DE3637370C1 - Verfahren zum Einspeisen von in einer Kavernenspeicheranlage gespeichertem Gas in ein Verbrauchernetz sowie Anordnung zum Durchfuehren eines solchen Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Einspeisen von in einer Kavernenspeicheranlage gespeichertem Gas in ein Verbrauchernetz sowie Anordnung zum Durchfuehren eines solchen VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf den Betrieb von Kavernen
speicheranlagen für die Zwischenspeicherung von Gas, und sie
betrifft im besonderen ein Verfahren zum Einspeisen von in einer
Kavernenspeicheranlage mit wenigstens zwei Einzelkavernen unter
hohem Lagerdruck gespeichertem Gas in ein mit niedrigerem Betriebsdruck
arbeitendes Verbrauchernetz unter Verwendung einer zwischenschaltbaren
Verdichterstation sowie eine Anordnung zum Durchführen
eines solchen Verfahrens.
Im Rahmen der Versorgung von Verbrauchern insbesondere mit Erdgas
hat sich als Vorsorge gegen Störungen oder Ausfälle der laufenden
Zuführung des Gases aus häufig weit entfernten Quellen auch
über einen längeren Zeitraum die Zwischenspeicherung von größeren
Gasmengen in Speicherkavernenanlagen eingeführt, die eine Mehrzahl
von beispielsweise in Salzstöcken ausgebauten Einzelkavernen umfassen,
die sich über ein entsprechendes Leitungssystem mit dem
jeweiligen Verbrauchernetz verbinden lassen. In Zeiten eines Überschusses
an Gasanlieferung aus den Primärquellen werden diese
Speicherkavernen aus dem Verbrauchernetz mit Erdgas gefüllt, wobei
mit Hilfe einer in das verbindende Leitungssystem einbezogenen
Verdichterstation das gespeicherte Gas auf einen den Betriebsdruck
im Verbrauchernetz übersteigenden Lagerdruck gebracht wird. Im
Bedarfsfalle wird das so gespeicherte Gas dann wieder aus den
Kavernen ausgespeichert und unter entsprechender Druckreduzierung
in das Verbrauchernetz eingespeist.
Um bei einer solchen Versorgung mit zwischengespeichertem Gas
eine bedarfsgerechte Belieferung der Verbraucher sicherzustellen,
müssen sich über einen möglichst langem Zeitraum große Gasmengen
pro Zeiteinheit aus den Speicherkavernen in das Verbrauchernetz
einspeisen lassen, die Ausspeicherung muß also mit möglichst hohem
Durchsatz erfolgen, wobei dieser hohe Durchsatz über möglichst
lange Zeiträume hinweg aufrechterhalten bleiben sollte.
Diesem Ziel steht jedoch der Umstand entgegen, daß bei mit hoher
Ausspeicherungsrate erfolgender Gasentnahme aus den Speicherkavernen
der Ausspeicherungsvorgang wegen Wegfalls des erforderlichen Förderdrucks
bereits dann als beendet zu betrachten ist, wenn das Druckniveau
in den Speicherkavernen auf den Wert des Druckniveaus im
Verbrauchernetz abgesunken ist, obwohl in diesem Zeitpunkt die
Speicherkavernen noch erhebliche Gasmengen enthalten. Dieses Gas
ließe sich zwar grundsätzlich mit Hilfe von zwischengeschalteten
Ausspeicherverdichtern nutzbar machen, doch bedürfte es dabei zur
Aufrechterhaltung zufriedenstellend großer Ausspeicherungsraten so
großer Verdichterkapazitäten, daß sowohl unter dem Gesichtspunkt
der erforderlichen Investitionen als auch unter dem Gesichtspunkt
der laufenden Betriebskosten ein wirtschaftlich unvertretbarer
Aufwand getrieben werden müßte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
auf dem sich bei wirtschaftlich annehmbarem Kostenaufwand
die Ausspeicherungsrate bei der Entnahme von Speichergas aus einer
Kavernenspeicheranlage zu dessen Einspeisung in ein Verbrauchernetz
über einen längeren Zeitraum als bisher auf einem hohen Wert halten
läßt, wobei gleichzeitig eine möglichst große Gasmenge ausspeicherbar
sein soll.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung ausgehend von
einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß
im Mehrstufenbetrieb gefahren wird, wobei in einer ersten Stufe
eine erste Einzelkaverne unter alleiniger Gasentnahme aus dieser
Einzelkaverne von ihrem Lagerdruck bis zu dem Betriebsdruck in
dem zu speisenden Verbrauchernetz in dieses entladen wird, in
weiteren Stufen die jeweils zuvor entladene Einzelkaverne mit der
Saugseite der Verdichterstation verbunden und die nächstfolgende,
noch auf hohem Lagerdruck befindliche Einzelkaverne gemeinsam mit
der Druckseite der Verdichterstation an das Verbrauchernetz angeschlossen
wird und in einer letzten Stufe die zuletzt entladene
Einzelkaverne über die Verdichterstation in das Verbrauchernetz
endentladen wird.
