EP4182602A1 - Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt - Google Patents

Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt

Info

Publication number
EP4182602A1
EP4182602A1 EP21745938.7A EP21745938A EP4182602A1 EP 4182602 A1 EP4182602 A1 EP 4182602A1 EP 21745938 A EP21745938 A EP 21745938A EP 4182602 A1 EP4182602 A1 EP 4182602A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
network section
consumer
quality
additional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP21745938.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4182602C0 (de
EP4182602B1 (de
Inventor
Dirk SPITTLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viessmann Holding International GmbH
Original Assignee
Viessmann Climate Solutions SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viessmann Climate Solutions SE filed Critical Viessmann Climate Solutions SE
Publication of EP4182602A1 publication Critical patent/EP4182602A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4182602C0 publication Critical patent/EP4182602C0/de
Publication of EP4182602B1 publication Critical patent/EP4182602B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/04—Pipe-line systems for gases or vapours for distribution of gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product

Definitions

  • Gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section, the gas quality for the gas network section being able to be determined in real time in a simple manner and the regulation of the consumers and/or producers in the gas network section being able to be adapted thereto.
  • One object of the invention is to provide a method and a system which makes it possible to determine a gas quality, in particular with regard to the concentration of an additional gas and/or a calorific value, in a gas network section in a simple manner in real time and to control consumers and /or adapt producers in the gas network section to the determined gas quality.
  • additional gases can have a major impact on the quality of the gas in the gas network and thus also on the operation of devices, i.e. consumers and generators, such as gas burners, fuel cell modules and electrolysers.
  • the proportion of an additional gas in the fuel gas can vary both regionally and time-dependent in gas network sections.
  • EP 2 450 704 B1 describes a method for determining the calorific value of fuel gas, in particular natural gas, in gas networks, in particular in regional or distribution networks with at least two feed points, a plurality of network nodes and a number of exit points, where a) the calorific values and quantities are measured at the entry points of the gas network, b) the quantities at the exit points of the gas network are estimated and totaled on the basis of load profiles according to corresponding equations, c) the values determined in each case are fed to an evaluation unit together with topological data of the gas network and the calorific values at at least one exit point can be determined by calculation.
  • EP 3 287 750 B1 describes a gas meter system and a calorific value estimation method.
  • the gas meter system is configured to estimate a calorific value of a gas that passes through a first gas meter and to estimate a calorific value of a gas that passes through a second gas meter provided separately from the first gas meter.
  • the estimation is based on the calorific value of the gas of the first gas meter, which is arranged along a gas supply line at a predetermined distance with respect to the second gas meter.
  • DE 10 2018 106 576 A1 describes a method for determining gas consumption when the gas quality in a gas network changes, with at least one meter device for recording at least one gas volume flow, with one or more local gas feed points being provided in the gas network.
  • At least one current gas quality is determined in a network section of the gas network, with at least one consumption point in the network section taking a gas volume flow.
  • At least the current gas quality of the gas in the network section is transmitted to a data center.
  • a consumption of the gas volume flow of the at least one consumption point is determined with its counter device.
  • the current consumption is transmitted to the data center using time-precise meter readings from the meter device.
  • the current calorific value is determined based on the gas quality in the network section and at least the timely calorific values are linked to the meter readings at the consumption point.
  • the FR 3 030 034 Al describes, for example, a gas meter for customer installation of a gas distribution network, comprising a line with a gas inlet opening and a gas outlet opening, a unit for measuring in the line, an analysis unit for the gas flowing in the duct in order to determine at least a partial composition thereof, and a data transmission unit which is connected to the analysis unit and arranged to transmit an identifier and analysis data, and at least one data acquisition unit separate from the measuring device .
  • a method according to the invention for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section comprises the step a) of determining a gas quality by at least one consumer or at least one producer in the gas network section.
  • consumer and producer refer to the consumption of gas from a gas network section, or correspondingly to the generation of gas. Consumers can therefore be gas burners or fuel cell modules, for example, while producers can be electrolysers or modules for methanation, for example.
  • device refers to both a consumer and a generator.
  • the gas quality in step a) is determined directly by the at least one consumer or the at least one producer using internal measuring sensors.
  • the operating state in which the gas quality is determined by the at least one consumer or the at least one producer is not restricted according to the invention.
  • the gas quality can be determined in a calibration mode, for example. In a preferred embodiment, however, the gas quality can be determined in step a) during operation of the at least one consumer or the at least one producer.
  • the method for determining the gas quality is not restricted according to the invention and will depend on the type and configuration of the at least one consumer or the at least one producer.
  • the gas quality can be determined, for example, by determining a flame temperature.
  • the flame temperature can be determined, for example, using the glow-electric effect on the ignition electrode (temperature of the flame on the ignition electrode), as described in EP 2 549 187 B1, for example.
  • the method according to the invention makes it possible to dispense with additional measuring points and measuring devices for determining a gas quality in a gas network section.
  • gas quality is to be interpreted broadly herein.
  • gas quality can refer to all properties of the gas carried in a gas network section.
  • the determination of the gas quality in step a) can in particular include the determination of a concentration of an additional gas and/or the determination of a calorific value.
  • additional gas refers here to any proportionate, gaseous admixture to the basic gas (natural gas) carried in a gas network section.
  • additional gas is not restricted according to the invention.
  • the additional gas can be selected from a group consisting of hydrogen, nitrogen, methane, sulfur, carbon monoxide, carbon dioxide and propane.
  • the additional gas can be, in particular, hydrogen.
  • the method according to the invention also includes step b) of transmitting the gas quality determined in step a) and position data of the at least one consumer or of the at least one producer in real time to a central unit.
  • Real time means the time delay that occurs between the transmission of the gas quality to the central unit and the gas quality being output to at least one further consumer or at least one further producer is in the gas network section, so that the at least one further consumer or at least one further producer can be regulated based on the gas quality output by the central unit.
  • Central entity herein means an entity for the transmission (transmission and reception), storage and processing of data.
  • a central unit can, for example, be a control room, a server or a cloud. Consumers and/or producers in a gas network section can advantageously form a network with the central unit. Alternatively, or in addition to this, a central unit can also be connected to a number of networks or clusters of consumers and/or producers. The networks or clusters can be assigned to different, regionally specific gas network sections, for example.
  • position data of the at least one consumer or at least one producer are also transmitted to the central unit in step b) of the method according to the invention.
  • the position data can be anonymized. Anonymized can mean, for example, that only the assignment of a gas connection to an area of the gas network section is transmitted as position data.
  • the method according to the invention also includes step c) of determining the gas quality in the gas network section by the central unit based on the transmitted gas quality and the position data. This can be done, for example, by linking the gas quality determined by the at least one consumer or the at least one producer with the transmitted position data.
  • information about the nature of the gas network section can also be stored in the central unit.
  • the gas quality can be determined taking into account the information about the quality of the gas network section.
  • Information about the nature of the gas network section can be, for example, information about the grouping of devices, ie consumers and/or producers, in the gas network section.
  • the method according to the invention also includes step d) of the gas quality in the gas network section being output by the central unit to at least one other consumer or at least one other producer in the gas network section. In this way, devices in the gas network section can indirectly access the measured values of other devices in the same gas network section and thus do without their own determination or even their own measurement sensors.
  • the method according to the invention comprises step e) of adapting a regulation of the at least one further consumer or the at least one further producer in the gas network section on the basis of the gas quality output.
  • the adjustment of the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step e) can include: Deriving a controlled variable for use by the at least one additional consumer or the at least one additional producer based on the gas quality output.
  • devices with a device for transmitting data (IP interface) without measuring sensors can adapt their control behavior to the gas quality, in particular the hydrogen concentration, in their gas network section by deriving a corresponding control variable for use.
  • the at least one additional consumer can be a gas burner, and the controlled variable for use can be a controlled variable for combustion.
  • the adjustment of the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step e) can include: switching off the at least one additional consumer when the gas quality output exceeds or falls below an internal limit value.
