Öl- und Gas-Analyse

Öl und Gas sind als Energieträger aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken, wenngleich wir für eine erfolgreiche Energiewende Alternativen finden müssen. Aber auch die Qualität von Öl und Gas sind für die Energieeffizienz bedeutsam.

Die Qualitätsanalyse von Öl- oder Gasprodukten wird typischerweise oft extraktiv mit Proben im Labor durchgeführt. Hierfür ist meist zusätzlicher Arbeitsaufwand nötig, um die Proben aus den Anlagen zu gewinnen. Bis zum Ergebnis sind teils aufwändige Laboranalysen notwendig, wodurch wiederum viel Zeit verstreicht. Eine Echtzeitanalyse und somit eine situative Anpassung der Herstellungsprozesse ist damit unmöglich. Die Qualität von Öl und Gas wird anhand ihrer Zusammensetzung bestimmt. Die Bestandteile liegen gasförmig oder als Gase im Öl gelöst vor, weshalb sie sich auch für die Gas-Analytik vor Ort eignen.

Zusammensetzung von Biogas macht den Unterschied

Biogas wird aus der Vergärung von Biomasse hergestellt. Als Material dazu dienen organische Abfälle, zum Beispiel aus der Landwirtschaft, aber auch Pflanzen und Mist sowie Gülle von Tieren. Je nach verwendeter Biomasse variiert die Zusammensetzung des Biogases.

Die Hauptbestandteile von Biogas sind Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2). Diese Gase werden von Mikroorganismen während des Gärprozesses erzeugt. Je mehr Methan im Biogas vorhanden ist, desto energiereicher ist es. Das Kohlendioxid kann für die meisten Anwendungsfälle nicht verwendet werden und wird deshalb oft aus dem Biogas abgeschieden. Als weitere Bestandteile können zudem Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), Schwefelwasserstoff (H2S), Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) enthalten sein. Schwefelwasserstoff und Ammoniak stellen eine Qualitätsminderung dar, weshalb sie bei der Aufbereitung entfernt bzw. reduziert werden müssen. Würden diese Gase in die Verbrennung gelangen, könnten sie Korrosion in den Motoren auslösen oder eine Gesundheitsgefährdung für Menschen zur Folge haben. Eine Messung der verschiedenen Komponenten im Biogas, insbesondere Methan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak, ist also für die Überwachung der Qualität von grosser Bedeutung. Können diese Gase in Echtzeit gemessen werden, lässt dies die Steuerung und Optimierung der laufenden Prozesse zu.

Methangehalt bestimmt den Brennwert und die Effizienz

Für die Heizung von Wohnräumen und zur Warmwassererzeugung kommt in Europa vor allem Erdgas zum Einsatz. Im Gegensatz zu den anderen Energieträgern Kohle und Heizöl sind die Emissionen von schädlichem Kohlendioxid (CO₂) bei Gas deutlich geringer. Wie beim Biogas entscheidet auch beim Erdgas der Methangehalt über den Brennwert. Je nach Herkunft des Erdgases kann dieser bei bis zu 99% liegen. Durch die hohe Effizienz von Erdgas beim Heizen ist es im Vergleich zu anderen Brennstoffen vor allem kostengünstig und deswegen sehr beliebt. Um einen möglichst hohen Methananteil zu erreichen, wird Erdgas nach seiner Gewinnung weiter aufbereitet. Störende Anteile von Kohlendioxid oder Schwefelwasserstoff werden entfernt oder möglichst auf ein Minimum reduziert. Für die Qualitätsanalyse und die Bestimmung des Brennwerts ist die Industrie auf eine verlässliche Messtechnik angewiesen. Umwelttechnisch problematisch ist auch der Transport von Erdgas zu den Haushalten. Netzwerke von Erdgasleitungen sind teilweise schon sehr alt und anfällig für Leckagen. Deswegen sind regelmässige Prüfungen auf Dichtigkeit angebracht, um unnötige Methan-Emissionen in die Atmosphäre zu vermeiden. Auch hier bietet Axetris mit dem Laser-Gasdetektor LGD Compact passende Lösungen für die Integration in nahezu jedes erdenkliche Messmittel an.

Kosteneffizient neue Erdgasfelder erschliessen

Die Internationale Energieagentur IEA rechnet damit, dass der Energiebedarf bis zum Jahr 2040 um ein Viertel steigt. Trotz der Emissionen von schädlichen Treibhausgasen spielt das Erdgas dabei weiterhin eine grosse Rolle.

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Aus diesem Grund werden auch heute noch laufend neue Erdgaslagerstätten erschlossen. Solche Lagerstätten werden mittels Prospektion und Exploration aufgespürt und bewertet. Bei der Prospektion werden durch Analyse von Gesteinsschichten mögliche Gebiete mit Erdöl- und Erdgasvorkommen ermittelt. Um die theoretischen Betrachtungen zu bestätigen, folgen darauf aufwändige, geophysikalische Untersuchungen des Gebiets. Bei der anschliessenden Exploration finden mehrere Probebohrungen statt, um das dabei gewonnene, sogenannte Bohrklein, zu untersuchen. Neben dem Alter und der Art des dabei gewonnenen Gesteins werden auch immer der Erdgas- und Kohlenwasserstoffgehalt untersucht. Beim Einsatz von Gasmesstechnik kann auf zeitintensive Laboruntersuchungen verzichtet werden und die Bewertung erfolgt schneller. Dieser Vorgang wird auch als mud logging bezeichnet und während der Erdgasförderung angewendet. Dadurch lässt sich zudem laufend die Qualität des Erdgases und die verbleibende Menge im Erdgaslager beurteilen.