Eine bevorzugte Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach
der Erfindung weist ein Leitungssystem mit einer Verdichterstation
auf, das die verschiedenen Einzelkavernen mit dem Verbrauchernetz
verbindet, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das verbindende
Leitungssystem eine erste Sammelleitung und eine zweite Sammelleitung
aufweist, von denen jede über je eine eigene, eine Absperr-
und Regelarmatur enthaltende Stichleitung an jede Einzelkaverne
angeschlossen ist und auf einem ersten Leitungsweg wenigstens die
erste Sammelleitung direkt und auf einem zweiten Leitungsweg
wenigstens die zweite Sammelleitung unter Zwischenschaltung der
Verdichterstation mit einer zum Verbrauchernetz führenden bzw. von
dort kommenden Ausgangs- bzw. Eingangsleitung verbindbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus Unteransprüchen.
Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, die Zeitspanne, innerhalb
deren sich in einer Kavernenspeicheranlage gespeichertes Gas mit
hoher Ausspeicherungsrate in ein angeschlossenes Verbrauchernetz
einspeisen läßt, deutlich zu verlängern, ohne daß dazu ein wirtschaftlich
unvertretbarer Einrichtungs- und Betriebsaufwand notwendig
wäre. Vielmehr sind grundsätzlich nur die auch für die
Gaseinspeicherung in die Speicherkavernen erforderlichen Zusatzaggregate
vorzusehen, während es für die Zwecke der Erfindung im
Prinzip nur der Anordnung und zweckentsprechenden Steuerung von
Absperrarmaturen in den einzelnen Leitungen des verbindenden Leitungssystems
zwischen den Speicherkavernen und dem Verbrauchernetz
für die Schaffung definierter Leitungswege bedarf.
In bevorzugter Ausführung ergibt die Erfindung ein Verfahren
und eine Anordnung zum Einspeisen von in einer Kavernenspeicheranlage
gespeichertem Gas in ein Verbrauchernetz, bei denen durch
eine mehrstufige Arbeitsweise unter Vorgabe bestimmter Leitungswege
zwischen den einzelnen Speicherkavernen und dem zu speisenden Verbrauchernetz
und zeitlicher Abstimmung der Entladung der einzelnen
Speicherkavernen von einem ursprünglich hohen Lagerdruck bis zu
einem noch unter dem Betriebsdruck im Verbrauchernetz liegenden
minimalen Restdruck mit Hilfe passend gesteuerter Absperrarmaturen
im verbindenden Leitungssystem zwischen Speicherkavernen und Ver
brauchernetz eine langzeitig hohe Ausspeicherungsrate für die Gas
entnahme erreicht werden kann, wobei als einziges apparatives Hilfs
mittel eine auch für die Einspeicherung des Gases in die Speicherkavernen
dienende Verdichterstation vorgesehen ist. Ergänzend kann
das ausgespeicherte Gas bei seinem Durchgang durch das verbindende
Leitungssystem einer Aufheizung durch Wärmezufuhr und einer Trocknung
zur Entfernung von Restfeuchtigkeit unterzogen werden.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung, ihrer Merkmale und
Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der
Aufbau und Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
schematisch veranschaulicht sind; im einzelnen zeigen in der
Zeichnung:
Fig. 1a den Verlauf der Ausspeicherungsrate über der Zeit
bei der Entladung einer Kavernenspeicheranlage in der bisher
üblichen Weise,
Fig. 1b ein entsprechendes Zeitdiagramm für die Ausspeicherung
von in einer gleichen Kavernenspeicheranlage
gespeichertem Gas nach dem Verfahren gemäß der
Erfindung und
Fig. 2 den Aufbau einer Anordnung gemäß der Erfindung in
einem Blockschaltbild in Verbindung mit einer
Kavernenspeicheranlage mit vier Einzelkavernen.
