Pipelines umweltfreundlicher gestalten

Umweltfragen haben weltweit an Aufmerksamkeit gewonnen und werden auch zukünftig aller Wahrscheinlichkeit nach ein wichtiges, wenn nicht das wichtigste Thema überhaupt sein. Internationale Bemühungen wie das Pariser Abkommen zielen darauf ab, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur deutlich unter 2° C zu halten. Zusätzlich haben politische Bewegungen wie Fridays for Future die Aufmerksamkeit auf die besonders akuten Umweltthemen gelenkt. Gleichzeitig befindet sich der weltweite Energieverbrauch auf einem Rekordhoch und ein Rückgang ist nicht in Sicht: Der Energiebedarf von Entwicklungsländern wächst mit ihnen.

Erneuerbare Energien erfordern grundlegende Veränderungen

Aktuell ist der weltweite Energiebedarf hauptsächlich durch Öl, Gas und Kohle gedeckt. Auch wenn diese Tatsache weithin als Problem angesehen wird, ist eine schnelle Umstellung auf vollständig kohlenstofffreie Energiequellen nicht möglich. Die Zahlen, die dieses Problem veranschaulichen, sind astronomisch: Um den aktuellen Energieverbrauch weltweit zu decken, bräuchte es 3.995.434 Windkraftanlagen. Derzeit sind knapp 340.000 Windkraftanlagen im Einsatz. Bei einem Blick auf Solarenergie zeigt sich ein ähnliches Problem: Es bräuchte ca. 54,4 Milliarden Solarmodule mit einer Leistung von 360 W, um die Welt mit Strom zu versorgen. Diese Module würden sich auf rund 300.000 Quadratkilometer erstrecken – in etwa die Größe Italiens oder des US-Staates Arizona.

Erdgas – Eine dringend benötigte Brückentechnologie

Im Vergleich zu Öl und Kohle ist Erdgas eine deutlich sauberere Energiequelle. Bei der Energiegewinnung erzeugt der Einsatz von Erdgas im Vergleich zu Kohle weniger Emissionen in Form von Luftschadstoffen, darunter auch Kohlenstoffdioxid. Dr. Fatih Birol, Exekutivdirektor der Internationalen Energieagentur drückt es folgendermaßen aus: „Erdgas ist einer der Grundpfeiler der weltweiten Energieversorgung. Dort wo es umweltschädlichere Brennstoffe ersetzt, verbessert es die Luftqualität und begrenzt den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid” (IEA, 2019). Angesichts der erforderlichen Vorlaufzeit für die Umstellung auf erneuerbare Energien und in Anbetracht des weltweit wachsenden Energiebedarfs scheint die Nutzung von Erdgas als Brückentechnologie eine gute Option zu sein, bis nachhaltigere Alternativen flächendeckend verfügbar sind.

Methan schädlicher als CO2

Im Umgang mit Erdgas muss darauf geachtet werden, dass so wenig Gas wie möglich in die Atmosphäre gelangt. Üblicherweise besteht Erdgas zu mehr als 90 % aus Methan. Mit der Zeit beginnt das Methan, das sich in kritischen Schichten der Erdatmosphäre befindet, zu zerfallen. UV-Wellen der Sonnenstrahlung, insbesondere im 254 nm-Bereich erzeugen das Hydroxyl-Radikal OH und Sauerstoff aus Wasserdampf. Das OH-Hydroxidion „reinigt“ die Atmosphäre von Methan. Da aber die Zeit, die zur Reinigung von Methan benötigt wird, gegenüber anderen Treibhausgasen variiert, wird die Gesamtwirkung über einen längeren Zeitraum untersucht.

