- Gasturm
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Ein Gasspeicher ist ein Reservoir, der zur Speicherung von brennbaren Gasen (z. B. Leuchtgas, Stadtgas, Erdgas, Klärgas, Biogas, Flüssiggas) eingesetzt wird. Der Begriff umfasst Gasbehälter und geogene Untergrundspeicher.
Inhaltsverzeichnis
Übersicht über Druckbereiche
Im Niederdruckbereich (10 - 50 mbar Überdruck) werden volumenveränderliche, gasdichte Behälter eingesetzt, die umgangssprachlich als Gasometer bezeichnet werden. Regional werden auch die Begriffe Gasturm und Gaskessel verwendet. Hierzu gehören:
- Scheibengasbehälter,
- Glockengasbehälter / Teleskopgasbehälter,
- Spiralgasbehälter,
- Stülpmantelgasbehälter (Membrangasbehälter)
Niederdruckgasbehälter werden zum Abfangen von Erzeugungsspitzen in Gasnetzen eingesetzt, wenn Gasangebot und Gasverbrauch zeitlich variieren. Besonders verbreitet sind Niederdruckgasbehälter noch in Stahlwerken, um Gichtgas zu speichern. Ferner werden Niederdruckgasbehälter weiterhin auch in Kokereien zur Speicherung des Kokereigases eingesetzt. In den früher betriebenen Gaswerken gehörten Gasbehälter mit zur Ausstattung, um über den Tag verteilt bei geringer Abnahme Gas zu speichern und bei Abnahmespitzen wieder Gas ins Netz abzugeben.
Teilweise werden Niederdruckgasbehälter auch in Niederdruckerdgasnetzen z. B. von Stadtwerken (Stadtwerke Hamm, DSW 21 in Dortmund) weiterhin betrieben, da das Abfangen von Verbrauchsspitzen rentabel ist.In den 60er und 70er Jahren des 20. Jahrhundert wurden Kugelgasbehälter zur Speicherung von Erdgas und Flüssiggas errichtet. Diese sind mit dem Hochdrucknetz (Betriebsdrücke von 2 bis 16 bar) verbunden.
Heutzutage wird Erdgas vorwiegend in Hochdruckspeichern (Untergrundspeichern wie Salzkavernen oder ausgeförderten Lagerstätten, Röhrenspeichern, Drücke bis 220 bar) gespeichert.
Geschichte
Die ersten Gasbehälter in Deutschland wurden bereits 1841 durch den Kupferschmied Friedrich August Neuman in Köln für die britische "Imperial-Continental-Gas-Association]]" gebaut. Seine Firma wurde führend im Gaskesselbau und montierte bis 1863 in verschiedenen Stätten Europas 78 Gaskessel. Diese waren noch als Glockengasbehälter ohne zusätzliche Teleskope konzipiert. Die Firma F. A. Neuman errichtete 1898 und 1910 auch die berühmten Gasometer von Wien und um 1900 den 200 000 m³ großen Gasbehälter Hamburg-Grasbrook, damals der größte Gasbehälter Europas.
Ein weiterer Hersteller war die Fa. MAN, die ihren ersten Gasbehälter 1874 errichtete. Sie baute 1915 den ersten wasserlosen Gasbehälter (Scheibengasbehälter) für das Augsburger Gaswerk. Die Abdichtung der Scheibe zu dem Mantelsegmenten ist technisch anspruchsvoller als die Abdichtung der beweglichen Elemente an den Glockengasbehältern durch die statische Wassersäule in den Tassen.
Auch das Unternehmen Aug. Klönne aus Dortmund war ein wichtiger Hersteller von Niederdruckgasbehältern.
Die Entwicklung der Hochdruck-Kugel-Gasbehälter wurde wiederum durch die Firma F. A. Neuman vorangetrieben. 1938 errichtete sie den damals größten Hochdruck-Kugel-Gasbehälter der Welt in Stettin.
