Verflüssigtes Erdgas: Explosionsschutz sichert die gesamte Versorgungskette
Im Zuge der Energiewende kann verflüssigtes Erdgas (LNG) als Übergangslösung einen wichtigen Beitrag für die Versorgungssicherheit leisten. Dieser Energieträger zeichnet sich durch eine hohe Verfügbarkeit zu wettbewerbsfähigen Konditionen aus. Zudem ist seine Emissionsbelastung im Vergleich zur Verbrennung von Kohle und Öl geringer. Jedoch ist das geförderte Gasgemisch hochentzündlich. Erdgas und LNG fallen gemäß ATEX und IECEx unter die Explosionsgruppe IIA, Temperaturklasse T1. Somit muss der Explosionsschutz über die gesamte Wertschöpfungskette gewährleistet sein. Mit explosionsgeschützten Produkten und Systemen für alle Prozessschritte von der Förderung bis zur Einspeisung gelingt dies.
Zunächst durchläuft das geförderte Roherdgas eine Aufbereitungsanlage, die Verunreinigungen und Schadstoffe abtrennt und nahezu reines Methan erzeugt. Für seine Weiterverarbeitung wird das Gas in eine als LNG-Train bezeichnete Gasverflüssigungsanlage geleitet. Dort wird es mittels ein- bis dreistufiger Kreislaufverfahren mit hohem Energieverbrauch, der für die Tiefkühlung und die Wärmeabfuhr anfällt, verflüssigt. Um die für die Wärmetauscher benötigten Pumpen und Ventilatoren anzusteuern, müssen solche Anlagen mit leistungsstarken, explosionsgeschützten Motoransteuerungen und Energieverteilungen ausgestattet sein. Diese Explosionsschutzlösungen können je nach Anlage bedarfsgerecht in verschiedenen Zündschutzarten ausgelegt werden.
Fehler effizient überwachen
Dabei erlaubt es eine modular aufgebaute Gehäusetechnik, mehrere Schutzarten effizient miteinander zu kombinieren sowie Steuerungen und Energieverteilungen in beliebigen Größen zu konfigurieren, um im Explosionsbereich hohe Leistungen mit vielen Stromabgängen verfügbar zu machen. Um Wartungs- und Instandhaltungskosten des gesamten LNG-Trains gering zu halten, empfiehlt sich eine Verknüpfung der Schutzschalter und Hilfskontakte mit einem Remote-Input-Output-System. Auf diese Weise lassen sich Fehler in der Energieverteilung über das Prozessleitsystem auslesen und überwachen.
Kühlung während des Transport gewährleisten
Den Transport von LNG übernehmen überwiegend Anbieter von Spezialtankern. Diese Schiffsriesen weisen immer größere Abmessungen auf. Trotz ihrer Tankisolierung erwärmt sich das verflüssigte Gas während des Transports und könnte teilweise verdampfen. An Bord eingesetzte Kompressoren sorgen dafür, das LNG wieder herunter zu kühlen. Für die Steuerung der Kompressoren eignen sich explosionsgeschützte Steuerungsstationen für Remote Input Output (RIO), welche die Signale von Sensoren und Aktoren sicher an das dezentrale Leitsystem übertragen. Da für die Installation unter Deck nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht, müssen die Maschinen und RIO-Stationen mit Input-Output-Modulen sowie digitalen Anzeige- und Meldeelementen sehr kompakt dimensioniert sein. Systeme mit acht- beziehungsweise 16-kanaligen Modulen mit Zündschutzart Eigensicherheit (Ex-i-Module) ermöglichen einen hochkompakten Stationsaufbau mit deutlicher Platz- und Gewichtseinsparung.
Sicher wieder in Gas umwandeln
Angekommen am Zielort wird das Erdgas in sogenannten Regasification Units wieder in den gasförmigen Zustand gebracht. Alternativ lässt sich dieser Prozess mit kleineren Mengen auch flexibel in schwimmenden Anlagen – Floating Storage and Regasification Units (FRSU) – durchführen. Für die Umwandlung des LNG in den ursprünglichen Zustand wird Verdampfungswärme zugeführt. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird diese Wärme meist aus mit Meerwasser gespeisten Wärmetauschern gewonnen. Pumpeneinheiten, die das Meerwasser zum Wärmetauscher befördern, sollten aus Sicherheitsgründen mit Alarmsignalgebern, Klemmenkästen, Sicherheitsschaltern und Lasttrennschaltern mit AC3-Schaltvermögen bestückt sein. Integrierte Sicherheitsschalter trennen bei Reinigung und Reparaturen die elektrische Energiezufuhr sicher von Maschinen und Anlagenteilen.
Da sich die explosionsgefährdeten Zonen über weite Anlagenbereiche erstrecken, sollten Ex-Schutz-Lösungen nicht nur im eigentlichen Verarbeitungsprozess, sondern in der gesamten Infrastruktur zur Anwendung kommen. Entscheidend für die Materialauswahl und Konstruktion sind neben dem Ex-Schutz auch seewasserresistente Gehäusewerkstoffe, hochwertige Dichtungsmaterialien, ein vibrationsfestes Design und die Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Einflüssen.
Vor der Netzeinspeisung wird das Erdgas in einer Kompressionsanlage verdichtet. Die Motorsteuerungen und Energieverteilungen, die unter anderem für die Ansteuerung von Kompressoren und zur Speisung der Wärmetauscher und Verdampfungsanlagen benötigt werden, können mit explosionsgeschützten Gehäusetechnologien leicht und kompakt realisiert werden.
Hauptsächlich wird LNG zur Wärme- und Stromerzeugung sowie als Energieträger für die Prozessindustrie genutzt. Wegen seiner Umweltverträglichkeit und des positiven Effekts auf den CO2-Ausstoß wächst seine Bedeutung aber auch als Kraftstoff zum Antrieb von Schiffen und Lastkraftwagen.
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