Der Hersteller W2-Armaturen hat gemeinsam mit RMGS und der TU Dortmund einen neuartigen Gasexpander entwickelt, der den technischen Aufwand bei der Gasentspannung deutlich mindert.
Die Rückgewinnung von Energie bei der Entspannung von Erdgas ist ein nachhaltiges Energiekonzept, das bisher wenig Beachtung fand. Grund dafür sind verschiedene Faktoren. Zum einen ist der verbundene Aufwand groß, da das Erdgas vorgewärmt werden muss, um Vereisungen durch den Joule-Thomson-Effekt zu verhindern. Dabei geht es um Temperaturänderungen, die bei der Druckminderung entstehen. Zudem schlagen CO2-Emissionen zu Buche, wenn die benötigte Wärme durch Erdgasverbrennung erzeugt wird.
W2 und Partner haben eine Lösung gefunden
Aus diesen Gründen sind Gasentspannungsturbinen (GET) trotz der Potentiale noch nicht besonders weit verbreitet. W2-Armaturen, Rombach Metering Gas Solutions GmbH (RMGS) und die TU Dortmund haben nun eine Lösung für das Wärmeproblem gefunden. Die TU hat zusammen mit den Partnern einen Gasexpander entwickelt und patentieren lassen, der die Vorwärmung des Erdgases obsolet macht.
Das funktioniert dank eines speziellen Verfahrens, bei dem nur ein Teil des Druckpotenzials des Gases in der Turbine entspannt wird, der Rest in einem gewöhnlichen Gasdruckregler. Dabei entfällt die Vorwärmung, wodurch der Betriebsaufwand erheblich gesenkt wird. Die Technik ist universell einsetzbar, neben Erdgas unter anderem auch in Wasserstoff-Anlagen.
Gasexpander für energieeffiziente Stromgewinnung
Bei dem Expander handelt es sich im Grunde um eine düsenbeaufschlagte einstufige Gleichdruckturbine. Auf der Welle des Generators sitzt die axiale Turbinenstufe, wodurch der Generator innerhalb des Gehäuses durch den Gasstrom gekühlt wird. Das Turbinenrad verspricht mit niedrigen Drehzahlen eine lange Betriebszeit ohne Wartung.
Damit der Gasexpander seine Wirkung optimal erzielt, ist entscheidend, dass der Gasvolumenstrom möglichst oft und konstant erreicht wird. Nimmt der Volumenstrom ab, sinkt die Geschwindigkeit in den Düsen und der Wirkungsgrad des Expanders ebenso. Für die Betreiber ist die Versorgungssicherheit mit elektrischer Energie unmittelbar innerhalb der Anlage als Ergänzung oder als Ersatz für die Notstromversorgung möglich.
Besonders effizient sind GET dann, wenn der Strom von den Anwendern selbst verbraucht und dementsprechend hoch bewertet wird. Der Jahresertrag wird mittels einer geordneten Jahresganglinie berechnet: Bei einer Leistung von 30 kWh und 6.000 Volllaststunden pro Jahr ergibt sich ein Jahresertrag von 180.000 kWh, der zu einer CO2-Ersparnis von 42 Tonnen führt (2023: Stromerzeugung in Deutschland 380g CO2 pro kWh).
Sieben GET sind bereits von W2-Armaturen und RMGS installiert worden.