Niederdruckgasbehälter
Richtlinien für Niederdruck-Gasbehälter
Die folgenden beiden Richtlinien waren bzw. sind immer noch Standard für die Errichtung und der Betrieb von Niederdruckgasbehältern (Anwendungsbereich für Drücke bis 500 mmWS = 50 mbar):
- DVGW-Arbeitsblatt G431 für die Herstellung von Niederdruck-Gasbehältern mit Hinweisen für Liefervereinbarungen (Ausgabe Mai 1960)
- DVGW-Arbeitsblatt G430 für die Aufstellung und den Betrieb von Niederdruck-Gasbehältern (Ausgabe Mai 1964)
In dieser Normenreihe waren Standardgrößen für Glockengasbehälter festgelegt. In der Richtlinie wird der Begriff Glockengasbehälter sowohl für die Behälter, die nur ein bewegliches Bauteil (die Glocke) besitzen, als auch für Behälter mit zusätzlichen Teleskopen verwendet.
Ein hochaktuelles Merkblatt der DWA-M 376 "Sicherheitsregeln für Biogasbehälter mit Membrandichtung" (Ausgabe Oktober 2006) richtet sich an Betreiber von Gasbehältern aus dem landwirtschaftlichen, wasserwirtschaftlichen und abfallwirtschaftlichen Bereich.
Nassgasbehälter
Gasbehälter, die zur Speicherung des Gases Wasser benötigen.
Dazu gehören Glockengasbehälter, Teleskopgasbehälter und Schraubengasbehälter (siehe unten)
Glockengasbehälter
Der Glockengasbehälter besteht aus dem Wasserbassin und einer beweglichen Glocke, die das Gas aufnimmt sowie einer Stützkonstruktion zur Aufnahme der auf die Glocke wirkenden Windlasten. Auf dem Dachrand der Glocke befinden sich gleichmäßig angeordnet Gewichte - meistens Betonquader - um den Gasdruck in der Glocke einzustellen. Der Glockengasbehälter gehört zu der Gruppe der Nassgasbehälter.
Die ersten Glockengasbehälter waren ummauert. Das zylindrisch um den Behälter gemauerte Gebäude sollte ästhetisch wirken und mit dem Stil der anderen Gebäude (z. B. eines Gaswerkes) harmonieren. Daneben hatte die Ummauerung eine Stützaufgabe für die bewegliche Glocke. Im 20. Jahrhundert, einhergehend mit einer Erhöhung des Speichervolumens, wurde dann auf das Mauerwerk verzichtet. Statt dessen wurde ein Führungsgerüst um den Gasbehälter aufgestellt. An der Glocke wurden im Dachbereich Kragarme angebracht, an denen Führungsrollen gelagert sind. Die Aussparungen der Rollen liegen an den Gerüststielen an. Die Aufgabe dieser Konstruktion ist die Aufnahme von Windlasten, die auf die Glocke wirken. Um ein Verdrehen der Glocke zu vermeiden, haben die Rollen einen seitlichen Überstand, die die Rollen an den Stielen führen. Am Gerüst befinden sich außerdem Wartungs- und Kontrollgänge.
Teleskopgasbehälter
Der Teleskopgasbehälter ist eine Weiterentwicklung des Glockengasbehälters. Da die Glocke bei einem leer gefahrenen Gasbehälter fast vollständig in das Wasserbassin eintaucht, ist das maximale Speichervolumen kleiner als der Inhalt des Wasserbassins. Das Bassin muss mit ausreichend stark dimensionierten Blechen aufgebaut sein, um den Druck der statischen Wassersäule aufzunehmen. Um das Speichervolumen bei gleichbleibender Größe des Bassins vergrößern zu können, wurden Teleskope zwischen Glocke und Wasserbassin eingebaut.
Beim Befüllen wird zuerst die Glocke angehoben. Wenn diese voll ausgefahren ist, hakt sich der am unteren Ring der Glocke angebrachte Ringspalt in die obere Ringspaltkonstruktion des ersten Teleskopsegments ein. Mit dem weiteren Befüllen des Gasbehälters wird die Glocke samt Teleskopkonstruktion weiter angehoben. Der Ringspalt ist mit Wasser gefüllt. Die Flüssigkeitshöhe ist so bemessen, dass der Druck der statischen Wassersäule größer ist als der Gasinnendruck und somit kein Gasdurchbruch auftreten kann. Die Teleskopgasbehälter sind meistens mit mehreren Teleskopsegmenten ausgerüstet. Wie die Glocke ist jedes Teleskopsegment mit Führungsrollen versehen, die an den Gerüststielen anliegen und die beweglichen Teile führen.