Die Darstellung in Fig. 2 zeigt ein Übersichtsschema für eine
gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung, die eine vier Einzelkavernen
K 1, K 2, K 3 und K 4 aufweisende Kavernenspeicheranlage für
die Speicherung beispielsweise von Erdgas mit einem nicht eigens
gezeigten Verbrauchernetz verbindet.
Die dargestellte Anordnung enthält eine erste Sammelleitung A
und eine zweite Sammelleitung B, die jede mit jeder der Kavernen
K 1 bis K 4 über je eine eigene Stichleitung verbunden sind. In
diesen Stichleitungen liegen jeweils Absperrarmaturen VA 1, VA 2,
VA 3 und VA 4 bzw. VB 1, VB 2, VB 3 und VB 4, die je nach ihrer Einstellung
den Strömungsweg zwischen der ersten Sammelleitung A und den
einzelnen Kavernen K 1 bis K 4 bzw. den Strömungsweg zwischen
der zweiten Sammelleitung B und den einzelnen Kavernen K 1 bis K 4
für einen Gasdurchgang freigeben oder sperren.
Von der Sammelleitung A führt weiter ein erster Leitungsweg aus
einer Leitung C und einer anschließenden Leitung I zu einer Ausgangs-
bzw. Eingangsleitung O, die ihrerseits die Verbindung zu
dem in der Zeichnung nicht gezeigten Verbrauchernetz herstellt. Im
Zuge der Leitung C liegen von der Sammelleitung A her gesehen der
Reihe nach eine Absperrarmatur 3, ein Filterseparator FS 1, ein
Wärmetauscher WT 1 und eine Absperrarmatur 8, während die Leitung I
in der gleichen Richtung betrachtet der Reihe nach eine Absperrarmatur 13,
eine Druckreduzierstation DR 1, Sicherheitsabsperreinrichtungen
SAV 1, einen Gastrockner GT 1, Durchflußmeß- und -regel
einrichtungen DMR 1 und eine Absperrarmatur 16 enthält. Am Beginn
der Ausgangs- bzw. Eingangsleitung O ist eine Absperrarmatur 19
angeordnet, über die der Strömungsweg zum und vom Verbrauchernetz
gesperrt oder freigegeben werden kann.
Von der zweiten Sammelleitung B zweigt eine Leitung D ab, die
das erste Teilstück eines zweiten Leitungsweges zur Ausgangs- bzw.