  • the adjustment of the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step e) can include: Comparing internal measured values of the at least one additional consumer or the at least one additional producer with the output gas quality for detection and/or or compensation of Deviations of internal measurement sensors. In this way, devices can use the gas quality determined and output by the central unit to correct or adjust their own internal measuring sensors.
  • the adjustment of the control of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step e) can include: Stabilizing the gas quality in the gas network section by the at least one additional producer when a specified limit value for the gas network section is exceeded by the gas quality output . In this way it is possible, for example, to provide stably high hydrogen concentrations in the gas network section.
  • the method can additionally include the step: adjusting maintenance intervals of the at least one additional consumer or of the at least one additional producer based on the gas quality that is output.
  • maintenance service providers can adjust maintenance intervals of the devices externally via maintenance software when the gas quality in the gas network section is transmitted.
  • the gas properties can be determined in step a) by two or more consumers or producers and in step b) the gas properties can then be transmitted in real time to the central unit together with the associated position data.
  • An average gas quality in the gas network section can then be determined in step c) from the transmitted gas properties and position data.
  • a large database can be generated by the two or more consumers or generators, which, based on the averaging of the individually determined gas properties, enables the gas properties in the gas network section to be determined precisely.
  • the method can then additionally include the step: determining a difference in the gas properties transmitted in step b) using a specified limit value and, if the specified limit value is exceeded or undershot, outputting an error message.
  • a faulty measurement sensor system of the two or more consumers or generators can advantageously be detected.
  • the central unit can therefore, if the specified limit value is exceeded or not reached, an error message is sent to the relevant consumer or generator.
  • the specified limit value can preferably specify a maximum deviation of 10% between the transmitted gas properties, particularly preferably 5%.
  • step d) the gas quality can also be output to two or more other consumers or producers in the gas network section, in which case in step e) the regulations of the two or more consumers or producers in the gas network section are adjusted based on the gas quality output can become.
  • the method according to the invention can be carried out either once or several times.
  • the number and the time intervals in which the method according to the invention is carried out are not restricted and are based on the regionally specific conditions of a respective gas network section and can be adapted accordingly.
  • a system according to the invention for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section comprises a gas network section in which at least one consumer or at least one producer with a control circuit, a device for transmitting data, and measurement sensors for determination a gas quality, and at least one additional consumer or at least one additional producer with at least one control circuit and a device for transmitting data are arranged; and a central unit.
  • the system according to the invention is set up to carry out the method according to the invention.
  • the system according to the invention can also include two or more consumers or generators, each with a control circuit, a device for transmitting data, and measuring sensors for determining a gas quality, and two or more additional consumers or generators.
  • FIGS. 1 to 5 schematically show embodiments of the method and embodiments of the system.
  • FIG. 1 shows a flowchart of an embodiment of a method for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • FIG. 2 shows a block diagram to illustrate an embodiment of a system for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • FIG. 3 shows a block diagram to illustrate a further embodiment of a system for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • Figure 4 shows a block diagram of a gas burner according to a
  • Embodiment of a consumer with a measurement sensor Embodiment of a consumer with a measurement sensor.
  • Figure 5 shows a block diagram of a gas burner according to a
  • Embodiment of a consumer without a measurement sensor Embodiment of a consumer without a measurement sensor.
  • FIG. 1 shows a flowchart of an embodiment of a method for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • a gas quality in a gas network section is determined by at least one consumer or at least one producer.
  • the gas quality is determined in step S101 directly by the at least one consumer or the at least one producer using internal measuring sensors.
  • the gas quality can be determined in every operating state of the at least one consumer or at least one producer. In a preferred embodiment, however, the gas quality can be determined in step S101, in particular during operation of the at least one consumer or the at least one producer.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to dispense with additional measuring points, measuring devices or conversions, for example gas meters.
  • the method according to the invention thus allows a simple determination and efficient monitoring of the gas quality in a gas network section.
  • determining the gas quality in step S101 can include determining a concentration of an additional gas and/or determining a calorific value.
  • additional gas is not restricted according to the invention.
  • the additional gas can be selected from a group consisting of hydrogen, nitrogen, methane, sulfur, carbon monoxide, carbon dioxide and propane. In a particularly preferred embodiment, however, the additional gas can be hydrogen.
  • Hydrogen differs greatly in its properties from natural gas as a base gas. Hydrogen, for example, has a lower calorific value in relation to volume compared to natural gas. This means that in order to achieve comparable performance, the volume flow of fuel gas must be increased if hydrogen is added. In addition, the reaction kinetics of combustion are changed compared to pure natural gas, which means that the flame speed, length and geometry, as well as the flame temperature, Ignition properties and heat radiation are strongly influenced. In particular, the determination of the gas quality by the at least one consumer or the at least one generator is important with regard to possible fluctuations in the hydrogen concentration in the gas network section and the calorific value that may vary greatly as a result.
  • step S102 the gas quality determined in step S101 and the position data of the at least one consumer or the at least one producer are then transmitted in real time to a central unit.
  • the position data can be anonymized, that is, for example, only include the assignment of a gas connection to an area of the gas network section.
  • the method also includes the step S103 of determining the gas quality in the gas network section by the central unit based on the transmitted gas quality and the position data. This can be done in particular by linking the gas quality determined by the at least one consumer or the at least one producer with the transmitted position data.
  • information about the nature of the gas network section can also be stored in the central unit. Then, in step S103, the gas quality can be determined taking into account the information about the quality of the gas network section.
  • Information about the nature of the gas network section can be, for example, information about the grouping of devices, i.e. consumers and/or producers, in the gas network section.
  • the method also includes the step S104 of outputting the gas quality in the gas network section by the central unit to at least one additional consumer or at least one additional producer in the gas network section.
  • the method includes the step S105 of adapting a regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in the gas network section based on the output gas quality.
  • adjusting the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step S105 can include: Deriving a controlled variable for use by the at least one additional consumer or the at least one additional producer based on the gas quality output.
  • the at least one additional consumer can be a gas burner, and the controlled variable for use can be a controlled variable for combustion. This is described in more detail with reference to FIG. 5, for example.
  • the adjustment of the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional generator in step S105 can include: switching off the at least one additional consumer when the gas quality output exceeds or falls below an internal limit value.
  • the adjustment of the control of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step S105 can include: Comparing internal measured values of the at least one additional consumer or the at least one additional producer with the output gas quality for detection and/or Compensation for deviations in internal measuring sensors.
  • the adjustment of the regulation of the at least one additional consumer or the at least one additional producer in step S105 can include: Stabilizing the gas quality in the gas network section by the at least one additional producer when the output gas quality exceeds a specified limit value for the gas network section .
  • the method can additionally include the step: adjusting maintenance intervals of the at least one additional consumer or of the at least one additional producer based on the gas quality that is output.
  • the gas properties can be determined in step S101 by two or more consumers or producers and in step S102 the gas properties can then be determined together with the associated ones Position data are transmitted in real time to the central unit.
  • An average gas quality in the gas network section can then be determined in step S103 from the transmitted gas properties and position data.
  • the method can then additionally include the step: determining a difference in the gas properties transmitted in step S102 using a specified limit value and, if the specified limit value is exceeded or undershot, outputting an error message to the relevant consumer or producer.
  • the specified limit value can preferably specify a maximum deviation of 10% between the transmitted gas properties, particularly preferably 5%.
  • the gas quality can also be output to two or more other consumers or producers in the gas network section in step S104, in which case the regulations of the two or more consumers or producers in the gas network section are adjusted based on the output gas quality in step S105 be able.
  • FIG. 2 shows a block diagram to illustrate an embodiment of a system for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • the system 100 includes a consumer (V) 102, a central unit (Z) 101 and a further consumer 103.
  • the two consumers 102, 103 are arranged in a common gas network section and each have a control circuit and a device for transmitting data (IP interface) on.
  • the consumer 102 additionally has a measurement sensor system for determining a gas quality.
  • the embodiment in FIG. 2 comprises two loads, but this is not restrictive.
  • the system could also comprise two producers, or even a consumer and a producer.