Teleskopgasbehälter müssen bei Frost beheizt werden. Die Wassertassen sind auf Grund des geringen Wasservolumens besonders gefährdet. Deshalb werden die Wassertassen mit Dampflanzen beheizt. Daher ist für den Betrieb von Teleskopgasbehältern eine Dampfversorgung notwendig.
Das Nutzvolumen von Glocken- bzw. Teleskopgasbehältern liegt zwischen 500 m3 und 100.000 m3.
Schraubengasbehälter
Eine Variante des Teleskopgasbehälters ist der Schrauben- oder Spiralgasbehälter. Im Gegensatz zum Teleskopgasbehälter entfällt das äußere Gerüst. Auf der Außenseite der Mäntel der Teleskope und der Glocke sind schraubenförmig Führungsschienen befestigt. Diese werden über ein Rollenlager geführt, das am Wasserbassin bzw. dem jeweils äußeren Teleskop angebracht ist. Diese Bauart wurde in Deutschland selten angewandt, ist aber in Großbritannien weiter verbreitet.
Konstruktion
Die Glockengas- und die nachfolgend aufgeführten Teleskopgasbehälter sind genietete Stahlkonstruktionen aus Kohlenstoffstahl. Zur Zeit der Erstellung der Behälter waren die Stahlsorten unberuhigt. Da das Wasser im Bassin mit dem Gas in Verbindung steht, ist die Innenseite der Wandung aufgrund der Abwesenheit von Sauerstoff nicht durch Korrosion gefährdet. Alle mit der Luftatmosphäre in Verbindung stehenden Bauteile müssen mit einem Korrosionsschutzanstrich versehen sein. Auf Grund der Konstruktion (genietete Stahlbauteile mit Gefahr der Spaltkorrosion) und der verwendeten Blechsorten (unberuhigte Stähle mit größerem Schwefel- und Phosphoranteil im äußeren Bereich) ist ein relativ hoher Instandhaltungsaufwand erforderlich. Dem Sperrwasser von Teleskopgasbehälteren wird ein Öl zugesetzt, das den beweglichen Teil der Glocke und Teleskope benetzt und somit als Korrosionsschutz wirkt. Ein vollständiger Neuanstrich ist in Intervallen von 15 bis 20 Jahren erforderlich.
Trockengasbehälter
Gasbehälter, die zur Speicherung des Gases kein Wasser benötigen.
Dazu gehören die Scheibengasbehälter (siehe unten)
Scheibengasbehälter
Der Teleskopgasbehälter hat den Nachteil, dass er beheizt werden muss und das Gas Wasserdampf aufnimmt. Eine Alternative bildet der wasserlose Scheibengasbehälter, der 1913 von der Firma MAN patentiert wurde. Der erste Behälter dieser Bauart wurde 1915 im Augsburger Gaswerk gebaut. Die Bauart erlaubt die Errichtung von Gasbehältern mit deutlich höherem Volumen im Vergleich zu Teleskopgasbehältern.
Der Scheibengasbehälter besitzt einen zylindrischen Mantel, der aus Segmenten zusammengesetzt ist. Im Behälter befindet sich eine Scheibe, die sich vertikal wie ein Kolben bewegen kann. Die Scheibe hat an der Oberseite ein Gerüst, an dem in zwei Ebenen Führungsrollen über den Umfang verteilt angebracht sind, die sich an den Mantel anlegen. Mit dieser Konstruktion wird ein Schiefstand der Scheibe verhindert. Aus Explosionsschutzgründen werden Laufrollen aus Holz mit Stahlkern verwendet, da Reibfunken so auszuschließen sind. Auf dem Scheibenrand sind gleichmäßig Betongewichte verteilt, um den Gasdruck einzustellen. Die Abdichtung erfolgt dabei je nach Hersteller auf unterschiedliche Weise (s. u.). Unterhalb der Scheibe befindet sich das gespeicherte Gas. Für die Belüftung befindet sich auf dem Dach die sogenannte Laterne. Die Scheibe kann zu Wartungs- und Kontrollzwecken begangen werden. Hierfür ist ein Fahrkorb installiert, der von der Laterne aus zugänglich ist. Ferner ist eine Notbefahrungseinrichtung vorgeschrieben, die meistens aus einem Befahrungssack besteht, der handbetätigt wird. Der Scheibengasbehälter hat einen Treppenaufgang und Umgänge in verschiedenen Höhen für Kontrolltätigkeiten. Bei größeren Gasbehältern sind Fahrstühle in einem separaten Turm untergebracht, da Scheibengasbehälter eine Höhe von über 100 Meter erreichen können.
Falls ein Scheibengasbehälter überfüllt wird, überfährt die Scheibe Öffnungen in der Mantelwand. An den Öffnungen sind Ausblasrohre (Ausbläser) angeschlossen und das Gas wird so in ungefährdete Bereiche abgeleitet. Für die Scheibenführungsrollen sind Endanschläge vor dem Dacheckpunkt angebracht.
Scheibengasbehälter wurden von zwei Herstellern gebaut:
- Klönne, Der Klönnegasbehälter hat einen kreisrunden Querschnitt. Die einzelnen gewalzten Mantelblechabschnitte sind mit den senkrechten Stielen verschweißt. Die weitere Aussteifung der Konstruktion wird durch von außen aufgeschweißte waagerechte Ringe erreicht. Die begehbaren Umgänge bilden eine weitere Aussteifung des Behälters. In den Beschreibungen der Fa. Aug. Klönne wird die Scheibe als Kolben bezeichnet. Die Abdichtung zwischen dem Kolben und dem Mantel erfolgt durch einen frei hängenden Dichtungsring, an dem ein gasdichter Gewebestreifen angebracht ist, der mit dem Kolben verbunden ist. Über dem gesamten Umfang des Kolbens sind gewichtsbelastete Hebel angeordnet, die eine Anpresskraft auf den Dichtring ausüben. Zur Reduzierung der Reibung und zur Erhöhung der Gasdichtheit wird der Dichtungsring mit Fett geschmiert.
- Die MAN-Gasbehälter haben zwischen den senkrechten Pfosten ebene Bleche, so dass die Grundfläche ein Vieleck bildet. Als Abdichtung der Scheibe zum Mantel wird eine mit Öl gefüllte Textildichtung verwendet, die mit der Scheibentasse verschraubt ist. Ein metallischer Abstreifer, der zu beiden Seiten mit der Dichtung verbunden ist, wird über Hebelgewichte an den Mantel gedrückt. Das an dem Mantel ablaufende Öl wird in Rinnen auf dem Behälterboden aufgefangen und einem Wasserabscheider zugeführt. Der Abscheider ist beheizt, um von der Mantelinnenfläche abgefallenen Reifansatz im Winter aufzutauen. Die Öl-Wassertrennung geschieht durch den Dichteunterschied zwischen Wasser und Öl. Das abgetrennte Öl wird wieder zum Dachanschluss hochgepumpt und auf die Innenwand geleitet (Ölumlaufschmierung). Die Ölbenetzung der Mantelinnenflächen bildet einen guten Korrosionsschutz und verhindert einen stärkeren Eisansatz bei Frost. In Deutschland sind 153 und weltweit 478 Behälter der Fa. MAN errichtet worden.
Das Speichervolumen von Scheibengasbehältern liegt zwischen 80.000 m³ und 600.000 m³. Der größte Klönne-Scheibengasbehälter wurde auf der Kokerei Nordstern betrieben; die Höhe lag bei 147 m, Durchmesser: 80 m, Inhalt 600.000 m³. Der Gasbehälter wurde 1936 errichtet. Es hatte einen nach innen gewölbten Kuppelboden, der selbsttragend ausgeführt war. Der Gasbehälter konnte durch hydraulisches Anheben an dem Bodeneckring wieder ausgerichtet werden, denn an dem Aufstellungsort musste mit Bergschäden gerechnet werden. Der Gasbehälter war eines der ersten Ziele von englischen Bombenangriffen auf Industrieanlagen im Ruhrgebiet zu Beginn des Zweiten Weltkriegs. Der Gasbehälter wurde am 19./20. Mai 1940 stark beschädigt und nach nur vierjährigem Betrieb abgetragen.
Der größte Scheibengasbehälter (566.000 m³, MAN) der Welt wurde 1928 in Chicago gebaut.