Eingangsleitung O bildet und anschließend an die Sammelleitung B
der Reihe nach eine Absperrarmatur 4, einen Filterseparator FS 2,
einen Wärmetauscher WT 2 und eine Absperrarmatur 9 enthält. Zu dem
zweiten Leitungsweg gehören weiter der Reihe nach ein Teilstück
einer zwischen den Leitungen C und I und deren Absperrarmaturen
8 bzw. 13 abzweigenden und zur Leitung D und darüber hinaus
führenden Leitung H, die zwischen den Leitungen C und D eine
Absperrarmatur 11 und nach ihrer Verbindungsstelle mit der Leitung D
eine Absperrarmatur 12 enthält, und eine an die Leitung H
anschließende Leitung G, die im Anschluß an die Leitung H der
Reihe nach eine Absperrarmatur 10, eine Verdichterstation VS,
einen Luftkühler LK zum Abkühlen des die Verdichterstation VS
verlassenden Gases und eine Absperrarmatur 7 enthält. An die
Leitung G schließt eine Leitung K an, die zur Verbindungsstelle
der Leitung D mit der Sammelleitung B und weiter zur Leitung C an
deren mit der Sammelleitung A verbundener Seite führt und zwischen
den Leitungen C und D eine Absperrarmatur 1 und noch vor ihrer
Verbindung mit der Leitung D eine Absperrarmatur 2 enthält. Noch
vor der Absperrarmatur 2 zweigt von der Leitung K eine Leitung E
ab, die der Reihe nach eine Absperrarmatur 5 und eine Druckreduzier
station DR 0 enthält. Über eine anschließende Leitung L ist
die Leitung E mit einer Leitung J verbunden, die an der Verbindung
zwischen den Leitungen C und I des ersten Leitungsweges abzweigt
und in Analogie zur Leitung I der Reihe nach eine Absperrarmatur 14,
eine Druckreduzierstation DR 2, Sicherheitsabsperreinrichtungen
SAV 2, einen Gastrockner GT 2, Durchflußmeß- und -regeleinrichtungen
DMR 2 und eine Absperrarmatur 17 enthält. Die Leitung L, die ein
weiteres Teilstück des zweiten Leitungsweges bildet und insoweit
eine Fortsetzung der Leitung E bildet, mündet in die Leitung J
zwischen der Druckreduzierstation DR 2 und den Sicherheitsabsperr
einrichtungen SAV 2, mit denen die Leitung J bis zu ihrem Ende ein
weiteres Teilstück des zweiten Leitungsweges bildet. Den Abschluß
des zweiten Leitungsweges bildet eine Leitung N, die zwischen den
Absperrarmaturen 16 und 19 an der Verbindung zwischen der Leitung
I und Ausgangs- bzw. Eingangsleitung O abzweigt und nach ihrer
Verbindung mit der Leitung J eine Absperrarmatur 18 enthält. Der
zweite Leitungsweg besteht also insgesamt aus der Leitung D,
dem anschließenden Teilstück der Leitung H mit der Absperrarmatur
12, der Leitung G, dem anschließenden Teilstück der Leitung K bis
zu dessen Verbindung mit der Leitung E, der Leitung E selbst, der
Leitung L, dem anschließenden Teilstück der Leitung J ab der Druck
reduzierstation DR 2 bis zur Verbindung der Leitung J mit der Leitung
N und dem anschließenden Teilstück der Leitung N bis zur Verbindung
der Leitung N mit den Leitungen I und O zwischen den Absperrarmaturen
16 und 19.
Eine Innenverbindung innerhalb des zweiten Leitungsweges bildet
eine Leitung F, die zwischen der Verbindung mit der Leitung G und
der Absperrarmatur 2 von der Leitung K abzweigt und zur Leitung H
führt, wo sie zwischen deren Verbindung mit der Leitung G und der
Absperrarmatur 12 einmündet. Dank dieser Lage bietet die Leitung F,
die eine Absperrarmatur 6 enthält, die Möglichkeit, die in der
Leitung G liegenden Baustufen wie insbesondere die Verdichter
station VS, deren Saugseite der Leitung H und deren Druckseite der
Leitung K zugewandt ist, zu überbrücken. Auf diese Weise lassen
sich eine Einspeicherung oder eine Umspeicherung von Gas unter
Umgehung der Verdichterstation bewirken.
Vervollständigt wird das verbindende Leitungssystem in Fig. 2
durch eine Leitung M, die nach der Absperrarmatur 18 an die Leitung
N anschließt und zur Verbindung der Leitung H mit der Leitung
G führt. Im Zuge der Leitung M liegen anschließend an die Leitung
N der Reihe nach ein Filterseparator FS 0, eine Durchflußmeßeinrichtung
DM 0, Sicherheitsabsperreinrichtungen SAV 0 und eine Absperr
armatur 15. Die Leitung M dient zur Einspeicherung von Gas
aus dem Verbrauchernetz oder auch zur Umspeicherung von Gas
zwischen den Speicherkavernen.