  • a gas quality Gv is determined by the consumer 102 by means of the measurement sensors.
  • the gas quality Gv is transmitted to the central unit 101 in real time together with the position data P of the consumer 102 .
  • the central unit 101 uses the gas quality Gv and the position data P to determine the gas quality in the gas network section Gz in which the consumers 102, 103 are arranged.
  • the central unit 101 then outputs the gas quality in the gas network section Gz to the additional consumer 103 .
  • the further consumer 103 then adjusts its control accordingly on the basis of the gas quality output in the gas network section Gz.
  • FIG. 3 shows a block diagram to illustrate a further embodiment of a system for determining a gas quality in a gas network section for controlling consumers and/or producers in the gas network section.
  • the system 200 shown in Figure 3 has a consumer 202b and a producer (E) 202a, each with an additional internal measuring sensor system for determining a gas quality, as well as three further consumers and one further producer 203 -206.
  • E producer
  • two consumers or two generators with an additional internal measuring sensor system, as well as different numbers of other consumers and generators are also conceivable.
  • the total number of consumers and generators with or without additional measuring sensors is not restricted. This will depend on the design of the respective gas network section.
  • a gas quality Gv and GE is determined by the consumer 202b and the producer 202a and transmitted together with position data P to the central unit 201.
  • the central unit 201 determines an average gas quality GZ , M from the received, individually determined gas qualities GV/E in conjunction with the respective position data P.
  • the average gas quality GZ , M can also take into account in the central unit 201 stored information about a condition of the gas network section.
  • the average gas quality GZ , M is then output from the central unit 201 to the other consumers 203, 204, 206 and the producer 205.
  • the regulations of consumers 203, 204, 206 and generator 205 are then adjusted based on the averaged gas quality GZ, M that is output.
  • the central unit 201 can also determine a difference in the transmitted gas properties (Gv, GE) based on a specified limit value and, if it is exceeded or not reached of the defined limit value, an error message can be output to the corresponding consumer 202b or generator 202a (each with a dotted line).
  • the specified limit value can preferably specify a maximum deviation of 10% between the transmitted gas properties, particularly preferably 5%.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a gas burner according to an embodiment of a consumer with a measurement sensor system.
  • the gas burner 300 has a combustion chamber 301 in which a combustion process can take place with the supply of an air/fuel gas mixture. Into the combustion chamber
  • an ignition electrode 302 protrudes.
  • an ionization electrode can also be provided in the gas burner 300, which also protrudes into the combustion chamber.
  • An ionization electrode is generally used for flame monitoring.
  • the ignition electrode 302 is connected to a device for generating an ignition voltage 304 in such a way that the ignition electrode 302 can be separated from the device for generating the ignition voltage 304 .
  • This can be done by a switch arrangement 303 connected between the ignition electrode 302 and the device for generating the ignition voltage 304 .
  • the switch arrangement 303 can be set up in particular in such a way that after a separation of the ignition electrode
  • the ignition electrode 302 of the device for generating the ignition voltage 304 is connected as a passive electrode.
  • the gas burner 300 also has a measuring device 305 .
  • the measuring device 305 can be used to draw conclusions about the temperature of the flame at the electrode using the glow-electric effect mentioned, and the flame temperature profile can thus be measured with a correspondingly set load value.
  • the switch arrangement 303 is connected to the measuring device 305 and can receive signals from the measuring device 305 .
  • the measuring device 305 is also connected to a control circuit 306 .
  • the combustion in the gas burner 300 can be controlled via the control circuit 306 by means of a burner control 309 .
  • the burner control 309 has a valve control 310 for changing the proportion of fuel gas in the air/fuel gas mixture, as well as a blower control 311 for varying the proportion of air.
  • the control circuit 306 has in particular a device for determining a gas quality 307 .
  • the device for determining the gas quality 307 is connected to the measuring device 305 and receives the determined measured values for determining the flame temperature curves, which were determined using the ignition electrode 302 in the combustion chamber 301 . In the device for determining the gas quality 307, the flame temperature curves are evaluated and the gas quality is determined.
  • the gas quality can include the determination of a concentration of an additional gas, preferably hydrogen, and the determination of a current calorific value of the fuel gas.
  • a controlled variable for controlling the combustion in the gas burner 300 can be derived in the control circuit 306 on the basis of the determined gas quality.
  • the controlled variable can be, for example, an adjusted air ratio I and/or a changed volume flow.
  • the addition of hydrogen for example, shifts the maximum of the laminar flame speed to lower lambda values, and a higher volume flow is required for performance comparable to that of pure natural gas.
  • the controlled variable is then transmitted by the control circuit 306 to the burner controller 309, which can then use the valve controller 310 and/or the blower controller 311 to regulate the combustion in the gas burner 300 accordingly or adapt it to the changed fuel gas.
  • the device for determining the gas quality 307 is also connected to a device for transmitting data 308, by means of which the determined gas quality and position data of the gas burner 300 can be transmitted to a central unit, for example a cloud.
  • Device for transmitting data 308 can also receive data from the cloud, in particular an error message for checking the measuring sensors of gas burner 300, i.e. for example ignition electrode 302, measuring device 305 and device for determining gas quality 307.
  • FIG. 5 shows a block diagram of a gas burner according to an embodiment of a consumer without measurement sensors.
  • the gas burner 400 in FIG. 5 has no measuring device and accordingly no device for determining a gas quality.
  • the gas burner 400 in FIG. 5 also has a combustion chamber 401 in which a combustion process can take place with the supply of an air-fuel gas mixture.
  • An ignition electrode 402 likewise protrudes into the combustion chamber 401 .
  • an ionization electrode can also be provided in the gas burner 400 here, which also protrudes into the combustion chamber.
  • An ionization electrode is generally used for flame monitoring.
  • the ignition electrode 402 is connected to a device for generating an ignition voltage 404 in such a way that the ignition electrode 402 can be separated from the device for generating the ignition voltage 404 .
  • This can be done by a switch arrangement 403 connected between the ignition electrode 402 and the device for generating the ignition voltage 404 .
  • the switch arrangement 403 can in particular be set up in such a way that after the ignition electrode 402 has been separated from the device for generating the ignition voltage 404, the ignition electrode 402 is connected as a passive electrode.
  • the gas burner 400 also has a control circuit 405 .
  • the combustion in the gas burner 400 can be controlled via the control circuit 405 by means of a burner control 409 .
  • the burner control 409 has a valve control 407 for changing the proportion of fuel gas in the air/fuel gas mixture, as well as a blower control 408 for varying the proportion of air.
  • the control circuit 405 also has a device for transmitting data 406, by means of which a gas quality in the gas network section can be received by a central unit, for example a cloud.
  • the control circuit 405 can then derive a controlled variable for controlling the combustion in the gas burner 400 based on the gas quality in the gas network section.
  • the controlled variable can be, for example, an adjusted air ratio I and/or a changed volume flow.
  • FIGS. 4 and 5 each show embodiments of consumers in a gas network section, the embodiments of the method and of the system are aimed equally at consumers and producers in a gas network section.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt. Durch das Verfahren kann die Gasbeschaffenheit für den Gasnetzabschnitt auf einfache Weise in Echtzeit ermittelt werden und die Regelung der Verbraucher und/oder der Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt an die ermittelte Gasbeschaffenheit angepasst werden.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR BESTIMMUNG UND VERWENDUNG EINER GASBESCHAFFENHEIT IN EINEM GASNETZABSCHNITT
TECHNISCHES FELD Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bestimmung einer
Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt, wobei die Gasbeschaffenheit für den Gasnetzabschnitt auf einfache Weise in Echtzeit ermittelt werden kann und die Regelung der Verbraucher und/oder Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt daran angepasst werden kann.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, welches ermöglicht, eine Gasbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf die Konzentration eines Zusatzgases und/oder eines Brennwertes, in einem Gasnetzabschnitt auf einfache Weise in Echtzeit zu bestimmen und die Regelung von Verbrauchern und/oder Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt an die ermittelte Gasbeschaffenheit anzupassen.
Zusatzgase können je nach ihrer Art und ihrem Anteil die Beschaffenheit des im Gasnetz geführten Gases stark beeinflussen und damit auch den Betrieb von Geräten, d.h. Verbrauchern und Erzeugern, wie beispielsweise Gasbrennern, Brennstoffzellenmodulen und Elektrolyseuren. Der Anteil eines Zusatzgases im Brenngas kann dabei in Gasnetzabschnitten sowohl regional spezifisch, als auch zeitabhängig stark schwanken.
Motiviert durch eine langfristige Einsparung an C02-Emissionen, ist beispielsweise die Einspeisung klimaneutral erzeugten Wasserstoffs als Zusatzgas im bestehenden Erdgasnetz mit Volumenanteilen von bis zu 40 Vol.-% geplant.
Die Kenntnis und die Kommunikation einer Gasbeschaffenheit innerhalb eines Gasnetzabschnitts ist daher für den sicheren Betrieb und die effiziente Regelung der an diesen Gasnetzabschnitt angeschlossenen Verbraucher und Erzeuger unabdingbar. Die EP 2 450 704 Bl beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Bestimmung des Brennwertes von Brenngas, insbesondere von Erdgas, in Gasnetzen, insbesondere in Regional- oder Verteilnetzen mit mindestens zwei Einspeisestellen, einer Mehrzahl von Netzknoten und mehreren Ausspeisestellen, wobei a) die Brennwerte und Mengen an den Einspeisestellen des Gasnetzes gemessen werden, b) die Mengen an den Ausspeisestellen des Gasnetzes auf Basis von Lastprofilen gemäß entsprechender Gleichungen geschätzt und summiert werden, c) die jeweils ermittelten Werte zusammen mit topologischen Daten des Gasnetzes einer Auswerteeinheit zugeführt und die Brennwerte an mindestens einer Ausspeisestelle rechnerisch bestimmt werden.