Der stillgelegte Scheibengasbehälter in Oberhausen hat eine Höhe von 117 m und ein Volumen von 347.000 m³. Von selber Bauart bei 100 m Höhe ist der Scheibengasbehälter im Gaswerk Stuttgart-Gaisburg - er ist der größte noch in Betrieb befindliche in Europa.
Ausrüstung von Teleskop- und Scheibengasbehältern
Mit Verweis auf die DVGW-Richtlinie G 431 wird besonderen Wert auf einen großen und weit sichtbaren Inhaltsanzeiger gelegt, der auch beleuchtet sein muss. Die Marke des Inhaltsanzeigers wird mechanisch über Seilzüge mit Umlenkrollen angetrieben. Zur Anzeige werden Pegellatten oder Ziffernblätter benutzt.
Es wird eine Absperreinrichtung gefordert, die bei Unter- oder Überschreiten des zulässigen Füllstandes die Gaszufuhr unterbricht. Ferner sind Füllstand- und Druckschreiber vorgeschrieben. Anhand des Druckverlaufs können Unregelmäßigkeiten, die insbesondere durch höhere Reibung bedingt sind, festgestellt werden. In größeren Scheibengasbehältern werden heutzutage Laserabstandmesssysteme eingesetzt. Auf der Scheibe sind Reflexionsfolien ausgelegt, die den Laserstrahl zum Empfänger im Deckenbereich zurückleiten. In einigen Behältern werden auch 3 Lasermessgeräte eingesetzt. Diese gestatten den Schiefstand der Scheibe zu erfassen.
Membrangasbehälter
Membrangasbehälter besitzen einen äußeren Stahlmantel, in dem eine flexible Membran eingebaut ist. Durch die Bewegung der Membran wird der Gasraum verändert. Es gibt verschiedene Konstruktionen für die Aufhängung und Führung der Membran. Im nebenstehenden Bild ist eine Konstruktion dargestellt, bei der die Membran an einer Scheibe befestigt ist. Die Scheibe wird über ein Rohr in einem am Dach befestigten Zylinder geführt.
Membrangasbehälter werden vorwiegend zur Speicherung von Sonderbrenngasen, wie Biogas oder Klärgas, eingesetzt. Das realisierte Speichervolumen von Membrangasbehältern reicht bis etwa 10.000 m³. Die Membrangasbehälter sind wartungsarm, da die Abdichtung beweglicher Komponenten entfällt. Membrangasbehälter müssen mit einer Überdruckabsicherung ausgerüstet werden. Hierfür werden z. B. Tauchungen eingesetzt, deren Wasserstände so ausgeführt sind, das bei unzulässigen Drücken die Tauchung durchschlägt.
Hochdruckgasbehälter
Heute verwendet man fast nur noch Hochdruck-Speicher (z. B. unterirdische Speicher, Röhrenspeicher) zur Speicherung von Erdgas.
Kugelgasbehälter
Die Kugelform erlaubt die Speicherung von Gas unter Druck. Bei einem Durchmesser der Stahlkugel von 40 m ist eine Auslegung für 10 bar Gasdruck sinnvoll.
- Siehe auch Kugelgasbehälter (Wuppertal)
Röhrenspeicher
Zahlreiche Kommunen nutzen zum Ausgleich von Bedarfsschwankungen unterirdische Röhrenspeicher, in denen das Erdgas mit bis zu 100 bar Druck in parallel angeordneten Röhren in geringer Tiefe gelagert wird. [1] [2]
Speicherung in Untergrundspeichern
Speichermengen von Erdgas in den Größenordnungen von einigen 100 Mio. bis zu mehreren Mrd. m³, die für den Ausgleich saisonaler Bedarfsschwankungen benötigt werden, können wirtschaftlich nur in Erdgasuntertagespeichern vorgehalten werden. Vorrangig kommen dafür in Deutschland zwei Verfahren zur Anwendung: Bei der Kavernenspeicherung werden in geeigneten Salzformationen durch Aussolung, d. h. kontrollierte Lösung des Salzes in Wasser, riesige Hohlräume hergestellt. Bei der Porenspeicherung werden die nur wenige Mikrometer großen Porenräume in Sedimentgesteinen genutzt. Wenn möglich werden hierfür auch ehemalige Erdgaslagerstätten zur Zwischenspeicherung genutzt, wie zum Beispiel für aus der Nordsee stammendes Gas mit Zwischenspeicherung in niedersächsischen Erdgasfeldern.
