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14.05.2019

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STANET – Netzsimulation für eine effizientere Netzführung

Annett Protze, Netzplanung

Leipzig, 16.5.2019

Gasnetz-Simulation mit STANET

Allgemeines

Pluspunkte und Vorzüge

Systemvorstellung

Fachforum infracon am 16.5.19 in LeipzigFolie 2

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Allgemeines


Wann sind hydraulische Berechnungen notwendig?

Allgemeines


Änderung Einspeiseanlagen, Zusätzliche Biogaseinspeisungen

Erschließung neuer Absatzgebiete

Reduktion des Gasbedarfs

Erhöhte Störanfälligkeit von Leitungen und Regelstationen

Wirtschaftliche Notwendigkeiten

Unterstützung bei Investitionsentscheidungen

Zielnetzplanung (Einsparpotential)

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Allgemeines


Konzeptionen für künftige Netzfahrweisen entwickeln

Erkenntnisse über das Netz gewinnen

Einsparpotenziale erkennen

Notwendigen Netzausbau planen

Was kann eine Netzberechnung erreichen?

Frühzeitig

Netzstrategien entwickeln

Kosteneffizient handeln

Netzberechnung mit Stanet

Allgemeines


Stanet – Netzberechnungsprogramm

für Sparten Gas und Wasser

Hersteller: Ing.-Büro Fischer-Uhrig aus Berlin

Lizenzen

Stationäre und dynamische Simulation

Darstellung graphisch/tabellarisch

Einbindung von Internetdiensten

Netzberechnung für Kunden seit 1990

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Erster Mehrwert für unsere Kunden



Detaillierte Informationen über das Netz

Netzcharakteristik

Tabellen / Diagramme mit Netzdaten

Katasterpläne / Schieberpläne

Übersichtspläne (Baujahr, Material, Durchmesser)

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Zweiter Mehrwert für unsere Kunden



Lösungsvorschläge zur Optimierung von Investitionsentscheidungen

Neubau/Ersatz von Leitungen oder Regelstationen

Vorschlag zur Dimensionierung und Standort

Dritter Mehrwert für unsere Kunden



Ermittlung der Druck- und Strömungsverhältnisse im Netz

Berechnung Ist-Zustand

Betrachtung kältester Tag

Sommerfahrweise

Vergleichsdruckmessung, Netzkalibrierung

Szenarien-Betrachtung

Störungsszenario, NotfallplanSommer

Winter

Havarie

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Vierter Mehrwert für unsere Kunden



Bewerten von neuen Anschlussmöglichkeiten

Vorschlag Dimensionierung Anschlussleitung

Bewertung / Auswirkung im Gesamtnetz

Fünfter Mehrwert für unsere Kunden



Versorgungstechnische Betrachtung bei Umbauten

Baumaßnahmen / Umverlegungen

Stilllegung von Rohrleitungen

Außerbetriebnahme von Regelstationen

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Systemvorstellung


Konkrete Vorgehensweise

Systemvorstellung


Daten einlesen / Nachdigitalisieren / Rechenfähiges Netz erstellen

Netzberechnungen durchführen

Bericht / Konzeption erstellen

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Benötigte Daten

Systemvorstellung


Netzdaten –Versorgungsleitungen, HA-Leitungen, Häuser

Hintergrundkarte

Verbrauchsdaten –HA-Zähler - Adressdaten, Profilart, Jahresverbrauch

RLM SLP

Koordinaten, Leitungslänge, Durchmesser, Druckstufe, geodätische Höhen

Benötigte Daten - Verbräuche

Systemvorstellung


Hausanschluss-Zählernummer

Wärmemenge pro Jahr

Adresse (Ort, Straße, Hausnummer)

Tarif-Typ (SLP oder RLM)

Profilart nach TU München

Einfamilienhaus, MFH, Bäckerei, Wäscherei usw.