Die EP 3 287 750 Bl beschreibt beispielsweise ein Gaszählersystem und ein Heizwertschätzverfahren. Das Gaszählersystem ist dazu eingerichtet, einen Heizwert eines Gases zu schätzen, das einen ersten Gaszähler passiert, und einen Heizwert eines Gases zu schätzen, das einen zweiten Gaszähler passiert, der getrennt von dem ersten Gaszähler bereitgestellt ist. Die Schätzung basiert auf dem Heizwert des Gases des ersten Gaszählers, welcher in Bezug auf den zweiten Gaszähler entlang einer Gasversorgungsleitung in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist.
Die DE 10 2018 106 576 Al beschreibt beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen eines Gasverbrauchs bei wechselnder Gasbeschaffenheit in einem Gasnetz, mit wenigstens einer Zählereinrichtung zur Erfassung zumindest eines Gasvolumenstroms, wobei eine oder mehrere lokale Gaseinspeisungspunkte im Gasnetz vorgesehen sind. Zumindest eine aktuelle Gasbeschaffenheit wird in einem Netzabschnitt des Gasnetzes bestimmt, wobei wenigstens eine Verbrauchsstelle im Netzabschnitt einen Gasvolumenstrom entnimmt. Zumindest die aktuelle Gasbeschaffenheit des Gases im Netzabschnitt wird an eine Datenzentrale übermittelt. Ein Verbrauch an Gasvolumenstrom der wenigstens einen Verbrauchsstelle wird mit deren Zählereinrichtung bestimmt. Der aktuelle Verbrauch wird anhand zeitgenauer Zählermesswerte der Zählereinrichtung an die Datenzentrale übermittelt. Der aktuelle Brennwert wird anhand der Gasbeschaffenheit im Netzabschnitt bestimmt und zumindest die zeitgenauen Brennwerte werden mit den Zählermesswerten der Verbrauchsstelle verknüpft.
Und die FR 3 030 034 Al beschreibt beispielsweise einen Gaszähler zur Kundeninstallation eines Gasverteilungsnetzes, umfassend eine Leitung mit einer Gaseinlassöffnung und einer Gasauslassöffnung, eine Einheit zum Messen einer in der Leitung zirkulierenden Gasmenge, eine Analyseeinheit für das in dem Kanal strömende Gas, um zumindest eine Teilzusammensetzung davon zu bestimmen, und eine Datenübertragungseinheit, die mit der Analyseeinheit verbunden und angeordnet ist, um eine Kennung und Analysedaten zu übertragen, und mindestens eine vom Messgerät getrennte Datenerfassungseinheit.
LOSUNG DES PROBLEMS
Die oben genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf besondere Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt umfasst den Schritt a) des Bestimmens einer Gasbeschaffenheit durch mindestens einen Verbraucher oder mindestens einen Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt.
Die hierin verwendeten Begriffe Verbraucher und Erzeuger beziehen sich dabei auf den Verbrauch von Gas aus einem Gasnetzabschnitt, oder entsprechend das Erzeugen von Gas. Verbraucher können daher beispielsweise Gasbrenner oder Brennstoffzellenmodule sein, Erzeuger können beispielsweise Elektrolyseure oder Module zur Methanisierung sein. Im Folgenden wird ebenfalls der Begriff "Gerät" verwendet, welcher sich sowohl auf einen Verbraucher, als auch auf einen Erzeuger bezieht.
Das Bestimmen der Gasbeschaffenheit in Schritt a) erfolgt dabei direkt durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger anhand interner Messsensorik. Der Betriebszustand, in welchem die Gasbeschaffenheit durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger bestimmt wird, ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Die Gasbeschaffenheit kann beispielweise in einem Kalibrationsmodus bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann in Schritt a) die Gasbeschaffenheit jedoch während eines Betriebs des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers bestimmt werden. Die Methode zur Bestimmung der Gasbeschaffenheit ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt und wird sich nach der Art und Ausgestaltung des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers richten.
Ist der mindestens eine Verbraucher beispielsweise ein Gasbrenner, so kann die Gasbeschaffenheit beispielsweise anhand einer Bestimmung einer Flammentemperatur ermittelt werden. Die Flammentemperatur kann dabei beispielsweise unter Ausnutzung des glühelektrischen Effekts an der Zündelektrode (Temperatur der Flamme an der Zündelektrode) bestimmt werden, wie beispielsweise in der EP 2 549 187 Bl beschrieben.
Jedenfalls ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auf zusätzliche Messpunkte und Messgeräte zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt verzichten zu können.
Der Begriff Gasbeschaffenheit ist hierin breit auszulegen. Gasbeschaffenheit kann sich grundsätzlich auf alle Eigenschaften des in einem Gasnetzabschnitt geführten Gases beziehen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bestimmen der Gasbeschaffenheit in Schritt a) jedoch insbesondere das Bestimmen einer Konzentration eines Zusatzgases und/oder das Bestimmen eines Brennwerts umfassen.
Der Begriff Zusatzgas bezieht sich hierin auf jedwede anteilige, gasförmige Beimengung zum in einem Gasnetzabschnitt geführten Grundgas (Erdgas).
Die Art des Zusatzgases ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zusatzgas ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Methan, Schwefel, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Propan. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Zusatzgas aber insbesondere Wasserstoff sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt b) des Übermitteins der in Schritt a) bestimmten Gasbeschaffenheit und von Positionsdaten des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers in Echtzeit an eine zentrale Einheit.
Der Begriff Echtzeit ist hierin breit auszulegen. Echtzeit bedeutet hierin die zeitliche Verzögerung, die zwischen der Übermittlung der Gasbeschaffenheit an die zentrale Einheit und des Ausgebens der Gasbeschaffenheit an mindestens einen weiteren Verbraucher oder mindestens einen weiteren Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt liegt, so dass der mindestens eine weitere Verbraucher oder der mindestens eine weitere Erzeuger anhand der durch die zentrale Einheit ausgegebenen Gasbeschaffenheit geregelt werden kann.
Zentrale Einheit bedeutet hierin eine Einheit zur Übermittlung (senden und empfangen), Speicherung und Verarbeitung von Daten. Eine zentrale Einheit kann also beispielsweise eine Leitwarte, ein Server oder eine Cloud sein. Verbraucher und/oder Erzeuger in einem Gasnetzabschnitt können dabei vorteilhaft mit der zentralen Einheit ein Netzwerk bilden. Alternativ, oder zusätzlich hierzu kann eine zentrale Einheit auch mit mehreren Netzwerken oder auch Clustern von Verbrauchern und/oder Erzeugern verbunden sein. Die Netzwerke oder Cluster können dabei beispielsweise unterschiedlichen, regional spezifischen Gasnetzabschnitten zugeordnet sein.
Zusätzlich zu der in Schritt a) bestimmten Gasbeschaffenheit werden in Schritt b) des erfindungs gemäßen Verfahrens auch Positionsdaten des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers an die zentrale Einheit übermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Positionsdaten anonymisiert sein. Anonymisiert kann beispielsweise bedeuten, dass lediglich die Zuordnung eines Gasanschlusses zu einem Bereich des Gasnetzabschnitts als Positionsdaten übermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt c) des Bestimmens der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt durch die zentrale Einheit basierend auf der übermittelten Gasbeschaffenheit und den Positionsdaten. Dies kann beispielsweise durch die Verbindung der durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger bestimmten Gasbeschaffenheit mit den übermittelten Positionsdaten erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können in der zentralen Einheit zusätzlich Informationen über eine Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts gespeichert sein. Dann kann in Schritt c) das Bestimmen der Gasbeschaffenheit unter Berücksichtigung der Informationen über die Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts erfolgen. Informationen über die Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts können beispielsweise Informationen über die Gruppierung von Geräten, d.h. Verbrauchern und/oder Erzeugern, in dem Gasnetzabschnitt sein. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin den Schritt d) des Ausgebens der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt durch die zentrale Einheit an mindestens einen weiteren Verbraucher oder mindestens einen weiteren Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt. Auf diese Weise können Geräte in dem Gasnetzabschnitt indirekt auf die Messwerte anderer Geräte in demselben Gasnetzabschnitt zurückgreifen und somit auf eine eigene Bestimmung oder sogar auf eine eigene Messsensorik verzichten.
Und das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt e) des Anpassens einer Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt e) umfassen: Ableiten einer Regelgröße für die Nutzung durch den mindestens einen weiteren Verbraucher oder den mindestens einen weiteren Erzeuger anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit. Auf diese Weise können Geräte mit einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten (IP-Schnittstelle) ohne Messsensorik ihr Regelverhalten an die Gasbeschaffenheit, insbesondere die Wasserstoffkonzentration, in ihrem Gasnetzabschnitt durch das Ableiten einer entsprechenden Regelgröße für die Nutzung anpassen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der mindestens eine weitere Verbraucher ein Gasbrenner sein, und die Regelgröße für die Nutzung kann eine Regelgröße zur Verbrennung sein.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt e) umfassen: Abschalten des mindestens einen weiteren Verbrauchers bei Überschreiten oder Unterschreiten eines internen Grenzwertes durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt e) umfassen: Abgleichen von internen Messwerten des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers mit der ausgegebenen Gasbeschaffenheit zur Detektion und/oder Kompensation von Abweichungen interner Messsensorik. Auf diese Weise können Geräte die durch die zentrale Einheit bestimmte und ausgegebene Gasbeschaffenheit nutzen, um ihre eigene interne Messsensorik zu korrigieren oder abzugleichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt e) umfassen: Stabilisieren der Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt durch den mindestens einen weiteren Erzeuger bei Überschreiten eines festgelegten Grenzwertes für den Gasnetzabschnitt durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, stabil hohe Wasserstoffkonzentrationen im Gasnetzabschnitt bereitzustellen.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren zusätzlich den Schritt umfassen: Anpassen von Wartungsintervallen des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit. Auf diese Weise können beispielsweise Wartungsdienstleister bei Übermittlung der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt Wartungsintervalle der Geräte über eine Wartungssoftware extern anpassen.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann die Gasbeschaffenheit in Schritt a) durch zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger bestimmt werden und in Schritt b) können die Gasbeschaffenheiten dann jeweils zusammen mit den zugehörigen Positionsdaten in Echtzeit an die zentrale Einheit übermittelt werden. Aus den übermittelten Gasbeschaffenheiten und Positionsdaten kann dann in Schritt c) eine gemittelte Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt bestimmt werden. Auf diese Weise kann durch die zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger eine hohe Datenbasis generiert werden, die aufgrund der Mittelung der individuell bestimmten Gasbeschaffenheiten eine genaue Bestimmung der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren dann zusätzlich den Schritt umfassen: Bestimmen einer Differenz der in Schritt b) übermittelten Gasbeschaffenheiten anhand eines festgelegten Grenzwertes und, bei Überschreiten oder Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes, Ausgeben einer Fehlermeldung. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine fehlerhafte Messsensorik der zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger festgestellt werden. Die zentrale Einheit kann daher bei Überschreiten oder Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes eine Fehlermeldung an den entsprechenden Verbraucher oder Erzeuger ausgeben. Der festgelegte Grenzwert kann vorzugsweise eine maximale Abweichung von 10% zwischen den übermittelten Gasbeschaffenheiten festlegen, besonders bevorzugt von 5%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann in Schritt d) die Gasbeschaffenheit ebenso an zwei oder mehr weitere Verbraucher oder Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt ausgegeben werden, wobei dann in Schritt e) die Regelungen der zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit angepasst werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl einmal, als auch mehrfach durchgeführt werden. Die Anzahl und die Zeitintervalle, in welchen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, sind nicht eingeschränkt und richten sich nach den regional spezifischen Gegebenheiten eines jeweiligen Gasnetzabschnitts und können entsprechend an diese angepasst werden.
Ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt umfasst einen Gasnetzabschnitt, in welchem mindestens ein Verbraucher oder mindestens ein Erzeuger mit einer Regelschaltung, einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten, und Messsensorik zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit, sowie mindestens ein weiterer Verbraucher oder mindestens ein weiterer Erzeuger mit zumindest einer Regelschaltung und einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten angeordnet sind; und eine zentrale Einheit. Das erfindungsgemäße System ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Überdies kann das erfindungsgemäße System auch zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger mit jeweils einer Regelschaltung, einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten, und Messsensorik zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit, sowie zwei oder mehr weitere Verbraucher oder Erzeuger umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Figuren 1 bis 5 zeigen schematisch Ausführungsformen des Verfahrens, sowie Ausführungsformen des Systems. Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Illustration einer Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt.
Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Illustration einer weiteren Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer
Ausführungsform eines Verbrauchers mit einer Messsensorik.
Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer
Ausführungsform eines Verbrauchers ohne eine Messsensorik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele bzw. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen.
Es sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung jedoch in keiner Weise auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt bzw. eingeschränkt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst, insbesondere diejenigen, die durch Modifikation der Merkmale der beschriebenen Beispiele bzw. durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Beispiele im Rahmen des Schutzumfanges der Ansprüche umfasst sind.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt. In Schritt S101 wird eine Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt durch mindestens einen Verbraucher oder mindestens einen Erzeuger bestimmt. Das Bestimmen der Gasbeschaffenheit in Schritt S101 erfolgt dabei direkt durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger anhand interner Messsensorik. Die Gasbeschaffenheit kann dabei in jedem Betriebszustand des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann in Schritt S101 jedoch die Gasbeschaffenheit insbesondere während eines Betriebs des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers bestimmt werden.
Indem die Gasbeschaffenheit direkt durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger bestimmt wird, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auf zusätzliche Messpunkte, Messgeräte oder auch Umrüstungen, beispielsweise von Gaszählern, verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt damit eine einfache Bestimmung und effiziente Überwachung der Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bestimmen der Gasbeschaffenheit in Schritt S101 das Bestimmen einer Konzentration eines Zusatzgases und/oder das Bestimmen eines Brennwerts umfassen.
Die Art des Zusatzgases ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zusatzgas ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Methan, Schwefel, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Propan. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Zusatzgas aber Wasserstoff sein.
Motiviert durch eine langfristige Einsparung an C02-Emissionen, ist die Einspeisung klimaneutral erzeugten Wasserstoffs als Zusatzgas im bestehenden Erdgasnetz mit Volumenanteilen von bis zu 40 Vol.-% geplant. Wasserstoff unterscheidet sich in seinen Eigenschaften dabei stark von Erdgas als Grundgas. Wasserstoff weist beispielsweise einen im Vergleich zu Erdgas volumenbezogen niedrigeren Brennwert auf. Das bedeutet, um eine vergleichbare Leistung zu erzielen, muss der Volumenstrom an Brenngas im Fall einer Wasserstoffbeimengung erhöht werden. Außerdem ist die Reaktionskinetik der Verbrennung gegenüber reinem Erdgas verändert, wodurch etwa die Flammengeschwindigkeit, -länge, und -geometrie, sowie die Flammentemperatur, die Zündeigenschaften und die Wärmeabstrahlung stark beeinflusst werden. So ist insbesondere die Bestimmung der Gasbeschaffenheit durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger im Hinblick auf mögliche Schwankungen der Wasserstoffkonzentration im Gasnetzabschnitt und dem damit möglicherweise stark variierenden Brennwert von Bedeutung.
In Schritt S102 werden dann die in Schritt S101 bestimmte Gasbeschaffenheit und die Positionsdaten des mindestens einen Verbrauchers oder des mindestens einen Erzeugers in Echtzeit an eine zentrale Einheit übermittelt. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Positionsdaten anonymisiert sein, also beispielsweise lediglich die Zuordnung eines Gasanschlusses zu einem Bereich des Gasnetzabschnitts umfassen.
Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt S103 des Bestimmens der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt durch die zentrale Einheit basierend auf der übermittelten Gasbeschaffenheit und den Positionsdaten. Dies kann insbesondere durch die Verbindung der durch den mindestens einen Verbraucher oder den mindestens einen Erzeuger bestimmten Gasbeschaffenheit mit den übermittelten Positionsdaten erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können in der zentralen Einheit zusätzlich Informationen über eine Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts gespeichert sein. Dann kann in Schritt S103 das Bestimmen der Gasbeschaffenheit unter Berücksichtigung der Informationen über die Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts erfolgen. Informationen über die Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts können beispielsweise Informationen über die Gruppierung von Geräten, d.h. Verbrauchern und/oder Erzeugern, in dem Gasnetzabschnitt sein.
Das Verfahren umfasst weiterhin den Schritt S104 des Ausgebens der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt durch die zentrale Einheit an mindestens einen weiteren Verbraucher oder mindestens einen weiteren Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt.
Und das Verfahren umfasst den Schritt S105 des Anpassens einer Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt S105 umfassen: Ableiten einer Regelgröße für die Nutzung durch den mindestens einen weiteren Verbraucher oder den mindestens einen weiteren Erzeuger anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der mindestens eine weitere Verbraucher ein Gasbrenner sein, und die Regelgröße für die Nutzung kann eine Regelgröße zur Verbrennung sein. Dies wird beispielsweise anhand von Figur 5 näher beschrieben.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt S105 umfassen: Abschalten des mindestens einen weiteren Verbrauchers bei Überschreiten oder Unterschreiten eines internen Grenzwertes durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt S105 umfassen: Abgleichen von internen Messwerten des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers mit der ausgegebenen Gasbeschaffenheit zur Detektion und/oder Kompensation von Abweichungen interner Messsensorik.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Anpassen der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers in Schritt S105 umfassen: Stabilisieren der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt durch den mindestens einen weiteren Erzeuger bei Überschreiten eines festgelegten Grenzwertes für den Gasnetzabschnitt durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren zusätzlich den Schritt umfassen: Anpassen von Wartungsintervallen des mindestens einen weiteren Verbrauchers oder des mindestens einen weiteren Erzeugers anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Gasbeschaffenheit in Schritt S101 durch zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger bestimmt werden und in Schritt S102 die Gasbeschaffenheiten dann zusammen mit den zugehörigen Positionsdaten in Echtzeit an die zentrale Einheit übermittelt werden. Aus den übermittelten Gasbeschaffenheiten und Positionsdaten kann dann in Schritt S103 eine gemittelte Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt bestimmt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren dann zusätzlich den Schritt umfassen: Bestimmen einer Differenz der in Schritt S102 übermittelten Gasbeschaffenheiten anhand eines festgelegten Grenzwertes und, bei Überschreiten oder Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes, Ausgeben einer Fehlermeldung an den entsprechenden Verbraucher oder Erzeuger. Der festgelegte Grenzwert kann vorzugsweise eine maximale Abweichung von 10% zwischen den übermittelten Gasbeschaffenheiten festlegen, besonders bevorzugt von 5%.
In einer überdies bevorzugten Ausführungsform kann in Schritt S104 die Gasbeschaffenheit aber ebenso an zwei oder mehr weitere Verbraucher oder Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt ausgegeben werden, wobei dann in Schritt S105 die Regelungen der zwei oder mehr Verbraucher oder Erzeuger in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit angepasst werden können.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Illustration einer Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt.
Das System 100 umfasst einen Verbraucher (V) 102, eine zentrale Einheit (Z) 101, sowie einen weiteren Verbraucher 103. Die beiden Verbraucher 102, 103 sind in einem gemeinsamen Gasnetzabschnitt angeordnet und weisen jeweils eine Regelschaltung, sowie eine Einrichtung zur Übermittlung von Daten (IP-Schnittstelle) auf. Der Verbraucher 102 weist zusätzlich eine Messsensorik zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit auf. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Ausführungsform in Figur 2 zwei Verbraucher umfasst, dies aber nicht einschränkend ist. Das System könnte alternativ ebenso zwei Erzeuger, oder auch einen Verbraucher und einen Erzeuger umfassen.
