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Thermodynamisches Verhalten von Erdgas, Wasserstoff und Erdgas-Wasserstoff-Mischgasen in Salzkavernen während der unterirdischen Speicherung

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[Quelle: https://d-nb.info]

In Deutschland wird das Thema der Energiewende mit voranschreitender Diskussion über Kohle- und Atomausstieg immer populärer und konkreter. Hierbei wird es immer wichtiger, die Erneuerbaren Energien in den Vordergrund zu rücken und diese effizienter zu nutzen. Ein zentrales Problem, welches gelöst werden muss, ist die Speicherung dieser Energie. Es muss zu jeder Zeit möglich sein den Energiebedarf zu decken, unabhängig davon, ob Wind- und Solaranlagen Strom liefern. Ein möglicher Ansatz ist, aus überschüssiger Wind- und Sonnenenergie über eine Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen und diesen dann in unterirdischen Strukturen wie z.B. Salzkavernen, Aquiferstrukturen oder ausgeförderte Öl- oder Gaslagerstätten zu speichern. In dieser Arbeit sollen die thermodynamischen und fluiddynamischen Strömungsvorgänge in Salzkavernen während der Umwidmung von Erdgas auf Wasserstoff untersucht und simuliert werden. Für die Umstellung eines Kavernenspeichers von Erdgas auf Wasserstoff wurden zwei Möglichkeiten identifiziert. Die erste Variante ist, das Kaverne befindliche Erdgas als Kissengas zu nutzen. Diese Variante bringt den Vorteil, dass das Kissengas als natürliche Hemmschwelle zwischen dem Kavernensumpf und Wasserstoff dient, was wiederum eine Schwefelwasserstoff – Bildung hemmt. Als zweite Umstellungsvariante könnte die Kaverne mit vollgesättigter Sole gefüllt werden, um das Erdgas vollständig fördern zu können. Anschließend kann Wasserstoff in die mit Sole gefüllte Kaverne injiziert werden. Für diese Umstellungsvariante ist es nötig, den Soleentleerungsstrang in die Bohrung einzubauen, wofür eine Workoveranlage vonnöten ist. Diese Variante bringt den Vorteil, dass eine reine Wasserstoffkaverne zur Verfügung steht und geringere Anforderungen an die Gasaufbereitung gestellt werden müssen.

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Bücher, Broschüren

Bernhard Adler, Martin Dykstra, Michael Winterstein
Energie- und Produktionswende im ländlichen Raum
2021, viii, 133 S., VIII, 133 S. 41 Abb., 17 Abb. in Farbe. 240 mm, Softcover
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Das Buch möchte Experten verschiedener Wissensdisziplinen ansprechen, vor allem Agrartechniker, Energetiker und Recyclingspezialisten. Es geht darum, die Vorteile einer zukünftigen Agrar-Energiegesellschaft zur Bewältigung der Energiewende darzulegen. Von diesem Strukturwandel ist im Grunde die gesamte Zivilgesellschaft betroffen, letztlich jeder einzelne Bürger als Konsument. Deshalb versuchen die Autoren in allgemeinverständlicher Form den Energiewandel als eine Einheit von neuen Technologien und sinnvoller Energieeinsparungen darzustellen. Mit dem Agrar-Energie-Komplex propagieren sie ein Wirtschaftsmodell, das Landwirten zukünftig eine gesicherte Existenz bilden kann.

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Christiane Habrich-Böcker, Beate Ch. Kirchner, Peter Weißenberg
Fracking - Die neue Produktionsgeografie
2., aktualis. u. korr. Aufl.
2015, xiv, 145 S., XIV, 145 S. 40 Abb. 210 mm, Softcover
Springer

 

 

Die Energieversorgung der Welt steht vor einer radikalen Wende: Mit Fracking erschließt eine neue Technik bislang unerreichbare Öl- und Gasquellen in der Tiefe. Das verändert die Spielregeln im globalen Energiemarkt. Durch die Ausbeutung dieser sogenannten unkonventionellen Lagerstätten können einige Staaten, die bislang von Öl- und Gas-Importen abhängig sind, zu Exporteuren aufsteigen. Die Preise für Energie werden gerade in diesen Regionen enorm sinken. Unternehmen investieren Milliarden in Fracking und die LNG-Technologie zur Erdgasverflüssigung - und verändern damit das Gefüge der Weltwirtschaft. Für energieintensive Industrien wie Stahl- und Aluminiumhütten, Automobilfertigung oder Maschinenbau werden etwa Verlagerungen in der Produktion nötig, um die Wettbewerbsfähigkeit zu halten. Doch die Fracking-Technologie ist heftig umstritten. In diesem Buch stellen Experten den neuesten Stand der Diskussion, Chancen und Risiken des Fracking-Booms vor. Entscheider aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft können sich so ein unvoreingenommenes Bild machen, um an einer aufgeheizten Debatte kompetent teilnehmen zu können. Die 2. Auflage wurde durchgesehen, aktualisiert und um aktuelle Technologiefakten, Statements mit dem aktuellen Stand der Gesetzgebung sowie Prognosen ergänzt.

