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Wie viel Flüssigkeit ist wirklich im Tank?

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Lagertanks, wie sie beispielsweise für Mineralöl und dessen Produkte eingesetzt werden, können ein Fassungsvermögen von mehr als 50 Millionen Litern besitzen. Temperaturänderungen von wenigen zehntel Grad Celsius innerhalb der Flüssigkeit reichen in einem solchen Fall aus, um das Volumen um tausende Liter zu verändern. Beim Handel mit großen Mengen spielt deshalb die exakte Bestimmung der mittleren Flüssigkeitstemperatur innerhalb des Tanks eine wichtige Rolle. Auf der Grundlage umfangreicher Experimente an einem realen Lagerbehälter in Kombination mit mathematischen Simulationen können nun erstmals fundierte Empfehlungen dazu ausgesprochen werden, wie diese mittlere Temperatur zu bestimmen ist.

Insgesamt acht Partner – neben der PTB und Eichbehörden auch Messgerätehersteller, Tanklagerbetreiber und die Technische Universität Hamburg- Harburg – haben sich im Zeitraum von insgesamt zwei Jahren im Rahmen einer wissenschaftlichen Kooperation mit den Fragen einer zuverlässigen Temperaturmessung in Mineralöl-Lagertanks befasst. Ziel war es, Empfehlungen für die dringend erforderliche Verbesserung der entsprechenden nationalen und internationalen Regelungen auf diesem Gebiet zu erarbeiten, insbesondere unter den speziellen Gesichtspunkten des gesetzlichen Messwesens.

Für die experimentellen Untersuchungen, die aus praktischen Gründen mit Wasser durchgeführt wurden, stand ein Lagerbehälter mit einem Gesamtfassungsvermögen von 2440 m³ (Durchmesser 14,9 m, Höhe 14 m) auf dem Gelände des Ölhafens Hamburg zur Verfügung. 13 Temperaturmessketten, bestehend aus jeweils neun bzw. zehn vertikal übereinander angeordneten Temperatursensoren, wurden gleichmäßig verteilt im Tank installiert, sodass die aktuelle Temperatur an 123 Stellen innerhalb des Tankinnenraums gemessen werden konnte. Die Experimente erstreckten sich über einen Zeitraum von 16 Monaten mit einer Messdatenabfrage im 10-Minuten- Abstand.

Verbindung mit aufwendigen Simulationsrechnungen erlauben es erstmals, eine Messunsicherheit für die mittlere Flüssigkeitstemperatur in einem großen Lagertank anzugeben und geeignete Installationsbedingungen für die benötigten Temperatursensoren abzuleiten. Dies ermöglicht auch erstmalig eine messtechnisch abgesicherte Umwertung der bei Betriebsbedingungen ermittelten Flüssigkeitsvolumina auf die gesetzlich festgelegte Referenztemperatur, die für den Bereich der Mineralölwirtschaft bei spielsweise 15 Grad Celsius beträgt. Die Ergebnisse der Messungen und Simulationsrechnungen ermöglichen auch die Übertragung auf andere Flüssigkeiten, andere Witterungsbedingungen und spezielle, bei großen Lagertanks übliche Füllvorgänge mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Temperatur.