Mittels der Messsensorik wird durch den Verbraucher 102 eine Gasbeschaffenheit Gv bestimmt. Die Gasbeschaffenheit Gv wird gemeinsam mit den Positionsdaten P des Verbrauchers 102 in Echtzeit an die zentrale Einheit 101 übermittelt. Die zentrale Einheit 101 bestimmt dann anhand der Gasbeschaffenheit Gv und der Positionsdaten P die Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt Gz, in welchem die Verbraucher 102, 103 angeordnet sind. Die zentrale Einheit 101 gibt dann die Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt Gz an den weiteren Verbraucher 103 aus. Anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt Gz passt der weitere Verbraucher 103 dann entsprechend seine Regelung an.
Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Illustration einer weiteren Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt zur Regelung von Verbrauchern und/oder von Erzeugern in dem Gasnetzabschnitt.
Im Unterschied zu dem in Figur 2 gezeigten System 100, weist das in Figur 3 gezeigte System 200 einen Verbraucher 202b und einen Erzeuger (E) 202a mit jeweils einer zusätzlichen internen Messsensorik zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit auf, sowie drei weitere Verbraucher und einen weiteren Erzeuger 203-206. Auch hier sei angemerkt, dass alternativ auch jeweils zwei Verbraucher oder zwei Erzeuger mit einer zusätzlichen internen Messsensorik, sowie auch unterschiedliche Anzahlen an weiteren Verbrauchern und Erzeugern denkbar sind. Ebenso ist auch die gesamte Anzahl an Verbrauchern und Erzeugern mit bzw. ohne zusätzliche Messsensorik nicht eingeschränkt. Diese wird von der Ausgestaltung des jeweiligen Gasnetzabschnitts abhängen.
Wie in Figur 3 gezeigt, wird jeweils eine Gasbeschaffenheit Gv und GE durch den Verbraucher 202b und den Erzeuger 202a bestimmt und gemeinsam mit Positionsdaten P an die zentrale Einheit 201 übermittelt. Die zentrale Einheit 201 bestimmt dann eine gemittelte Gasbeschaffenheit GZ,M aus den erhaltenen, individuell bestimmten Gasbeschaffenheiten GV/E in Verbindung mit den jeweiligen Positionsdaten P. In einer bevorzugten Ausführungsform kann überdies die gemittelte Gasbeschaffenheit GZ,M auch unter Berücksichtigung von in der zentralen Einheit 201 gespeicherten Informationen über eine Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts erfolgen.
Die gemittelte Gasbeschaffenheit GZ,M wird dann von der zentralen Einheit 201 an die weiteren Verbraucher 203, 204, 206 und den Erzeuger 205 ausgegeben. Die Regelungen der Verbraucher 203, 204, 206 und des Erzeugers 205 werden dann anhand der ausgegebenen gemittelten Gasbeschaffenheit GZ,M angepasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann durch die zentrale Einheit 201 weiterhin eine Differenz der übermittelten Gasbeschaffenheiten (Gv, GE) anhand eines festgelegten Grenzwertes ermittelt werden und, bei Überschreiten oder Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes, eine Fehlermeldung an den entsprechenden Verbraucher 202b oder Erzeuger 202a ausgegeben werden Qeweils gepunktete Linie). Der festgelegte Grenzwert kann vorzugsweise eine maximale Abweichung von 10% zwischen den übermittelten Gasbeschaffenheiten festlegen, besonders bevorzugt von 5%.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer Ausführungsform eines Verbrauchers mit einer Messsensorik.
Der Gasbrenner 300 besitzt eine Brennkammer 301 in der unter Zuführung eines Luft-Brenngas-Gemisches ein Verbrennungsvorgang ablaufen kann. In die Brennkammer
301 ragt eine Zündelektrode 302 hinein. Optional kann auch eine lonisationselektrode in dem Gasbrenner 300 vorgesehen sein, die zusätzlich in die Brennkammer hineinragt. Eine lonisationselektrode wird im Allgemeinen zur Flammenüberwachung eingesetzt.
Die Zündelektrode 302 steht mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Zündspannung 304 so in Verbindung, dass die Zündelektrode 302 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 304 getrennt werden kann. Dies kann durch eine zwischen der Zündelektrode 302 und der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 304 geschaltete Schalteranordnung 303 geschehen. Dabei kann die Schalteranordnung 303 insbesondere so eingerichtet sein, dass nach einer Trennung der Zündelektrode
302 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 304 die Zündelektrode 302 als eine passive Elektrode geschaltet ist.
Der Gasbrenner 300 weist außerdem eine Messeinrichtung 305 auf. Über die Messeinrichtung 305 kann unter Ausnutzung des genannten glühelektrische Effekts auf die Temperatur der Flamme an der Elektrode rückgeschlossen werden und so der Flammentemperaturverlauf bei entsprechend eingestelltem Lastwert gemessen werden. Hierzu steht die Schalteranordnung 303 mit der Messeinrichtung 305 in Verbindung und kann Signale von der Messeinrichtung 305 empfangen.
Die Messeinrichtung 305 steht weiterhin mit einer Regelschaltung 306 in Verbindung. Über die Regelschaltung 306 kann mittels einer Brennersteuerung 309 die Verbrennung im Gasbrenner 300 geregelt werden. Die Brennersteuerung 309 weist hierzu entsprechend eine Ventilsteuerung 310 zur Veränderung des Brenngasanteils im Luft-Brenngas-Gemisch auf, sowie eine Gebläsesteuerung 311 zur Variation des Luftanteils. Die Regelschaltung 306 weist insbesondere eine Einrichtung zum Bestimmen einer Gasbeschaffenheit 307 auf. Die Einrichtung zum Bestimmen der Gasbeschaffenheit 307 ist mit der Messeinrichtung 305 verbunden und empfängt die ermittelten Messwerte zur Bestimmung der Flammentemperaturverläufe, welche mittels der Zündelektrode 302 in der Brennkammer 301 ermittelt wurden. In der Einrichtung zum Bestimmen der Gasbeschaffenheit 307 werden die Flammentemperaturverläufe ausgewertet und die Gasbeschaffenheit bestimmt. Die Gasbeschaffenheit kann dabei die Bestimmung einer Konzentration eines Zusatzgases, vorzugsweise Wasserstoff, und die Bestimmung eines aktuellen Brennwerts des Brenngases umfassen.
Basierend auf der bestimmten Gasbeschaffenheit kann in der Regelschaltung 306 eine Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner 300 abgeleitet werden. Die Regelgröße kann beispielsweise eine angepasste Luftzahl l sein und/oder ein veränderter Volumenstrom. Durch die Beimengung von Wasserstoff verschiebt sich beispielsweise das Maximum der laminaren Flammengeschwindigkeit zu kleineren Lambda Werten, außerdem wird ein höherer Volumenstrom für eine mit reinem Erdgas vergleichbare Leistung benötigt.
Die Regelgröße wird dann durch die Regelschaltung 306 an die Brennersteuerung 309 übermittelt, welche dann über die Ventilsteuerung 310 und/oder die Gebläsesteuerung 311 die Verbrennung im Gasbrenner 300 entsprechend regeln bzw. an das veränderte Brenngas anpassen kann.
Die Einrichtung zur Bestimmung der Gasbeschaffenheit 307 ist überdies mit einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten 308 verbunden, mittels welcher die bestimmte Gasbeschaffenheit und Positionsdaten des Gasbrenners 300 an eine zentrale Einheit, beispielsweise eine Cloud, übermittelt werden können. Die Einrichtung zur Übermittlung von Daten 308 kann überdies auch Daten von der Cloud empfangen, insbesondere eine Fehlermeldung zur Überprüfung der Messsensorik des Gasbrenners 300, d.h. beispielsweise der Zündelektrode 302, der Messeinrichtung 305 und der Einrichtung zur Bestimmung der Gasbeschaffenheit 307.
Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Gasbrenners gemäß einer Ausführungsform eines Verbrauchers ohne Messsensorik. Im Gegensatz zu dem in Figur 4 gezeigten Gasbrenner, weist der Gasbrenner 400 in Figur 5 keine Messeinrichtung und entsprechend keine Einrichtung zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit auf. Analog zu dem Gasbrenner in Figur 4, besitzt auch der Gasbrenner 400 in Figur 5 eine Brennkammer 401 in der unter Zuführung eines Luft-Brenngas-Gemisches ein Verbrennungsvorgang ablaufen kann. In die Brennkammer 401 ragt ebenfalls eine Zündelektrode 402 hinein. Optional kann auch hier eine lonisationselektrode in dem Gasbrenner 400 vorgesehen sein, die zusätzlich in die Brennkammer hineinragt. Eine lonisationselektrode wird im Allgemeinen zur Flammenüberwachung eingesetzt.
Die Zündelektrode 402 steht mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Zündspannung 404 so in Verbindung, dass die Zündelektrode 402 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 404 getrennt werden kann. Dies kann durch eine zwischen der Zündelektrode 402 und der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 404 geschaltete Schalteranordnung 403 geschehen. Dabei kann die Schalteranordnung 403 insbesondere so eingerichtet sein, dass nach einer Trennung der Zündelektrode 402 von der Einrichtung zur Erzeugung der Zündspannung 404 die Zündelektrode 402 als eine passive Elektrode geschaltet ist.
Der Gasbrenner 400 weist weiterhin ebenfalls eine Regelschaltung 405 auf. Über die Regelschaltung 405 kann mittels einer Brennersteuerung 409 die Verbrennung im Gasbrenner 400 geregelt werden. Die Brennersteuerung 409 weist hierzu entsprechend eine Ventilsteuerung 407 zur Veränderung des Brenngasanteils im Luft-Brenngas- Gemisch auf, sowie eine Gebläsesteuerung 408 zur Variation des Luftanteils.
Die Regelschaltung 405 weist ebenfalls eine Einrichtung zur Übermittlung von Daten 406 auf, mittels welcher eine Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt von einer zentralen Einheit, beispielsweise einer Cloud, empfangen werden kann.
Basierend auf der Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt kann dann die Regelschaltung 405 eine Regelgröße für die Regelung der Verbrennung im Gasbrenner 400 ableiten. Die Regelgröße kann, wie oben bereits erwähnt, beispielsweise eine angepasste Luftzahl l sein und/oder ein veränderter Volumenstrom.
Die Regelgröße wird dann durch die Regelschaltung 405 an die Brennersteuerung 409 übermittelt, welche dann über die Ventilsteuerung 407 und/oder die Gebläsesteuerung 408 die Verbrennung im Gasbrenner 400 entsprechend regeln bzw. an das veränderte Brenngas anpassen kann. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Figuren 4 und 5 zwar jeweils Ausführungsformen von Verbrauchern in einem Gasnetzabschnitt darstellen, die Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems jedoch gleichermaßen auf Verbraucher und Erzeuger in einem Gasnetzabschnitt gerichtet sind.
BEZUGSZEICHEN
100 System zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit
101 zentrale Einheit
102 Verbraucher mit Messsensorik
103 weiterer Verbraucher
200 System zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit
201 zentrale Einheit
202a Erzeuger mit Messsensorik 202b Verbraucher mit Messsensorik
203 weiterer Verbraucher
204 weiterer Verbraucher
205 weiterer Erzeuger
206 weiterer Verbraucher
300 Gasbrenner
301 Brennkammer
302 Zündelektrode
303 Schalteranordnung
304 Einrichtung zur Erzeugung einer Zündspannung
305 Messeinrichtung
306 Regelschaltung
307 Einrichtung zum Bestimmen einer Gasbeschaffenheit
308 Einrichtung zur Übermittlung von Daten
309 Brennersteuerung
310 Ventilsteuerung 311 Gebläsesteuerung
400 Gasbrenner
401 Brennkammer
402 Zündelektrode 403 Schalteranordnung
404 Einrichtung zur Erzeugung einer Zündspannung
405 Regelschaltung
406 Einrichtung zur Übermittlung von Daten
407 Ventilsteuerung 408 Gebläsesteuerung
409 Brennersteuerung V Verbraucher
E Erzeuger
P Positionsdaten GV/E durch Verbraucher oder Erzeuger bestimmte Gasbeschaffenheit
Gz durch zentrale Einheit bestimmte Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt
GZ,M durch zentrale Einheit bestimmte gemittelte Gasbeschaffenheit im
Gasnetzabschnitt

