ist. In den Abbildungen A2.56 bis A2.61 sind die von den Geräten gemessenen Gas- bzw. Ersatzgaszusammensetzungen aufgeführt. A2.1 Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1 Abbildung A2.1: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 17
Abbildung A2.2: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.3: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 18
Abbildung A2.4: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.5: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 19
Abbildung A2.6: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.7: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 20
Abbildung A2.8: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 1, Prüfgas 12E, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) A2.2 Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2 Abbildung A2.9: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 21
Abbildung A2.10: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.11: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 22
Abbildung A2.12: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.13: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 23
Abbildung A2.14: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.15: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 2, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 24
A2.3 Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3 Abbildung A2.16: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.17: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 25
Abbildung A2.18: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.19: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 26
Abbildung A2.20: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.21: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Kalorimetrisches Messgerät Nr. 3, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 27
A2.4 Korrelatives Messgerät Nr. 1 Abbildung A2.22: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.23: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 28
Abbildung A2.24: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.25: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 29
Abbildung A2.26: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.27: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 30
Abbildung A2.28: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 1, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) A2.5 Korrelatives Messgerät Nr. 2 Abbildung A2.29: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 31
Abbildung A2.30: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.31: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 32
Abbildung A2.32: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.33: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 33
Abbildung A2.34: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 2, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) A2.6 Korrelatives Messgerät Nr. 3 Abbildung A2.35: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 34
Abbildung A2.36: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.37: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 35
Abbildung A2.38: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.39: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 36
Abbildung A2.40: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.41: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 3, Prüfgas 12E, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 37
A2.7 Korrelatives Messgerät Nr.4 Abbildung A2.42: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas B-5K, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.43: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas G20, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 38
Abbildung A2.44: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas G222, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.45: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas 11D, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 39
Abbildung A2.46: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas 6L, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.47: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas G25, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 40
Abbildung A2.48: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas 6H, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.49: Vergleich von drei Messreihen der Heizwertmessung, Korrelatives Messgerät Nr. 4, Prüfgas 12E, alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 41
A2.8 Gerätevergleich Abbildung A2.50: Messergebnisse für das Prüfgas B-5K, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.51: Messergebnisse für das Prüfgas 11D, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.52: Messergebnisse für das Prüfgas 6L, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.53: Messergebnisse für das Prüfgas G25, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) 42
Abbildung A2.54: Messergebnisse für das Prüfgas 6H, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.55: Messergebnisse für das Prüfgas 12E, Parameter Heizwert (links) und Normdichte (rechts), alle Angaben im deutschen Bezugssystem 25 C / 0 C (Quelle: GWI) Abbildung A2.56: Messergebnisse für das Prüfgas B-5K, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) 43
Abbildung A2.57: Messergebnisse für das Prüfgas G20, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) Abbildung A2.58: Messergebnisse für das Prüfgas G222, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) 44
Abbildung A2.59: Messergebnisse für das Prüfgas 6L, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) Abbildung A2.60: Messergebnisse für das Prüfgas 6H, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) 45
Abbildung A2.61: Messergebnisse für das Prüfgas 12E, Gaszusammensetzung (Quelle: GWI) 46