Bundesland

Aus diesen Angaben wird bei Eingabe des Simulationsdatums und der angenommenen

Außentemperatur der stündliche Verbrauch jedes HA-Zählers im Stanet errechnet

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Benötigte Daten - Leitungsdaten

Systemvorstellung


Knoten mit geodätischen Höhen

Leitungen und Hausanschlussleitungen

Niederdruck, Mitteldruck, Hochdruck

Koordinaten, Länge

Durchmesser, Material, Baujahr

Häuser mit Adressdaten

Benötigte Daten - Randbedingungen

Systemvorstellung


Brennwert des Gases

Dichte des Gases

Rohrrauigkeit

Außentemperatur

stationäre oder dynamische Berechnung

Simulationszeitpunkt (Uhrzeit)

Wochentag

Bundesland

Koordinatensystem

Benutzerdefinierte Bibliotheken (Rohrtypen, Straßen)

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Oberfläche im Stanet

Systemvorstellung


Funktionsleiste

Menüleiste

Netzübersicht

Statuszeile

Tabellenfenster Netzfenster/Arbeitsbereich

Layer

Ausgabe der Input-Daten und Berechnungsergebnisse in Tabellenform

Systemvorstellung


CSV-Dateien

Shape-Dateien

DWG/DXF-Dateien InputdatenBerechnungsergebnis

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Graphische Darstellung des Netzes im Stanet

Systemvorstellung


Ansicht der Druckstufen

Hintergrundkarte

Netzberechnung

Systemvorstellung


Errechnete Drücke sollten größer als die einzuhaltenden Mindestdrücke sein

MD pmin ca. 0,5 bar

ND pmin ca. 0,020 bar

Fließgeschwindigkeiten sollten geringer als die anzustrebenden Höchstgeschwindigkeiten sein

HD 15 - 20 m/s

MD 10 - 15 m/s

ND 3 - 5 m/s)

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Folie 23

Frage

Netzberechnung

„Wie verhält sich Wasserstoff imvorhandenen Gasleitungsnetz und ist dieses in seiner Auslegung für 100% H2 nutzbar?“

bezgl. Dimensionierung zum Druckverlust

Hydraulik zw. Methan(Erdgas) versus Wasserstoff

Folie 24

Methan (CH4)

Wasserstoff (H2)

äquivalent zu CH4

äquivalent zu CH4

Bsp. DN 600, 35 km lang, (ki = 0,06mm)

Durchfluss = 3 GW = 270.000 m³/h

Durchfluss = 3 GW = 270.000 m³/h x 3,17* = 856.000 m³/h

30 barDelta p[bar]

V [m/s]

6,3 bar 10 m/s

8,9 bar* 39 m/s*

6,3 bar 30 m/s

6,3 bar 35 m/s

Durchfluss = 2,6 GW = 233.500 m³/h x 3,17 = 740.000 m³/h

Durchfluss = 3 GW = 270.000 m³/h x 3,17 = 856.000 m³/h

-14 %Energie

26 km-25 %Länge

(Netzberechnung)

*auf Grund veränderten Gasphysikbei Dichte und dyn. Viskosität

(bezgl. Druckverlust)

(bezgl. Druckverlust)

1

2

Energiegehalt gleich --- H2 zu CH4 mit Faktor 3,17 bzgl. Kapazität

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Hydraulik zw. Methan(Erdgas) versus Wasserstoff

Folie 25

Methan (CH4)

Wasserstoff (H2)

Wasserstoff (H2)

Bsp. DN 600, 35 km lang, (ki = 0,06mm)

Durchfluss = 3 GW = 270.000 m³/h

Durchfluss = 3,9 GW = 347.000 m³/h x 3,17 = 1.100.000 m³/h

30 barDelta p[bar]

V [m/s]