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt (Gz) zur Regelung von Verbrauchern (V, 103, 203, 204, 206, 400) und/oder von Erzeugern (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: a) Bestimmen (S101) einer Gasbeschaffenheit (GV/E) durch mindestens einen Verbraucher (V, 102, 202b, 300) oder mindestens einen Erzeuger (E, 202a) in dem Gasnetzabschnitt; b) Übermitteln (S102) der in Schritt a) bestimmten Gasbeschaffenheit (GV/E) und von Positionsdaten (P) des mindestens einen Verbrauchers (V, 102,
202b, 300) oder des mindestens einen Erzeugers (E, 202a) in Echtzeit an eine zentrale Einheit (Z, 101, 201); c) Bestimmen (S103) der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt (Gz) durch die zentrale Einheit (Z, 101, 201) basierend auf der übermittelten Gasbeschaffenheit (GV/E) und den Positionsdaten (P); d) Ausgeben (S104) der Gasbeschaffenheit in dem Gasnetzabschnitt (Gz) durch die zentrale Einheit (Z, 101, 201) an mindestens einen weiteren Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder mindestens einen weiteren Erzeuger (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt; und e) Anpassen (S105) einer Regelung des mindestens einen weiteren
Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit (Gz). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen
(S101) der Gasbeschaffenheit (GV/E) in Schritt a) das Bestimmen einer Konzentration eines Zusatzgases und/oder das Bestimmen eines Brennwerts umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzgas ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Stickstoff, Methan, Schwefel, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Propan.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Gasbeschaffenheit (GV/E) während eines Betriebs des mindestens einen Verbrauchers (V, 102, 202b, 300) oder des mindestens einen Erzeugers (E, 202a) bestimmt wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Einheit (Z, 101, 201) zusätzlich Informationen über eine Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts gespeichert sind und in Schritt c) das Bestimmen (S103) der Gasbeschaffenheit (Gz) unter Berücksichtigung der Informationen über die Beschaffenheit des Gasnetzabschnitts erfolgt.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen (S105) der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) in Schritt e) umfasst: Ableiten einer Regelgröße für die Nutzung durch den mindestens einen weiteren Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder den mindestens einen weiteren Erzeuger (E, 205) anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit (Gz).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine weitere Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) ein Gasbrenner (400) ist, und die Regelgröße für die Nutzung eine Regelgröße zur Verbrennung ist.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen (S105) der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) in Schritt e) umfasst: Abschalten des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) bei Überschreiten oder Unterschreiten eines internen Grenzwertes durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit (Gz).
9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen (S105) der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) in Schritt e) umfasst: Abgleichen von internen Messwerten des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) mit der ausgegebenen Gasbeschaffenheit (Gz) zur Detektion und/oder Kompensation von Abweichungen interner Messsensorik (302, 305, 307).
10. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen (S105) der Regelung des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) in Schritt e) umfasst: Stabilisieren der Gasbeschaffenheit im Gasnetzabschnitt durch den mindestens einen weiteren Erzeuger (E, 205) bei Überschreiten eines festgelegten Grenzwertes für den Gasnetzabschnitt durch die ausgegebene Gasbeschaffenheit (Gz).
11. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich den Schritt umfasst: Anpassen von Wartungsintervallen des mindestens einen weiteren Verbrauchers (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder des mindestens einen weiteren Erzeugers (E, 205) anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit (Gz).
12. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten (P) des mindestens einen Verbrauchers (V, 102, 202b, 300) oder des mindestens einen Erzeugers (E, 202a) anonymisierte Positionsdaten sind.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Gasbeschaffenheit (GV/E) durch zwei oder mehr Verbraucher (V, 102, 202b, 300) oder Erzeuger (E, 202a) bestimmt wird, wobei in Schritt b) die in Schritt a) bestimmten Gasbeschaffenheiten (Gv, GE) und die Positionsdaten (P) der zwei oder mehr Verbraucher (V, 102, 202b, 300) oder Erzeuger (E, 202a) an die zentrale Einheit (Z, 101, 201) in Echtzeit übermittelt werden und in Schritt c) eine gemittelte Gasbeschaffenheit (GZ,M) in dem Gasnetzabschnitt durch die zentrale Einheit (Z, 101, 201) bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich den Schritt umfasst: Bestimmen einer Differenz der in Schritt b) übermittelten Gasbeschaffenheiten (Gv, GE) anhand eines festgelegten Grenzwertes und, bei Überschreiten oder Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes, Ausgeben einer Fehlermeldung durch die zentrale Einheit (Z, 101, 201).
15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Gasbeschaffenheit (Gz) an zwei oder mehr weitere Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder Erzeuger (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt ausgegeben wird, wobei in Schritt e) die Regelungen der zwei oder mehr weiteren Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder Erzeuger (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt anhand der ausgegebenen Gasbeschaffenheit (Gz) angepasst werden.
16. System (100, 200) zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt (Gz) zur Regelung von Verbrauchern (V, 103, 203, 204, 206, 400) und/oder von Erzeugern (E, 205) in dem Gasnetzabschnitt, wobei das System umfasst:
- einen Gasnetzabschnitt, in welchem mindestens ein Verbraucher (V, 102, 202b, 300) oder mindestens ein Erzeuger (E, 202a) mit einer Regelschaltung (306), einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten (308), und Messsensorik zur Bestimmung einer Gasbeschaffenheit (302, 305, 307), sowie mindestens ein weiterer Verbraucher (V, 103, 203, 204, 206, 400) oder mindestens ein weiterer Erzeuger (E, 205) mit zumindest einer Regelschaltung (405) und einer Einrichtung zur Übermittlung von Daten (406) angeordnet sind; und
- eine zentrale Einheit (Z, 101, 201), dadurch gekennzeichnet, dass das System (100, 200) zur Durchführung eines Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15 eingerichtet ist.
EP21745938.7A 2020-07-17 2021-07-08 Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt Active EP4182602B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118970.2A DE102020118970A1 (de) 2020-07-17 2020-07-17 Verfahren und System zur Bestimmung und Verwendung einer Gasbeschaffenheit in einem Gasnetzabschnitt
PCT/EP2021/069031 WO2022013064A1 (de) 2020-07-17 2021-07-08 Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP4182602A1 true EP4182602A1 (de) 2023-05-24
EP4182602C0 EP4182602C0 (de) 2024-08-28
EP4182602B1 EP4182602B1 (de) 2024-08-28

