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Strömende Medien und Energieträger

PTB-Mitteilungen 1/2009

Strömende Medien und Energieträger

Roman Schwartz, Helmut Többen

Gigantische Mengen gasförmiger und flüssiger Medien werden in Deutschland, Europa und weltweit bewegt, gemessen, zwischengehandelt und an den Endverbraucher verkauft. Angesichts der herausragenden wirtschaftlichen Bedeutung der Versorgung mit Gas, Wasser, Mineralöl, Wärme und neuerdings auch Kälte, und angesichts der politischen Diskussionen um Energieeffizienz, Zukunft der Energieversorgung, alternative Energiequellen und Klimaschutz ist eine genaue und zuverlässige Messtechnik strömender Medien und Energieträger von sehr zentraler Bedeutung.

Metrologische Infrastruktur der PTB für die Gasmessung

Bodo Mickan, Rainer Kramer

Die PTB betreibt eine recht große Anzahl von technischen Einrichtungen, mit denen die Gasmessung in Deutschland und darüber hinaus mit dem gleichen „Maßstab“ erfolgen kann. Ohne eine solche technische Grundlage für eine Kalibrierung von Gasmessgeräten mit einheitlichen Referenzwerten sind die in dem auch in diesem Heft befindlichen Beitrag „Gasmessung und Gaszählerprüfung in der Praxis“ dargelegten Prinzipien nicht mit letzter Konsequenz umsetzbar. Im Folgenden soll eine Übersicht über die technischen Einrichtungen der PTB gegeben werden, wobei der Bereich für die Gasmessung von Hochdruck-Erdgas wegen der besonderen volkswirtschaftlichen Bedeutung und der Besonderheiten beim internationalen Handel etwas ausführlicher dargestellt wird.

LDA-Einsatz in der Strömungsmesstechnik

Harald Müller, Volker Strunck, Norbert Pape, Jessica Kampe

Generell sind alle Messergebnisse im Bereich der Strömungsmessung nicht alleine durch die Quantität der zu messenden Größen bestimmt, sondern auch durch die von den spezifischen Geräteeigenschaften abhängigen Rückwirkungen der Messgeräte auf die Strömung. Daher besteht besonders im Einsatz rückwirkungsfreier optischer Messverfahren ein hohes Potenzial zur Reduzierung der Messunsicherheiten für die Darstellung und Weitergabe der Einheiten von Strömungsmessgrößen.

Gasmessung und Gaszählerprüfung in der Praxis

Rainer Kramer, Bodo Mickan

Gegenwärtig werden in Deutschland ca. 100 Milliarden m3 Erdgas im Jahr verbraucht. Neben elektrischer Energie und Mineralöl stellt Erdgas somit einen der wichtigsten Energieträger der Bundesrepublik Deutschland dar. Der größte Teil des Gases wird aus Ländern wie Russland, Norwegen und den Niederlanden importiert.

Auf dem Weg von der Erzeugung bis zum letztendlichen Verbrauch wird das Gas ca. dreimal gemessen. In den überregionalen Vorsorgungsnetzen wird das Gas überwiegend mit einem Druck von 60 bar, vereinzelt bis 80 bar transportiert. Es wird dann mehrfach entspannt und je nach Anwendungsfall mit einem relativ geringen Druck (in Haushaltsnetzen 22 mbar Differenzdruck zum Atmosphärendruck) einer Verbrennung zugeführt.

Sicherstellung der Rückführbarkeit der Mengen- und Durchflussmessungen von Flüssigkeiten

Gudrun Wendt, Rainer Engel, Jörg Riedel

Mengen- und Durchflussmessungen von Flüssigkeiten sind in vielen Bereichen von Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft anzutreffen. Die zu messenden Flüssigkeiten reichen vom Trinkwasser über Mineralöl und Mineralölprodukte, verflüssigte Gase bis hin zu Pharmazeutika, Lacken, Farben und vielen anderen chemischen Zwischen- und Endprodukten. Dabei sind große Bereiche hinsichtlich Menge und Durchfluss, bezüglich der Stoffparameter der zu messenden Flüssigkeiten wie Dichte und Viskosität sowie der Betriebsbedingungen Temperatur und Druck abzudecken.

