Mikroturbinen in Münzgröße treiben intelligente Gasnetzlösungen an
Die Gasbranche steht derzeit vor der Herausforderung, wie die Leistung von Fernleitungen in Echtzeit überwacht und verwaltet werden kann. Das Aufkommen des „industriellen Internets der Dinge“ (IIoT), in dem kabellose Kommunikation und Netzwerktechnologien mit Sensoren kombiniert werden, verändert die Branche und bietet erhöhte Sicherheit, Automatisierung und betriebliche Effizienz. Eine der Konsequenzen der immer anspruchsvolleren Lösungen ist ein wachsender Energiebedarf für den Betrieb abgelegener Installationen, die zunehmend nicht ans Netz angeschlossen sind, wenn die Netzleistung nicht ausreicht oder nicht zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere bei Fernleitungen in rauen Umgebungen sowie in weniger entwickelten Ländern der Fall. Im Rahmen des Projekts AirWatt wurde eine Lösung auf Basis einer patentierten, miniaturisierten integrierten Turbine und einem Stromgenerator entwickelt, die von Advanced Microturbines(öffnet in neuem Fenster) entwickelt wurde. Sie ist so konzipiert, dass sie in die Fernleitungen zur Gasversorgung eingesetzt werden kann. AirWatt begann mit der Optimierung einer 30-W-Mikroturbine und baute diese dann zu einem Modell aus, das bis zu 150 W produzieren kann, nahezu das Doppelte der erwarteten Leistung. Die Lösung ist nun marktreif. Die pneumatische Energie von unter Druck stehendem Gas nutzen Der Schlüssel zur Innovation von AirWatt, dank der die Gasbranche die Leistung überwachen und Probleme, wie zum Beispiel Gaslecks, schnell erkennen kann, besteht aus zwei Elementen. Erstens werden vorhandene Druckabfälle und der Gasfluss im System genutzt, um Strom zu erzeugen, mit dem Zusatzeinrichtungen für die Wartung, Überwachung und den Betrieb der Fernleitungssysteme betrieben werden. Zu diesen Einrichtungen zählen unter anderem die vom Projektpartner FAST(öffnet in neuem Fenster) entwickelten Fernbedienungsgeräte. Zweitens ermöglicht die Integration von Turbine und Generator in eine einzelne Einheit, die mehrere Komponenten ersetzt, die Miniaturisierung der Mikroturbine. Projektkoordinator Dr. Emanuele Guglielmino erklärt weiter: „Die größten Fernleitungen für den Massengastransport arbeiten mit einem Betriebsdruck von 50 bis 200 bar. Für die Verteilung innerhalb von Städten wird dieser Druck auf 4 bis 5 bar reduziert und für die Versorgung von Wohneinheiten auf nur 20 mbar. AirWatt nutzt diese Druckabfälle in den Versorgungsleitungen, um Gas durch die Mikroturbine zu lenken und so Strom zu erzeugen. Tatsächlich ernten wir verfügbare Energie kostenlos, ohne Emissionen oder Verbrennung von Kraftstoff.“ Im Inneren des eigenen Gehäuses ist die Mikroturbine entlang der Fernleitung in der Nähe dieser Druckabfälle montiert. Um den Betrieb der Fernleitung nicht zu beeinträchtigen, wird nur ein kleiner Anteil vom Gasfluss mit hohem Druck abgeleitet und durch die Mikroturbine geleitet und wird anschließend wieder mit geringerem Druck in die Fernleitung zurückgeführt. Nach ihrem Einbau in die Fernleitung arbeitet die Mikroturbine kontinuierlich. Vor-Ort-Feldtests mit den 20 bereits eingesetzten Einheiten haben bestätigt, dass AirWatt das Netzwerk überwachen und steuern kann. Intelligente Gasnetze für die Menschen, den Planeten und den Profit Laut dem Energiefahrplan 2050 der Europäischen Kommission(öffnet in neuem Fenster), könnte der Ersatz von Kohle (und Öl) durch Gas, unter Verwendung vorhandener Technologien, wenigstens bis 2030-2035 dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren. AirWatt trägt zu diesen Ambitionen mit geringerem Kohlendioxidausstoß bei, indem gestörte Leistung, zum Beispiel aufgrund von Lecks, reduziert wird. Die Technologie bietet Energieeinsparungen, reduziert die Kosten für Reparaturen und Wartung und erhöht die Lebensdauer der Infrastruktur bei gleichzeitig weniger Beschwerden von Kunden. „Mit dem kompakten System, das mit minimalen Modifikationen an der bestehenden Infrastruktur installiert werden kann, rüstet AirWatt vorhandene Fernleitungen sowie auch neue Installationen auf die neuesten Spezifikationen für Überwachung und Steuerung auf“, sagt Guglielmino. AirWatt wurde umfangreich getestet und für den Betrieb in Erdgasumgebungen zertifiziert CE-Kennzeichnung gemäß der ATEX-Richtlinie(öffnet in neuem Fenster). Nachdem das Produkt nun marktreif ist, arbeitet das Team an der Kommerzialisierung für Gasfernleitungs- oder Installationsbetreiber innerhalb und außerhalb Europas.
Schlüsselbegriffe
AirWatt, Gas, Fernleitung, Internet der Dinge, Netz, Überwachung, Wartung, Mikroturbine, Strom, Kohlenstoff, Energie