Das in Fig. 2 dargestellte verbindende Leitungssystem mit den
Leitungen A bis O gestattet, wie die vorstehende Beschreibung der
Leitungsführung zeigt, die Einspeicherung von über das Verbrauchernetz
angeliefertem Gas in die verschiedenen Kavernen K 1 bis K 4,
die Umspeicherung von Gas zwischen den Kavernen K 1 bis K 4 und die
Ausspeicherung von Gas aus den Kavernen K 1 bis K 4 in das Verbrauchernetz,
wobei speziell diese Ausspeicherung in neuartiger und
besonders vorteilhafter Weise erfolgen kann. Der gesamte Betrieb
der Kavernenspeicheranlage in Verbindung mit den vorgenannten
Speichervorgängen vollzieht sich bevorzugt unter Steuerung insbesondere
des Öffnens und Schließens der verschiedenen Armaturen
1 bis 19 und VA 1 bis VB 4 mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht
eigens dargestellten Prozeßleitwerks, das durch selektives Öffnen
und Schließen der einzelnen Armaturen die jeweils benötigten
Leitungswege schafft, durch die das Gas strömen kann. Dabei ist
von besonderem Vorteil, daß auch unterschiedliche Werte von Zustandsparametern
wie Gastemperatur oder Gasfeuchte in den einzelnen
Kavernen berücksichtigt werden können und so der jeweilige Gesamtvorgang
optimiert werden kann. In diesem Zusammenhang kann noch
angemerkt werden, daß jede der dargestellten Speicherkavernen K 1
bis K 4 noch ihrerseits in mehrere Teilkavernen aufgeteilt sein
kann, also anstelle einer Einzelkaverne auch eine Kavernengruppe
vorgesehen sein kann, die einheitlich betrieben wird.
Zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Betriebsweise der
in Fig. 2 dargestellten Kavernenspeicheranlage soll nunmehr ein
mögliches Arbeitsbeispiel beschrieben werden. Dabei werden die
folgenden Basisdaten zugrundegelegt:
Geometrisches Volumen der vier Kavernen oder Kavernengruppen
K 1 bis K 4 je 400 000 Kubikmeter;
Anfänglicher Lagerdruck des gespeicherten Gases (trockenes
Erdgas) 180 bar;
Anfangstemperatur des gespeicherten Gases und des umgebenden
Gesteins 50°C;
Gewünschte Gesamtausspeicherungsrate (über einen möglichst
langen Zeitraum) 200 000 Kubikmeter je Stunde (i. N.);
Druckniveau im Verbrauchernetz 50 bar;
Kapazität der Verdichterstation VS ausreichend für eine Abgabe
von 50 000 Kubikmetern je Stunde (i. N.) mit einem Druck von
50 bar bei Anlieferung bei Drücken zwischen 20 und 50 bar;
Minimales Druckniveau in den Kavernen K 1 bis K 4 ca. 20 bar. Auf der Grundlage dieser Basisdaten wird die Ausspeicherung des Gases aus den Kavernen K 1 bis K 4 nach dem Verfahren gemäß der Erfindung in insgesamt fünf aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt, wie sie nachstehend angegeben sind: 1. Gasentnahme allein aus der Kaverne K 1 mit der vorgegebenen Ausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 1 über den ersten Leitungsweg;2. Umschaltung der Kaverne K 1 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 2 an den ersten Leitungsweg unter Aufrechterhaltung der Gesamtausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) mit einer Ausspeicherungsrate von 150 000 m³/h (i. N.) für die Kaverne K 2 und gleichzeitiger weiterer Gasentnahme aus der Kaverne K 1 mit einer Ausspeicherungsrate von 50 000 m³/h (i. N.) unter Mitwirkung der Verdichterstation VS bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 2 und eines Gasdruckes von ca. 20 bar in der Kaverne K 1; 3. Abschaltung der Kaverne K 1, Umschaltung der Kaverne K 2 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 3 an den ersten Leitungsweg für eine Gasentnahme mit einer Gesamtaus speicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) aus den Kavernen K 2 (Ausspeicherungsrate 50 000 m³/h (i. N.) über die Verdichterstation VS) und K 3 (Ausspeicherungsrate 150 000 m³/h (i. N.)) bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 3 und eines Gasdruckes von ca. 20 bar in der Kaverne K 2; 4. Abschaltung der Kaverne K 2, Umschaltung der Kaverne K 3 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 4 an den ersten Leitungsweg für eine Gasentnahme mit einer Gesamtausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) aus den Kavernen K 3 und K 4 bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 4 und von ca. 20 bar in der Kaverne K 3; 5. Abschaltung der Kaverne K 3 und Umschaltung der Kaverne K 4 auf den zweiten Leitungsweg zu deren Endentladung auf einen Gasdruck von ca. 20 bar über die Verdichterstation VS.