Gesetzliches Messwesen im Bereich der Flüssigkeitsmesstechnik

Michael Rinker, Gudrun Wendt

Die wirtschaftliche Bedeutung von Flüssigkeiten, deren Messung der gesetzlichen Kontrolle unterliegt, lässt sich sehr anschaulich anhand der gehandelten Mengen und der daraus resultierenden finanziellen Aufwendungen für Hersteller, Versorgungsunternehmen und Endverbraucher zeigen. So werden in Deutschland zum Beispiel jährlich ca...

Angewandte Wärmemengenmessung in strömenden Fluiden: Wärme- und Kältezähler

Jürgen Rose, Thomas Lederer

Temperiertes Wasser zu Heiz- oder Kühlzwecken und warmes Brauchwasser bilden die teuerste Verpackung von Energie, die im Handel ist. Der Gesetzgeber hat daher die Verwendung von Wärmemengenzählern zur verbrauchsabhängigen Abrechnung von Heiz- und Warmwasserkosten vorgeschrieben [1] und dabei zwei Hauptziele verfolgt: Einerseits soll, messtechnisch abgesichert, eine weitestgehende Gerechtigkeit bei der Verteilung der Kosten zwischen Erzeugern und Energieverwendern ermöglicht werden. Zum Anderen...

Durchflussmessung in Kraftwerken

Thomas Lederer, Jürgen Rose

Gegenwärtig schränkt die mangelnde Präzision bei der Messung von Volumen- bzw. Massenströmen die Effizienz beim Betrieb von Kraftwerken wesentlich ein. Beispielsweise muss der Unsicherheit der Strömungsmesstechnik bei der Ausbeute der thermischen Leistung von Atomkraftwerken durch Abstriche im einstelligen Prozentbereich Rechnung getragen werden. Bei allen Kraftwerkstypen muss davon ausgegangen werden, dass die Messunsicherheiten bei der Durchflussmessung sich zu suboptimalen Steuerungs- und Regelungsprozessen potenzieren. Zusätzlich führen erhöhte Messunsicherheiten zu Beaufschlagungen der...

Erneuerbare Energieträger – Metrologische Herausforderungen bei Erzeugung und Handel

Stefan M. Sarge, Henning Wolf, Roland Schmidt, Harald Müller

Neben der seit langem intensiv genutzten Wasserkraft werden in jüngster Zeit wieder vermehrt Energieträger aus der vorindustriellen Zeit genutzt. Es sind dies vor allem die zur Stromerzeugung genutzte Windenergie und die als erneuerbare Kraft- und Brennstoffe bezeichneten Träger chemischer Energie aus nicht-fossilen, regenerativen Quellen. Dabei handelt es sich um feste Biomasse, Pflanzenöle, veresterte Pflanzenöle (Biodiesel), Bioethanol und Biogas. Erneuerbare Energieträger gewinnen zunehmend an Verbreitung, da...

Mikrodurchfluss – Flussraten im Bereich Mikroliter pro Minute

Henning Wolf, Rainer Kramer, Bodo Mickan

Die Erfassung sehr kleiner Durchflüsse gewinnt seit einigen Jahren zunehmend an Bedeutung. Während bisher Durchflüsse mit Flussraten im Bereich µl/min nur in wenigen Anwendungen wie z. B. in chromatographischen Verfahren genutzt wurden, hat sich das Spektrum von möglichen Anwendungen durch Apparaturen, die in Mikrosystemtechnik hergestellt werden, verbreitert. Eine solche Entwicklung ist sowohl bei Gas- als auch bei Flüssigkeitsströmungen zu beobachten. Die PTB reagiert darauf mit der Entwicklung von Normalmessapparaturen und Transfernormalen, die speziell für den Bereich kleiner Durchflüsse entwickelt werden.