ARBEITSWEISE DER PILOTSTATION

Unser Projekt sieht vor, das Gesamtsystem in geringer Seetiefe eingetaucht zu betreiben (Gasabscheider und Gaswäsche-Kolonne).

Vollständig eingetaucht zu arbeiten, hat tatsächlich zahlreiche Vorteile:

• die vom Abscheider gelieferte Gasmenge, die gewaschen werden muss, verringert sich,
• der Gasdruck ist höher und erleichtert so die Gaszuführung per Rohrleitungen an das Ufer,
  
• die Gaswäsche- und Transportverfahren können mit minimaler äußerer Energiezuführung ablaufen,
  
• der Methananteil im Gasgemisch kann direkt am Abscheider optimiert werden,
  
• der Wirkungsgrad des Lösungsvorgangs von CO2 in der Kolonne kann vervielfacht werden.
  

Aber diese Option hat auch Nachteile:

• die Antriebskraft des Auto-Siphons verringert sich,
  
• ein Teil des Methans wird nicht aus dem Wasser herausgelöst, die Methanausbeute vermindert sich.

Diese Anmerkungen sind bedeutsam, denn sie illustrieren den zu findenden Kompromiss zwischen Gesamtgasaufkommen und verlorenem Methananteil.

Die Ausgasung unterhalb des Wasserspiegels

Dadurch dass Methan in Wasser 25-fach weniger löslich ist als Kohlendioxid, wird seine Ausgasung vor derjenigen von CO2 stattfinden. Wenn beide Gase sich unabhängig verhielten, würden sich die ersten Methangasblasen tatsächlich in etwa 120 m Wassertiefe bilden, während diejenigen von Kohlendioxid sich erst in 15 m Tiefe zeigen würden.

Würde man den Gasabscheider in dieser Tiefe positionieren, würde man anscheinend reines Methan erhalten, während das CO2 im Wasser gelöst bleibt. Diese theoretische Verkürzung ist aber in Wirklichkeit unzutreffend, weil sie nicht die Gleichgewichtsbildung chemischer Komponenten berücksichtigt: Bei der Entstehung einer Blase stellt sich das entlöste Gasgemisch so ein, dass seine Einzelpartialdrucke mit dem Wasserdruck im Gleichgewicht sind. Kommt eine Methanblase hinzu wird die entstandene Instabilität dazu führen, dass andere Komponenten in die Gasphase eintreten bis das Gleichgewicht zwischen Partialdrucken und Wasserdruck wieder hergestellt ist.

Jedoch ist diese wichtige Anmerkung nicht leicht mit Genauigkeit zu quantifizieren: Wegen der großen Anzahl beteiligter Parameter ist die Berechnung des Verhaltens eines zweiphasigen bewegten Fluids in einer Ausgasungskolonne sehr schwer zu bewerkstelligen. Es ist aber erwiesen, dass eine Abscheidung Gas-Flüssigkeit unter Druck, also bei eingetauchtem Gasabscheider, was die Methanausbeute des Gasgemisches betrifft, eindeutig besser ist als bei einem Abscheider auf dem Niveau des Seespiegels. Die Ergebnisse einer Mehrzahl von Projekten gehen seit etwa dreißig Jahren in diese Richtung.

Andererseits ist wegen der Tatsche, dass, wenn man mit Eintauchverfahren arbeitet, eine große Menge von CO2 in Lösung verbleibt, die zu behandelnde Gasmenge weniger groß. Aufeinanderfolgende Gaswäschen können angepasst dimensioniert werden und erlauben so eine entsprechend höhere Anreicherung von Methan. Ungünstigerweise sind aber zwei Negativpunkte festzustellen:

• Erstens sind, weil die bei der Ausgasung entstehenden Gasvolumina kleiner sind, die Antriebskräfte für die Selbst-Förderung ebenfalls kleiner.
• Zweitens wird die potentielle Ausbeute an Methan, wegen der verminderten Ausgasung des Gases beim Abscheidungsverfahren unter Wasser, herabgesetzt.
  

Methanverluste, Gasaufkommen und Energie-Auswahlkriterien

Die Verminderung der Volumenausbeute bei tieferliegendem Gasabscheider hat einen bedeutenden Einfluss auf die Gesamtkonzeption des Systems. Wirklich hängt die Effizienz der Gaswäsche und die Energieeinbußen hierfür direkt von der zu behandelnden Gasmenge ab. Verringert man diese Gasmenge, verringert sich in gleichem Maße die beim Waschen beteiligte Wassermenge, wodurch ein Dimensionierungsvorteil für die Gaswäschekolonne entsteht.

Um die Menge des zu waschenden Gases zu vermindern, erscheint eine minimale Wassertiefe von 10 m erforderlich. Aber je mehr man mit der Abscheidung Gas-Flüssigkeit in die Tiefe geht, umso mehr verliert man Methan, das in Lösung verbleibt. Die Tiefenlage ist also weitgehend eingeschränkt durch das Phänomen der Nicht-Ausgasung von Methan. Eine Tiefe von 30 m scheint die Ausbeutungsgrenze darzustellen, bei der die Verlustmenge noch hinzunehmen ist.

Interessant ist es die Veränderung der Energieausbeute des Systems als Funktion der Tiefenposition des Abscheiders abzuschätzen. Dieses Untersuchungskriterium erlaubt es die notwendige Klarheit zu erbringen, damit in nicht zu großer Tiefe operiert wird. Und tatsächlich ergibt eine Berechnung auf der Grundlage der Gas- und Wasservolumina einen potentiellen Energieverlust von 13 % bei einer Tieferlegung um 5 m.

Wenn die Extraktion und Wäsche des Gases unterhalb des Seespiegels auch zwingend erscheint, so ist es doch geraten, die Vorzüge der Methode nicht überzubewerten. Die Verluste an gewinnbarem Methan sind so, dass die Energieausbeute dabei erheblich beeinträchtigt wird.