Minimales Druckniveau in den Kavernen K 1 bis K 4 ca. 20 bar. Auf der Grundlage dieser Basisdaten wird die Ausspeicherung des Gases aus den Kavernen K 1 bis K 4 nach dem Verfahren gemäß der Erfindung in insgesamt fünf aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt, wie sie nachstehend angegeben sind: 1. Gasentnahme allein aus der Kaverne K 1 mit der vorgegebenen Ausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 1 über den ersten Leitungsweg;2. Umschaltung der Kaverne K 1 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 2 an den ersten Leitungsweg unter Aufrechterhaltung der Gesamtausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) mit einer Ausspeicherungsrate von 150 000 m³/h (i. N.) für die Kaverne K 2 und gleichzeitiger weiterer Gasentnahme aus der Kaverne K 1 mit einer Ausspeicherungsrate von 50 000 m³/h (i. N.) unter Mitwirkung der Verdichterstation VS bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 2 und eines Gasdruckes von ca. 20 bar in der Kaverne K 1; 3. Abschaltung der Kaverne K 1, Umschaltung der Kaverne K 2 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 3 an den ersten Leitungsweg für eine Gasentnahme mit einer Gesamtaus speicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) aus den Kavernen K 2 (Ausspeicherungsrate 50 000 m³/h (i. N.) über die Verdichterstation VS) und K 3 (Ausspeicherungsrate 150 000 m³/h (i. N.)) bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 3 und eines Gasdruckes von ca. 20 bar in der Kaverne K 2; 4. Abschaltung der Kaverne K 2, Umschaltung der Kaverne K 3 auf den zweiten Leitungsweg und Anschaltung der Kaverne K 4 an den ersten Leitungsweg für eine Gasentnahme mit einer Gesamtausspeicherungsrate von 200 000 m³/h (i. N.) aus den Kavernen K 3 und K 4 bis zum Erreichen eines Gasdruckes von 50 bar in der Kaverne K 4 und von ca. 20 bar in der Kaverne K 3; 5. Abschaltung der Kaverne K 3 und Umschaltung der Kaverne K 4 auf den zweiten Leitungsweg zu deren Endentladung auf einen Gasdruck von ca. 20 bar über die Verdichterstation VS.
Die für die vorstehend erläuterten Stufen 1 bis 5 erforderlichen
Einstellungen (offen oder geschlossen) der verschiedenen Armaturen
1 bis 19 und VA 1 bis VB 4 sind nachstehend in Form einer Tabelle
zusammengestellt, die der vollständigen Beschreibung des Betriebsablaufs
in der Kavernenspeicheranlage von Fig. 2 halber auch die
entsprechenden Verhältnisse für die Gaseinspeicherung in die
Kavernen K 1 bis K 4 sowie für Beispiele für eine interne Gasumlagerung
zwischen den Kavernen K 1 bis K 4 zeigt.
Im einzelnen sind in der Tabelle folgende Betriebsphasen erfaßt:
BEGaseinspeicherung
BA 1Gasausspeicherung (1. Stufe)
BA 2Gasausspeicherung (2. Stufe)
BA 3Gasausspeicherung (3. Stufe)
BA 4Gasausspeicherung (4. Stufe)
BA 5Gasausspeicherung (5. Stufe)
BUDHDirekte Gasumlagerung aus einer Kaverne (hier Kaverne K 1)
höheren Drucks in eine Kaverne (hier Kaverne K 2) niedrigeren
Drucks über Filterseparator (hier FS 1) und Wärme
tauscher (hier WT 1)
BUDNDirekte Gasumlagerung aus einer Kaverne (hier Kaverne K 3)
niedrigeren Drucks in eine Kaverne (hier Kaverne K 4) höheren
Drucks über Filterseparator (hier FS 1), Wärmetauscher (hier
WT 1) und Verdichterstation (VS)
BUTHGasumlagerung aus einer Kaverne (hier Kaverne K 1) höheren
Drucks in eine Kaverne (hier Kaverne K 2) niedrigeren Drucks
über Filterseparator (hier FS 0 und FS 1), Wärmetauscher
(hier WT 1) und Gastrockner (hier GT 1) unter Umgehung der
Verdichterstation VS auf dem Wege über die Leitung F (für
ein unter dem zulässigen Druckniveau im Gastrockner liegendes
Druckniveau in der Kaverne K 2)
BUTNGasumlagerung aus einer Kaverne (hier Kaverne K 3) niedrigeren
Drucks in eine Kaverne (hier Kaverne K 4) höheren Drucks über
Filterseparator (hier FS 0 und FS 1), Wärmetauscher (hier WT 1)
und Gastrockner (hier GT 1) unter Einschaltung der Verdichter
station VS.
Die Stellung der Armaturen 1 bis 19 und VA 1 bis VB 4 ist in der
Tabelle durch die Symbole "1" (offen) und "0" (geschlossen) angegeben.
Wie die vorstehende Tabelle ebenso wie die ihr vorangehende Erläuterung
des Betriebsablaufs zeigen, wird bei der betroffenen Ausführungsform
der Erfindung die Sammelleitung A überwiegend mit
höherem Betriebsdruck zum Beispiel zwischen 50 und 180 bar gefahren,
während der Betriebsdruck in der Sammelleitung B überwiegend bei
geringeren Werten von zum Beispiel zwischen 20 und 50 bar liegt.
Die Sammelleitung A dient entsprechend in erster Linie zum Ausspeichern
von Gas aus noch auf hohem Lagerdruck befindlichen
Speicherkavernen über die Armaturen VA 1 bis VA 4, während für die
Gaseinspeicherung und für die Ausspeicherung von Gas aus bereits
weitgehend entladenen Speicherkavernen der Weg über die Sammelleitung
B und die Armaturen VB 1 bis VB 4 vorgesehen ist.
Im Anschluß an die Sammelleitung A strömt das auszuspeichernde
Gas durch den ersten Leitungsweg, während die Sammelleitung B für
die Gasausspeicherung ihre Fortsetzung im wesentlichen in dem
zweiten Leitungsweg findet. Im Zuge beider Leitungswege grenzen die
Druckreduzierstationen DR 0 in der Leitung E, DR 2 in der Leitung
J und DR 1 in der Leitung I einen an den hohen Lagerdruck, der in den
Speicherkavernen K 1 bis K 4 herrschen kann, angepaßten ersten Bereich
gegen einen zweiten Bereich ab, der auf den niedrigeren Betriebsdruck
im Verbrauchernetz ausgelegt ist. Eine betriebsmäßige Verbindung
ist zwischen den beiden Leitungswegen nur zwischen auf gleichen
Betriebsdruck ausgelegten Bereichen vorgesehen; die Leitung L verbindet
die Leitungen E und J im Anschluß an die Niederdruckseite
der jeweiligen Druckreduzierstationen DR 0 bzw. DR 2.
Die Darstellung in Fig. 1a und 1b veranschaulichen die mit
Hilfe der Erfindung erzielbare Verlängerung der Gasausspeicherungszeit
mit hoher Ausspeicherungsrate anhand zweier Zeitdiagramme,
von denen das erste (Fig. 1a) die Verhältnisse bei einer bisher
üblichen gleichzeitigen Entladung aller vorhandenen Speicherkavernen
zunächst vom Anfangsdruckniveau bis zum Betriebsdruck im Verbrauchernetz
und dann unter Einschaltung einer Ausspeicherungsverdichterstation
weiter bis zum Restdruck zeigt, während das zweite Diagramm
(Fig. 1b) den Verlauf der Ausspeicherungsrate über der Zeit
bei der Entladung einer gleichen Kavernenspeicheranlage nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung wiedergibt.