Über einen Zeitraum von 20 Jahren zeigt sich bei Methan ein 72-mal größeres Treibhauspotenzial als bei CO2. Über einen Zeitraum von 100 Jahren ist Methan nachweislich 25-mal schädlicher für die Atmosphäre als CO2 (Forster et al., 2007). Aktuell setzen sich ca. 17 % aller festgestellten Treibhausgasemissionen aus Methan zusammen (Ritchie & Roser, 2020). Von diesen 17 % wird rund ein Viertel durch die Öl- und Gasindustrie verursacht (Global Methane Initiative, o. J.). Pipelines umspannen den gesamten Globus und transportieren Gas zu Aufbereitungsanlagen, Kraftwerken und Endverbrauchern. Allein in den USA werden 490.850 Kilometer an Pipelines für den Gastransport genutzt (EIA, o. J.). Dabei birgt jeder Kompressor, jedes Ventil, jede Verbindung oder Schweißnaht ein Austrittsrisiko für Gas.

Aus diesem Grund ist das Aufspüren und Abdichten von Gaslecks entscheidend, wenn es darum geht, das Nachhaltigkeitspotenzial von Erdgas zu erhalten. Bei diesem Vorgang spielen Pumpen von KNF eine unscheinbare, aber wichtige Rolle.

Wie KNF Pumpen dabei helfen, Gaslecks aufzuspüren

Durch Undichtigkeiten der Pipelines gelangt nicht nur Erdgas in die Atmosphäre: Es gelangt auch Umgebungsluft in die Pipeline und verursacht dort einen Anstieg von Sauerstoff, der zu vorzeitigem Rohrbruch in anderen Teilen der Pipeline führen kann. Daher können Gaslecks durch Messung der Gasreinheit an verschiedenen Punkten entlang der Pipeline festgestellt werden. Enthält das Erdgas an einem bestimmten Prüfpunkt plötzlich mehr Sauerstoff, müssen im vorgelagerten Bereich ein oder mehrere Gaslecks vorhanden sein. Um dies zu überprüfen wird mit einer Pumpe, z. B. aus der Serie KNF NMP 830, in Abständen eine Probe entnommen, indem ein Vakuum gegen die Gasströmung innerhalb der Pipeline erzeugt wird. Die Probe wird dann an den Sensor weitergeleitet, wo sie analysiert wird. Übersteigt das gemessene Sauerstoffniveau einen vorab festgelegten Grenzwert, benachrichtigt das Gerät eine zentrale Überwachungsstation. Die technischen Anforderungen an diesen Pumpentyp sind hoch: Sie darf die Gasprobe nicht verunreinigen und da sich Messpunkte häufig in abgelegenen Gebieten befinden, muss die Pumpe wartungsfrei sein und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Wir sind uns der hohen Anforderungen bewusst, die an Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie gestellt werden. Dank jahrzehntelanger Zusammenarbeit mit Kunden aus dieser Branche können wir unsere Pumpenlösungen individuell an kundenspezifische Anforderungen anpassen. Gern beantworten wir auch Ihre Fragen und unterstützen Sie bei der Umsetzung Ihrer spezifischen Anwendung. Kontaktieren Sie einen unserer KNF Experten für Ihr Projekt.

Literatur

EIA. (o. J.). EIA - Natural Gas Pipeline Network - Transporting Natural Gas in the United States. Aufgerufen am 27. Mai 2021 von www.eia.gov/naturalgas/archive/analysis_publications/ngpipeline/index.html

Forster, P., V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen, R. Betts, D.W. Fahey, J. Haywood, J. Lean, D.C. Lowe, G. Myhre, J. Nganga, R. Prinn, G. Raga, M. Schulz & R. Van Dorland (2007). Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor & H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom und New York, NY, USA.

Global Methane Initiative. (o. J.). Global Methane Emissions and Mitigation Opportunities. Abgerufen am 27. Mai 2021 von www.globalmethane.org/documents/gmi-mitigation-factsheet.pdf

IEA. (2019). The Role of Gas in Today’s Energy Transitions – Analysis. Abgerufen am 27. Mai 2021 von www.iea.org/reports/the-role-of-gas-in-todays-energy-transitions

Ritchie, H. & Roser, M. (2020). Greenhouse gas emissions. Our World in Data. Abgerufen am 27. Mai 2021 von ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions