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

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Bossel, Ulf
Die ernüchternde CO2-Bilanz von Wasserstoff. Faszinierende Technik verhindert Energie- und Klimawende (kostenlos)
Sonnenenergie, 2022

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Neupert, Michael; Hilgenstock, Achim
CO2-Transport in Leitungen - nach welchen Regeln?
3R Fachzeitschrift für sichere und effiziente Rohrleitungssysteme, 2022

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Sperlich, Jonas; Hüttenrauch, Jens
Transformationspfade für die deutsche Gasinfrastruktur. Ergebnisse des DVGW-Forschungsprojekts "Roadmap Gas 2050"
Energie Wasser-Praxis, 2022

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Agricola, Annegret-Claudine; Byrtus, Simon; Langenhorst, Tim; Thomalla, Lioba
Wasserstoff entfesseln: Welchen Rahmen braucht der Markthochlauf?
Energie Wasser-Praxis, 2022

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