Innovative Gasdruckregelung in Dillenburg

Die Gasdruck-Regel- und Messanlagen (GDRMA) Dillenburg der EAM Netz GmbH versorgt einen Teil des Lahn-Dill-Kreises in Hessen mit Erdgas. In der Station wird der Druck des aus einer Fernleitung ankommenden Erdgases von 44 bar auf 4,5 bar gedrosselt. Aufgrund der Drosselung kühlt sich das Gas ab. Um Effekte wie Kondensat- oder Eisbildung zu vermeiden, die zu technischen Störungen an der Station führen könnten, wird das Erdgas vor der Drosselung um rund 20 K erwärmt. Der Vorwärmbedarf der GDRMA Dillenburg betrug vor einer im Jahr 2019 erfolgten Modernisierung der Anlage 220 MWh/a.

Die Wärmebereitstellung fand ursprünglich ausschließlich durch zwei Gaskessel statt, wobei ein Kessel als Redundanz zur Gewährleistung der Betriebssicherheit vorgehalten wurde. Im Rahmen der Modernisierung der GDRMA wurde ein innovatives Wärmeversorgungskonzept umgesetzt. Das Konzept besteht aus der Kombination von drei neuen unterschiedlichen Wärmeerzeugern und einer Taupunktregelung. Die Taupunktregelung ermöglicht eine Anpassung der Gasaustrittstemperatur an den Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft. Dies ermöglicht einerseits eine Absenkung der Gasaustrittstemperatur im Winter (Energieeinsparung), anderseits verhindert es die bei GDRMA übliche Kondensation an den Gasleitungen und angeschlossenen Bauteilen im Sommer, was zu geringeren Wartungskosten führt.

Diese Regelung der Taupunkttemperatur einer Gasdruckregelstation in Verbindung mit einer solarthermischen Anlage ist eine perfekte Kombination, da die zur Vermeidung von Kondensation an den Bauteilen erforderliche erhöhte Gasaustrittstemperatur im Sommerhalbjahr zum überwiegenden Teil durch die Solaranlage gedeckt wird. Dadurch wird ein hoher solarer Deckungsgrad erreicht und der Primärenergiebedarf der Station sinkt deutlich. In der oben beschriebenen GDRMA konnte der Vorwärmbedarf von ca. 220 MWh/a auf 150 MWh/a reduziert werden.

Hydraulikschema der GDRMA Dillenburg

Der Hauptteil der zur Vorwärmung benötigten Wärme wird durch ein 30 kWth Blockheizkraftwerk (BHKW) und die solare Prozesswärmeanlage mit 58 m² Flachkollektoren auf dem Dach der Station bereitgestellt. Im Sommer und der Übergangszeit können die beiden Gaskessel komplett außer Betrieb bleiben und dienen somit nur noch zur Spitzenlastabdeckung im Winter sowie als Redundanz. Zusätzlich zu dem BHKW und der Solaranlage ist ein Heizstab als Power-to-Heat-Anlage (PtH) installiert. Der Heizstab wird im Rahmen des Forschungsprojektes C/sells betrieben, und soll netzdienlich für eine erhöhte Flexibilität des lokalen Stromnetzes eingesetzt werden. Für einen kontinuierlichen Betrieb und die Zwischenspeicherung der Wärme aus den drei Erzeugern wurde ein 6 m³ Wärmespeicher installiert. Die solare Prozesswärme-Anlage hat einen geplanten jährlichen Ertrag von rund 480 kWh/m² und erreicht damit einen Deckungsgrad von 17 %. Hierdurch werden ca. 35 MWh/a an Erdgas und 10 t CO2 pro Jahr eingespart. Insgesamt senkt durch alle Maßnahmen den Primärenergiebedarf der Station um 61 % (netto).

Die Kombination des Wärmeversorgungssystems mit der solaren Prozesswärmeanlage erlaubt es das BHKW im Sommer über längere Zeiträume auszuschalten. Dadurch kann auch in Zeiten mit geringerem Wärmebedarf die Vorwärmung des Erdgases sichergestellt werden, ohne dass das BHKW häufig takten oder im weniger effizienten Teillastbereich betrieben werden muss, wodurch der Nutzungsgrad der Anlage über das Jahr erhöht wird.

Die Modernisierung der Anlage fand im Rahmen des vom BMWi geförderten Forschungsvorhaben „EffGas – Primärenergetische Optimierung bestehender Gas-Druckregelanlagen und Maßnahmenentwicklung für den deutschen Anlagenbestand“ statt. Dadurch wurde die Anlage mit ausreichend Messtechnik für eine ausführliche Auswertung ausgestattet.