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Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz
Recht, Technik, Wirtschaftlichkeit. 5. Workshop am 18./19. Mai 2011 in Berlin
2012, 140 S., zahlr. farb. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer Verlag

 

 

Der Tagungsband des 5. Fraunhofer UMSICHT-Workshops "Biogaseinspeisung", der im Mai 2011 in Berlin stattfand, enthält alle Vorträge und Diskussionen der Referenten und Teilnehmer über Chancen und Perspektiven für Biomethan. Im Fokus standen die EEG-Novellierung, neue Instrumente wie die Direktvermarktung von Biogasstrom, Fragen zum Biomethanhandel, Verfahren zur Biogasaufbereitung sowie innovative Verfahren zur Herstellung der Netzkonformität. Weitere Informationen zum Workshop, wie z. B. die dort gezeigten Präsentationsfolien, sowie aktuelle Studien zum Thema Biogaseinspeisung finden Sie auf der Internetseite www.biogaseinspeisung.de oder www.umsicht.fraunhofer.de . Der 6. Workshop "Biogaseinspeisung" wird am 15. / 16. Mai 2013 in Oberhausen stattfinden. FRAUNHOFER UMSICHT - WIR BIETEN TECHNOLOGIE, DIE SICH AUSZAHLT! Technische Neuerungen in den Bereichen Umwelt-, Werkstoff-, Prozess- und Energietechnik sind unser Know-how, die Förderung nachhaltigen Wirtschaftens, umweltschonender Technologien und innovativen Verhaltens unser Ziel. Unser Wunsch: Die Lebensqualität der Menschen zu verbessern und die Innovationsfähigkeit der Wirtschaft zu fördern.

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Robert Berger, Erik Bothendorf, Volker Klinkert, Bernd Meyer-Prescher, Wolfgang Urban
Gasnetze der Zukunft
Studie zu den Auswirkungen der Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz auf den Netzbetrieb und Endverbraucher
2010, 165 S., zahlr. farb. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer Verlag

 

 

Die vorliegende Publikation skizziert die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen der Biogaseinspeisung auf den Netzbetrieb, benennt potenzielle Probleme und schafft die Grundlage für Gegenmaßnahmen und Optimierungen. Die finanziellen Auswirkungen für den Netzanschluss von Biogasanlagen werden in Vergleichsrechnungen zur Minimierung der volkswirtschaftlichen Kosten identifiziert, Alternativen gegenübergestellt und bewertet, um abschließend Handlungsempfehlungen für Netzbetreiber, Akteure, Verbände und für die Gesetzgebung abzuleiten. Die Studie wurde vom Fraunhofer-Institut UMSICHT, Oberhausen, der BALANCE VNG Bioenergie GmbH, Leipzig und der E.ON Avacon AG, Salzgitter erstellt und vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) in Form einer Zuwendung unterstützt.

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Gasmessung und Gasabrechnung
Praxiswissen Gasfach
4., Aufl.
2009, 336 S., mit CD-ROM (Zusatzinhalt). 22.5 cm, Hardcover
Vulkan Verlag

 

 

Mit Ausgabe November 2008 wurde das neue DVGW-Arbeitsblatt G 685 "Gasabrechnung" herausgegeben, das eine ganze Reihe von wesentlichen Änderungen und Neuerungen gegenüber der bisherigen Ausgabe von 1993 enthält, die zum Teil erhebliche Auswirkungen auf die tägliche Arbeitspraxis in den Gasversorgungsunternehmen haben. Der Band liefert hierzu vertiefende Hintergrundinformationen und erörtert die praktischen Auswirkungen. Darüber hinaus müssen Anforderungen aus der Regulierung des Marktes erfüllt werden. Mit der Novellierung des Energiewirtschaftsgesetzes (2008) und der neuen Messzugangsverordnung wurde auch das Zähl- und Messwesen in Deutschland liberalisiert. Neue Marktrollen wie Messstellenbetreiber, Messdienstleister usw. sind zu berücksichtigen. Neben diesen neuen Rahmenbedingungen sind weiterhin Themen wie "Smart Metering" und "Einspeisung von Biogas in öffentliche Gasverteilnetze" hoch aktuell und werden dies vor dem Hintergrund einer Energieeffizienzdiskussion noch einige Jahre bleiben.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