Ein Vergleich beider Diagramme zeigt, daß der Zeitraum, innerhalb
dessen sich die Ausspeicherungsrate auf dem für die Versorgung
des Verbrauchernetzes mit zwischengespeichertem Gas gewünschten
hohen Wert halten läßt, unter den Bedingungen der Erfindung deutlich,
nämlich um etwa 20% länger ausfällt als beim Stande der
Technik. Die durch die schraffierten Flächen in den Diagrammen
veranschaulichte insgesamt entnehmbare Gasmenge ist in beiden
Fällen etwa gleich groß.
Claims (6)
1. Verfahren zum Einspeisen von in einer Kavernenspeicheranlage mit
wenigstens zwei Einzelkavernen unter hohem Lagerdruck gespeichertem
Gas in ein mit niedrigerem Betriebsdruck arbeitendes Verbrauchernetz
unter Verwendung einer zwischenschaltbaren Verdichterstation, dadurch
gekennzeichnet, daß im Mehrstufenbetrieb gefahren wird, wobei in einer
ersten Stufe eine erste Einzelkaverne (K i ) unter alleiniger Gasentnahme
aus dieser Einzelkaverne von ihrem Lagerdruck bis zu dem Betriebsdruck
in dem zu speisenden Verbrauchernetz in dieses entladen wird, in weiteren
Stufen die jeweils zuvor entladene Einzelkaverne (K i ) mit der Saugseite
der Verdichterstation (VS) verbunden und die nächstfolgende, noch auf
hohem Lagerdruck befindliche Einzelkaverne (K i+1) gemeinsam mit der
Druckseite der Verdichterstation an das Verbrauchernetz angeschlossen
wird und in einer letzten Stufe die zuletzt entladene Einzelkaverne (K n )
über die Verdichterstation in das Verbrauchernetz endentladen wird.
2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem
eine Verdichterstation enthaltenden Leitungssystem, das die verschiedenen
Einzelkavernen mit dem Verbrauchernetz verbindet, dadurch gekennzeichnet,
daß das verbindende Leitungssystem eine erste Sammelleitung (A) und eine
zweite Sammelleitung (B) aufweist, von denen jede über je eine eigene,
eine Absperr- und Regelarmatur (VA 1, VA 2, VA 3, VA 4, VB 1, VB 2, VB 3, VB 4)
enthaltende Stichleitung an jede Einzelkaverne (K 1, K 2, K 3, K 4) angeschlossen
ist und auf einem ersten Leitungsweg (C, I) wenigstens die
erste Sammelleitung (A) direkt und auf einem zweiten Leitungsweg (D, H,
G, K, E, L, J, N) wenigstens die zweite Sammelleitung (B) unter Zwischen
schaltung der Verdichterstation (VS) mit einer zum Verbrauchernetz
führenden bzw. von dort kommenden Ausgangs- bzw. Eingangsleitung (O)
verbindbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine der beiden Sammelleitungen (A und B) sowohl an den ersten Leitungs
weg (C, I) als auch an den zweiten Leitungsweg (D, H, G, K, E, L, J, N)
anschließbar ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
einzelnen Leitungen (C bis N) des Leitungssystems Absperrarmaturen
(1 bis 18) für die Auswahl bestimmter Leitungswege für den Gasdurchgang
enthalten.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl der erste Leitungsweg (C, I) als auch der zweite Leitungsweg
(D, H, G, K, E, L, J, N) jeweils durch eine Druckreduzierstation (DR 1
bzw. DR 0) in einen den Speicherkavernen (K 1 bis K 4) zugewandten, auf
deren hohen Lagerdruck ausgelegten ersten Bereich und einen dem
Verbrauchernetz zugewandten, auf dessen niedrigeren Betriebsdruck
ausgelegten zweiten Bereich unterteilt ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung
zwischen den beiden Leitungswegen (C, I und D, H, G, K, E, L, J, N)
jeweils nur zwischen deren auf gleiche Druckbedingungen ausgelegten
Bereichen vorgesehen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein
auf die Druckreduzierstation (DR 0) in Richtung auf das Verbrauchernetz
folgender Abschnitt (Leitung J) des zweiten Leitungsweges über eine
weitere Druckreduzierstation (DR 2) wahlweise auch in den ersten
Leitungsweg einbeziehbar ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdichterstation (VS) durch eine Parallelleitung (F) mit einer
Absperrarmatur (6) überbrückt ist.
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