Unerwartet hohe Boil-off-Gasverluste realisierte Spaniens größter LNG Anbieter Enagas in der Anlage Huelva. Grund waren starke Turbulenzen durch eine ungünstige Verrohrung, die den Ultraschall-Gaszähler FLOWSIC600 beeinflussten. Weder eine Vorkalibrierung noch ein Ausbau waren wirtschaftlich. SICK löste das Problem stattdessen kostengünstig über eine Korrekturfunktion auf Basis einer CFD-Analyse. Seither misst das Gerät das Verdunstungsgas bei -120° einwandfrei.
LNG: SICK senkt Boil-off-Gasverluste bei Enagas
25.02.2020
Flüssiggas (Liquified Natural Gas/LNG) gilt als eine der interessantesten Möglichkeiten, Staaten oder Industrien mit CO2-armer Energie zu beliefern – unabhängig von Überlandpipelines. Flüssiggas entsteht, wenn Erdgas auf unter -161 °C (-258 °F) abgekühlt wird. Es hat dann nur noch ein Sechshundertstel des ursprünglichen Volumens und kann mit Tankern überall hin transportiert werden. Da die Kühlung aber nicht immer konstant gehalten werden kann, entsteht in den Tanks an Land und auf Schiffen gelegentlich Verdunstungs- oder Boil-off-Gas (BOG). Es wird meistens als Reserveenergie genutzt oder abgefackelt, um Überdruck zu verhindern.
Spanien deckt seinen Energiebedarf seit Jahren zu 75 Prozent mit Flüssiggas. Der spanische Energiekonzern Enagas betreibt allein in Spanien sechs LNG-Terminals, weitere sind im Bau. Das angelieferte LNG wird hier gespeichert und per Lkw weiter transportiert oder regasifiziert und in das 11.000 Kilometer lange Rohrnetz des Konzerns gespeist. Verdunstungsgas im Speicher kann wirtschaftlich rückgekühlt, Abfackeln weitgehend vermieden werden.
Um das BOG-Volumen vor der Fackel möglichst exakt zu erfassen, wurde in dem LNG Terminal bei Huelva, Spanien, das 2-Pfad-Ultraschallgasmessgerät FLOWSIC600 von SICK in der 40" Boil-Off-Gas-Rohrleitung eingesetzt. An sich eine ideale Besetzung, denn das Gerät ist dank robuster Titanwandler hervorragend auch bei Tiefsttemperaturen bis zu -194°C einsatzfähig und verursacht keinen Druckverlust. Nach einigen Monaten im Einsatz stellte sich heraus, dass die Gesamtbilanz der Anlage Gasverluste (unaccounted-for-gas) von 0,18% auswies. Eine kleine Zahl, doch sie entsprach einem monetären Verlust von 2 Millionen Euro - jährlich.
Lösung durch Computersimulation (CFD)
Enagas bat Hersteller SICK um Unterstützung bei der Ursachenforschung. Nach eingehender Anlagenbesichtigung und Analyse der Installationsbedingungen zeigte sich, dass am Einbauort des FLOWSIC600 starke Turbulenzen in der Strömung auftraten. Ursächlich dafür waren zwei 90°-Rohrbögen vor der Einlaufstrecke. Dieser Aufbau war zum Zeitpunkt der Geräteauslegung nicht bekannt. Die ausgeprägten Turbulenzen beeinflussten das Messergebnis des 2-Pfad-Messgerätes.
Anschließend wurden Lösungsmöglichkeiten erarbeitet. Die Vorstörung einzukalibrieren, schied dabei aufgrund der Gerätekonzeption und der großen Rohrnennweite aus. Eine weitere Option war, weitere Messpfade zu ergänzen, was mechanische Umbauten zur Folge gehabt hätte. Letztlich haben sich Enagas und SICK auf eine Lösung mithilfe von CFD (Computational Fluid Dynamics) entschieden. Dabei wird mittels Computersimulation die Anlage nachgestellt und das Strömungsprofil in der Messsektion errechnet. Daraus lässt sich auf den Messfehler schließen. Ergebnis: Die Analyse wies einen Messfehler von bis zu 7,4 Prozent aus.
Im letzten Schritt konnte auf Basis der Computersimulation eine Korrekturfunktion ermittelt werden. Die Überführung der Korrekturfunktion in das reale Gerät war ein voller Erfolg. Der bilanzielle Gasverlust konnte durch die Korrektur um 0,1% oder umgerechnet eine Million Euro im Jahr reduziert werden. Diese Größenordnung war für Enagas akzeptabel. Das Ultraschallmessgerät FLOWSIC600 misst nun seit fast 10 Jahren das Verdunstungsgas bei -120°C zuverlässig. Die CFD-Analyse hat dabei geholfen, den Einfluss unerwünschter Installationseffekte zu reduzieren.
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Jörg Wenzel
Head of Product Marketing Services Flow Measurement
Jörg Wenzel ist seit 2011 im Bereich Durchflussmessgeräte und Gaszähler für SICK tätig, unter anderem als Gruppenleiter Produktmanagement. Seit 2016 verantwortet er das Marketing für diesen Bereich. Mit seinem Team und dem Produktmanagement arbeitet er maßgeblich an der Marktpositionierung neuer Produkte und innovativer Lösungen.
