Effiziente Erdgasbereitstellung mit erneuerbaren Energien

Gas-Druckregel- und Messanlagen (GDRMA) nehmen für den Erdgastransport eine wichtige Rolle als Übergabestellen zwischen den Netzabschnitten ein. Bei der Druckreduktion kommt es infolge des Joule-Thomson-Effektes zu einer Abkühlung, wodurch die Anlagentechnik vereisen und die Gasversorgung gefährdet sein kann. Um diesen gestörten Betrieb zu vermeiden, wird das Erdgas im Vorfeld der Entspannung erwärmt. Dabei fällt der damit einhergehende Wärmebedarf auf einem für erneuerbare Energieanwendungen hervorragendem Temperaturniveau und ganzjährig an. Ziel ist es diesen Wärmebedarf auf ein Minimum zu begrenzen und möglichst umfangreich mit erneuerbaren Energiequellen zu decken. Mit diesem Ziel werden zuerst die Grundlagen der GDRMA und die zur Gewährleistung des versorgungssicheren Betriebs vorhandenen Restriktionen erläutert. Damit einher- gehende Betriebscharakteristiken werden bei den GDRMA der untersuchten Netzbetreiber hinsichtlich der Ineffizienzen bei der Nutzwärmebereitstellung, der Regelgüte und der möglichen Verbesserungsempfehlungen der bestehenden, klassischen Anlagentechnik evaluiert sowie bewertet. Im Vorfeld der Umstellung auf eine erneuerbare Wärmeversorgung gilt es diese Ineffizienzen zu beheben, um bei Umsetzung der Maßnahmen auf den minimal notwendigen Wärmebedarf effizient auslegen zu können. Neben der energetischen Einsparung kann auch die Regelgüte bei bedarfsgerechter Auslegung gesteigert werden. Die für derartige Auslegungskonzepte notwendigen Daten wie Gaslastgänge oder Druckverhältnisse sind nahezu vollständig bei den Netzbetreibern und mindestens im stündlichen Intervall vorhanden. Die Datenherausgabe der dafür notwendigen Lastgänge gestaltet sich in der Praxis mitunter schwierig, da es sich sowohl um direkte Kundendaten als auch um Daten von versorgungskritischen Netzelementen handelt. Um dennoch die vorgeschlagenen Maßnahmen qualitativ bewerten zu können, wird ein Verfahren zur Herleitung des täglichen Gaslastgangs auf Basis der durchgeleiteten Jahresmenge und dem Tagesmaximum an Erdgas weiterentwickelt. Der dabei hergeleitete Gaslastgang muss in einem weite- ren Schritt in Relation zu der vorhandenen Netzbetriebscharakteristik gesetzt werden, um realistische Gaslastgänge zu prognostizieren. Hierfür wurden die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Fallstudien ausgewertet und eine Klassifizierung der GDRMA in Erdgasnetzen entwickelt. Der sich bei Anwendung des entwickelten Verfahrens hergeleitete tägliche Gasdurchsatz und Wärmebedarf bildet die Basis für die weiterführenden Untersuchungen. Hierbei wurden Effizienzmaßnahmen entwickelt und bewertet, welche neben den theoretischen Untersuchungen auch im Praxisbetrieb realisiert werden konnten. Daran anschließend wurden alternative Wärmebereitstellungskonzepte hinsichtlich deren Einsatz in GDRMA untersucht und sich ergebende Restriktionen aufgezeigt. Abschließend wird im Rahmen der Arbeit ein Werkzeug entwickelt, welches die Präqualifizierung der vorgeschlagenen Maßnahmen auf Basis der hergeleiteten Gaslastgänge ermöglicht und anhand von repräsentativen GDRMA bewertet wird.