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Klaus-Dieter Clausnitzer, Nadine Hoffmann, Werner Wosniok, Julia Wosniok
Entwicklung des Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser bei Einfamilienhäusern
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2706
2008, 70 S., 9 Abb., 28 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Anlass für das Forschungsvorhaben war erstens, dass für die Erstellung von verbrauchsbasierten Energieausweisen für Einfamilienhäuser bisher Referenzwerte fehlten. Zweitens fehlte es an einer Baseline für den bisherigen Trend des Energieverbrauchs im Bereich Raumwärme/Warmwasser. Diese Baseline ist wichtig für die mögliche zukünftige Einbeziehung von Haushalten bzw. Gebäuden in den CO2-Emissionshandel: Bei Joint Implementation-Projekten mit Deutschland als Gastgeberland können nur Reduzierungen berücksichtigt werden, die über den Trend hinausgehen. Drittens war es für die Politik interessant, ob und wie sich bisherige Gesetze und Förderpolitik auswirken. Diese Lücken konnten durch das Forschungsvorhaben zum Teil geschlossen werden: Es konnten Referenzwerte für den Endenergieverbrauch an Erdgas für Einfamilienhäuser in Norddeutschland ermittelt werden. Datengrundlage bildeten die Erdgas-Verbrauchsdaten von ca. 25.000 Einfamilienhäusern. Es zeigte sich, dass der Erdgasverbrauch im Zeitraum von 1997 bis 2006 um 19 Proz. gesunken ist (witterungsbereinigt um 14 Proz.). Pro Quadratmeter Wohnfläche ergab sich eine Reduzierung von 196 kWh im Jahre 1997 auf 159 kWh in 2006. Die Gründe für den Rückgang liegen vor allem in investiven Maßnahmen der Hauseigentümer. Die größte Rolle spielten hier Maßnahmen an der Heizung. Das ergab eine begleitende Befragung bei rund 700 Haueigentümern.

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- Hopp
Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden
Bauforschung, Band T 2645
1994, 110 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Entsprechend den einschlägigen gesetzlichen Bestimmungen und technischen Regeln dürfen gasführende Bauteile in Leitungsanlagen von Wohngebäuden nicht die Brandsicherheit gefährden und unter Brandeinwirkung nicht zu einer Explosion führen. Die gasführenden Bauteile müssen von der Hauseinführung bis zum Anschluß an das Gasgerät höher thermisch belastbar sein. Dies ist gegeben, wenn, je nach Bauteil, eine Leckrate von 30-150 l/h (Luft im Normzustand) während einer Aufheizzeit von 15 Minuten und einer Haltezeit von 30 Minuten bei 650 Grad C nicht überschritten wird. Die höhere thermische Belastbarkeit wird entweder durch Prüfung oder Verwendung thermisch beständiger Werkstoffe nachgewiesen. Bauteile von Innenleitungen sind von der Hauseinführung bis zum Gas-Geräteanschluß höher belastbar. Dies gilt auch für Filter, soweit sie aus Eisen-Metallen bestehen. Nichtmetallene Schlauchleitungen, z.B. für den Anschluß von Haushaltsherden bis zu einem Betriebsdruck von 100 mbar, erfüllen naturgemäß diese Anforderungen nicht. Gasführende Bauteile in Gasgeräten sind nicht höher thermisch belastbar, weil sie überwiegend aus Nichteisen Metallen bestehen. Automatisch betriebene Stellgeräte in Gasgeräten können mit dem Risiko des außerplanmäßigen Öffnens behaftet sein. Z.B. kann als Folge der Brandeinwirkung ein Schaltkontakt mechanisch betätigt werden und den Gasweg außerplanmäßig öffnen.

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H. Neuhauser, D. Ostertag
Experimentelle Untersuchungen zum Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden. Schlußbericht. Textband
Bauforschung, Band T 2634/1
1993, 86 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bauteile der häuslichen Gasinstallation müssen betriebs- und brandsicher sein. Bei Brandeinwirkung dürfen keine so großen Undichtigkeiten an Geräten, Bauteilen oder Leitungen entstehen, daß es zu einer gefahrdrohenden Freisetzung von Gas kommt. Untersucht wurden Einzelteile eines Gasregelblocks, Gasregelblöcke, Gasthermen, Bauteile der häuslichen Gasinstallation, Leitungen und Leitungsverbindungen bei Brandbeanspruchung entsprechend der Einheits-Temperatur-Zeit-Kurve sowie bei gleichmäßiger Temperaturerhöhung mit einem Temperaturanstieg von 10 K/min bei Versuchen in Brandversuchsöfen sowie durchschnittlich 5 K/min bei Versuchen in einem Elektroofen. Die experimentellen Untersuchungen zeigten, daß der Großteil der Bauteile, Leitungen und Leitungsverbindungen sich als sehr lange beständig erwies, während bei den Geräten das Versagen wesentlich früher festgestellt wurde.

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H. Neuhauser, D. Ostertag
Experimentelle Untersuchungen zum Brandverhalten von Gasinstallationen, Gasfeuerstätten und Gasgeräten in Wohngebäuden. Anlagenband. Diagramme zum Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2634/2
1993, 60 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

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Landspersky, Michael
Grüner Wasserstoff: Auf verpflichtende Zertifizierung der Nachhaltigkeit vorbereitet?
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Leiblein, Janina; Mörs, Friedemann; Graf, Frank; Kolb, Thomas
Grundlagenforschung für die Dreiphasen-Methanisierung als Teil der Power-to-Gas-Prozesskette
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Göllner, Johanna
Verfahrenstechnische Auswirkungen einer Einspeisung von Wasserstoff auf eine Verdichterstation
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Domanski, Konrad
Gaszähler, basierend auf thermischem Massenflussmessprinzip: Jahrelang bewährt und zertifiziert für die Zukunft
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Harbusch, Volker
Vor- und Nachteile von Methanol für die Energiewende
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022