Family

ID=77050977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21745938.7A Active EP4182602B1 (de) 2020-07-17 2021-07-08 Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4182602B1 (de)
DE (1) DE102020118970A1 (de)
PL (1) PL4182602T3 (de)
WO (1) WO2022013064A1 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10220774B4 (de) * 2002-05-10 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Regelung eines Brenners
DE102010050327A1 (de) 2010-11-05 2012-05-10 E.On Ruhrgas Ag Verfahren zur Bestimmung des Brennwertes in Gasnetzen, insbesondere in Regional- oder Verteilernetzen
DE102011079325B4 (de) 2011-07-18 2017-01-26 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zur Luftzahlregelung eines Brenners
FR3030034A1 (fr) 2014-12-12 2016-06-17 Sagemcom Energy & Telecom Sas Compteur gaz, systeme de distribution de gaz et procede de distribution de gaz
JP6258254B2 (ja) 2015-04-23 2018-01-10 東京瓦斯株式会社 ガスメーターシステムおよび発熱量推定方法
US20170321898A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 Ryan Sean Randell Smart furnace
DE102018106576A1 (de) 2018-03-20 2019-09-26 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Verfahren zum Bestimmen eines Gasverbrauchs und System zur Durchführung des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
PL4182602T3 (pl) 2024-12-23
WO2022013064A1 (de) 2022-01-20
EP4182602C0 (de) 2024-08-28
EP4182602B1 (de) 2024-08-28
DE102020118970A1 (de) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011079325B4 (de) Verfahren zur Luftzahlregelung eines Brenners
DE102008001569B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Dynamikmodells einer Abgassonde
DE10142514B4 (de) Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlags in einem Gasturbinensystem, sowie Gasturbinensystem
DE10129141A1 (de) Steuer- und Regelverfahren un Regeleinrichtung zum An- oder Abfahren einer verfahrenstechnischen Komponente eines technischen Prozesses
DE10302487A1 (de) Verfahren zur Echtzeit-Bestimmung einer Brenngas-Zusammensetzung
EP3985306B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum sicheren betrieb eines mit hohem wasserstoffanteil betriebenen brenners
EP2446193A2 (de) Verfahren zur regelung eines verbrennungsprozesses, insbesondere in einem feuerraum eines fossilbefeuerten dampferzeugers, und verbrennungssystem
DE2509344C3 (de) Verfahren und Anordnung zur automatischen Regelung einer Kessel-Turbinen-Einheit
EP2080953A1 (de) Regelkreis und Verfahren zum Erstellen eines Prozessmodells hierfür
DE102005044335B4 (de) Verfahren zum Steuern des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-/Luftverhältnisses
EP4182602B1 (de) Verfahren und system zur bestimmung und verwendung einer gasbeschaffenheit in einem gasnetzabschnitt
EP1597518B1 (de) Betriebsverfahren für eine gasturbine
EP2843214B1 (de) Verfahren, Sensor und Regelvorrichtung zur Regelung gasbetriebener Energiewandleranlagen
EP4089330B1 (de) Verfahren und system zur bestimmung eines brennwerts eines brenngases in einem gasnetzabschnitt und dessen verwendung
DE102012006767B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
EP3916944A1 (de) Verfahren zum betreiben eines energieversorgungssystems und energieversorgungssystem
EP3521947A1 (de) Energiemanagementverfahren
EP4143486A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur verbrennungsregelung für ein brenngas mit anteiligem zusatzgas
EP4336102B1 (de) Verfahren zur bewertung einer installation eines gas-luft-verbundes eines heizgerätes, heizgerät und computerprogramm
DE102013004996A1 (de) Anordnung zum Zuführen eines Gases und eine solche Anordnung aufweisende Anlage zur Durchführung eines Primärprozesses, sowie Verfahren des Zuführens eines Gases
DE102024205739A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Ermitteln des Wasserstoffgehalts im Abgasstrom eines wasserstoffbetriebenen Aggregats
DE102021122489A1 (de) Verfahren zum betreiben eines energiesystems
DE10244469B4 (de) Verfahren zur Bildung physikalischer und struktureller Modelle verteilter Kraft-Wärmekopplungsanlagen
DE102024103278A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, Computerprogramm, Regel- und Steuergerät und Heizgerät
DE202022103951U1 (de) Ein System zur Förderung und Verwaltung erneuerbarer Energien

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230217

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20240215

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502021004970

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

U01 Request for unitary effect filed

Effective date: 20240829

U07 Unitary effect registered

Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT RO SE SI

Effective date: 20240909

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241128

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241129

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241128

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241128

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241128

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241228

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20241129

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240828

RAP2 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: VIESSMANN HOLDING INTERNATIONAL GMBH

U1K Transfer of rights of the unitary patent after the registration of the unitary effect

Owner name: VIESSMANN HOLDING INTERNATIONAL GMBH; DE

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Payment date: 20250623

Year of fee payment: 5

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20250619

Year of fee payment: 5

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Payment date: 20250627

Year of fee payment: 5

U20 Renewal fee for the european patent with unitary effect paid

Year of fee payment: 5

Effective date: 20250620

26N No opposition filed

Effective date: 20250530

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: H13

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-H10-H13 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20260224

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20250731