Revitalisierung von Gasbehältern
Nach dem Untergang der westeuropäischen Bergbauindustrie und der vermehrten Verwendung von Erdgas in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden viele der nun nutzlos gewordenen Gasometer abgerissen. Erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts erkannte man, dass die Gasometer als architektonische Zeitzeugen einer untergegangenen Industrieepoche hohen kulturellen Wert besitzen. Man hat deshalb an verschiedenen Standorten versucht, Gasometer in Kulturprojekte einzubeziehen, z. B. durch Klang- und Lichtinstallationen, aber auch durch das Umfunktionieren des Gebäudeinneren in eine Tauchlandschaft.
Internationale Bekanntheit errang die Umgestaltung der vier Wiener Gasometer in Wien-Simmering durch die Stararchitekten Jean Nouvel, Coop Himmelb(l)au, Manfred Wehdorn und Wilhelm Holzbauer.
Einige Gasometer werden als Ausstellungsräume genutzt, zum Beispiel der Gasometer Oberhausen, ein Ankerpunkt der Europäischen Route der Industriekultur (ERIH), oder ein Gasometer in Leipzig, in dem von 2003 bis 2005 ein Mount-Everest-Panorama installiert war und in dem sich seit 26. November 2005 ein Panorama des antiken Roms des Künstlers Yadegar Asisi befindet. Für den umgenutzten Leipziger Gasometer wurde erstmalig der Begriff „Panometer“, eine Kombination aus Gasometer und Panorama, benutzt.
Ein weiteres Werk von Yadegar Asisi ist in einem ehemaligen Gasometer in Dresden-Reick zu bewundern: 1756 Dresden ist der Titel eines Panoramagemäldes im Panometer Dresden (geschaffen 2006). Es zeigt einen weitgehend historischen, aber auch teilweise künstlerisch frei interpretierten Ausblick auf das Dresden der Barockzeit um 1756.
Im Landschaftspark Duisburg-Nord hat ein Tauchverein im Gasometer eine komplette Unterwasserwelt mit Schiffswrack installiert.
In den deutschen Städten Augsburg (dort wird der Gasbehälter Gaskessel genannt), Berlin, Dortmund, Dresden, Münster (Westfalen), Neustadt (Dosse) und Zwickau sind Gasometer zu finden, die noch auf eine alternative Nutzung warten.
Der älteste und einzige erhaltene ummauerte Glockengasbehälter in Berlin, der Fichtebunker, diente im Zweiten Weltkrieg als Luftschutzbunker. Das denkmalgeschützte Gebäude soll nach Planungsstand 2007 in ein Wohnensemble mit exklusiven Eigentumswohnungen umgebaut werden.
Eines der besterhaltenen Gasometer in Ostdeutschland ist der unter Denkmalschutz stehende "Gaskessel" in Bernau
Die letzten beiden erhaltenen Gasometer in Stralsund wurden trotz vieler Bürgerproteste im Jahr 2004 abgerissen, da sich kein Investor gefunden hatte.
Ein Teleskopgasometer in Schlieren bei Zürich wurde als technisches Kulturdenkmal von 2003 bis 2005 renoviert; europaweit einmalig ist dabei die betriebsfähige Erhaltung der Teleskopmechanik (Schaubetrieb mit Luftdruck).
Einzelnachweise
Literatur
- Aug. Klönne, Dortmund, Der größte Gasbehälter der Welt, Wasserloser Gasbehälter, DRP., von 600000 m3 Nutzraum, bergschadensicher, für die Gelsenkirchener Berwerks-Akt.-Ges., Firmenschrift 1939.
- Aug. Klönne, Dortmund, Kolbengasbehälter von 50000 m3 Inhalt - D.R.P. - für die Dortmunder Aktiengesellschaft für Gasbeleuchtung Dortmund, Firmenschrift undatiert (nach 1930).
- Scheibengasbehälter M.A.N, Firmenprospekt 1958.
Weblinks
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