6,3 bar 10 m/s

6,3 bar 33 m/s

6,3 bar 31 m/s

+ 28%Energie

(Netzberechnung)

auf Grund veränderten Gasphysikbei Dichte und dyn. Viskosität

Bsp. DN 700, 35 km lang

+ 6%DN

Bsp. DN 635, 35 km lang

Durchfluss = 3 GW = 270.000 m³/h x 3,17 = 856.000 m³/h

Theoretisch optimierter Durchmesser bezgl. Druckverlust zu Methan

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----nächste DN-Größe---

----rechnerische DN---

Netzberechnung - Beispiele

Systemvorstellung


Leitungsersatz

110 PE 160 PE

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Systemvorstellung


Zusätzliche Regelstationen

Zusätzliche Regelstation


Systemvorstellung


Stilllegung von Regelstationen

Vorschlag: Stilllegung einer RegelstationIst-Zustand: Zwei Einspeisungen ins Netz

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Systemvorstellung


Netztrennung

Freier Verbund mit einer Einspeisung Separate Fahrweise für neuen Abnehmer

Neuer Abnehmer pmin = 22 mbar

22,5 mbar21,7 mbar


Systemvorstellung


Stilllegung von Leitungen

Fließgeschwindigkeit fast NullDurchfluss fast Null

Vorschlag: Stilllegung der Leitung

Schieber geschlossen

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Netzberechnung - Einflussgrößen

Systemvorstellung


Geodätische Höhe

50 m Höhe

22,6 mbar

60 m Höhe

22,2 mbar

Netzberechnung - Einflussgrößen

Systemvorstellung


Rohrrauigkeit

K = 3,0 mm

20,3 mbar

K = 0,1 mm

15,8 mbar

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Auswertung

Systemvorstellung


Bericht (Analyse, Vorschläge, Fazit)

Tabellen

Graphische Darstellung

Auswertung - Bericht

Systemvorstellung


Sachstandsbeschreibung mit Eingangsparametern und Ziel der Netzberechnung

Erläuterungen zum Vorgehen und Einschätzung der Datenlage

Aufzeigen der Defizite und Schwachstellen im berechneten Netzzustand

Beschreiben der Gebiete mit erhöhten Fließgeschwindigkeiten und Anzeige von Druckmangelgebieten

Gezielte Lösungsvorschläge und Empfehlungen

Vorschlag zur Stilllegung von Leitungen oder Regelstationen

Vorschlag zum Neubau von Leitungen oder Regelstationen

Vorschlag zur Nennweitenerhöhung vorhandener Leitungen

Leistungserhöhung von Regelstationen

Standortverschiebung von Regelstationen

Änderung der Druckstufe bestimmter Leitungen

Separieren einzelner Leitungen in andere Teilnetze

Fazit zum weiteren Vorgehen

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Auswertung - Tabellen

Systemvorstellung


Anzeige der Inputdaten

Regelstationen mit Name, Standort, Sollwerten

Leitungen mit Nennweiten, Längen, Druckstufen, Baujahr, Rauigkeiten

Abnehmer mit Abnahmemengen pro Jahr, Profil, Adressdaten

Anzeige der Ergebnisse

Regelstationen mit Einspeisedrücken, Einspeisemengen

Leitungen mit errechneten Fließgeschwindigkeiten, Durchflüssen

Abnehmer mit errechneten Abnahmemengen und Drücken

Regelstation Solldruck Druck Sollfluss Durchflussbar bar Nm3/h Nm3/h

Regelstation 1 0,024 0,024 1.000 100Regelstation 2 0,024 0,023 2.000 700Regelstation 3 0,024 0,023 3.000 50

Auswertung – Graphische Darstellung

Systemvorstellung


Graphik im Word-Dokument oder als separates Bild in größerem Format

Ausgabe als Katasterblatt

Darstellung des Netzes mit verschieden Parametern

Farbliche Unterscheidung nach Druckstufe, errechneten Drücken oder Fließgeschwindigkeiten

Ansicht mit oder ohne Hintergrundkarte

Detailansichten oder gesamtes Netz

Individuelle Darstellung

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…geschafft

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

Kontakt


Annett Protze

Netzplanung

ONTRAS Gastransport GmbH

Büroanschrift: Maximilianallee 4, 04129 Leipzig

Postanschrift: Postfach 21 11 48, 04112 Leipzig

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Internet: www.ontras.com

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