D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

1 EINFÜHRUNGBis in die zweite Hälfte des 20ten Jahrhunderts wurde Erdgas als ein wertloses Beiproduktbei der Erdölgewinnung betrachtet. Gegenwärtig steuert Erdgas ca. 21% zu der globalenEnergieversorgung bei. Die Gründe für diesen Wandel sind vielfältig, doch der entscheidendeFaktor ist wohl, dass bei der Verbrennung von Erdgas - im Vergleich zu Kohle und Eröl -deutlich weniger Treibhausgase freigesetzt werden und Erdgas somit der umweltfreundlichsteEnergiespender der fossilen Brennstoffe ist.Der derzeitige Weltverbrauch an Erdgas beträgt etwa 2,5 Billionen m³ pro Jahr – Tendenzstark ansteigend, angesichts der anhaltenden Diskussion um die Atomkraft und denunübersichtlichen Folgen des Klimawandels.Die energiehungrigen Volkswirtschaften wie Japan, Korea, China, Indien aber auch dieVerbrauchsregion Europa und aufstrebende Länder in Südamerika, haben keine oder nurgeringe eigene Erdgasvorkommen. Diese Länder und Regionen sind auf den Import von Erdgasangewiesen.Allerdings ist Erdgas in seinem natürlichen Aggregatszustand noch immer schwer zutransportieren. Pipelines sind ab einer Länge von ca. 4.500 km nicht mehr wirtschaftlich undsind grundsätzlich störungsanfällig. Noch schwieriger gestaltet sich die Versorgung viaPipeline bei Insellagen wie z.B. Japan und Taiwan oder Querungen von Gebirgsketten. Deshalbist schon vor einigen Jahrzehnten die Idee aufgekommen Erdgas zu verflüssigen, um es dannper Tanker über große Entfernungen zu transportieren. Im internationalen Sprachgebrauch hatsich für das verflüssigte Erdgas der Begriff „LNG“ als Abkürzung der englischen BezeichnungLiquefied Natural Gas durchgesetzt. Für die Verflüssigung des Erdgases gibt es mehrererVerfahren, mit dem gemeinsamen Ziel das Gas auf eine Temperatur von ca. minus 165°C zubringen um es in die „LNG Kette“ zu bringen.Die LNG Ketten besteht aus der Verflüssigungsanlage in den Erzeugerländern, denSpezialschiffen für den Transport über Wasser und der Verdampfungsanlage in denEmpfängerländern. Für die Zwischenlagerung des verflüssigten Gases kommen sowohl bei derVerflüssigungs- als auch in der Wiedervergasungsanlage Speichertanks bis zu einer Größe von200.000 m³ Volumen zum Einsatz. Der momentane Stand der Technik ist hier ein so genanter„full-containment-tank“. Dieser besteht aus einem vorgespannten Stahlbetonaußentank undeinem Stahlinnentank. Der Stahlbetonaußentank dient dem Schutz des dünnwandigenStahlinnentanks gegen Einwirkung von außen und als Auffangbehälter bei einem Versagen desInnentanks (Liquid Spill).Der vorliegende Beitrag behandelt die Auslegung von LNG-Tanks am Beispiel eines Tanksmit einem Fassungsvermögen von 160.00 m3. In diesem Zusammenhang wird ein praktischerAnsatz zur Modellierung der bewegten Flüssigkeit dargestellt. Des Weiteren wird dieAuswirkung der Bodenbauwerkinteraktion mittels frequenzabhängigen Steifigkeiten undDämpfungen behandelt.2 FUNKTION VON LNG-TANKSDie Anwendung der LNG-Technologie nutzt das physikalische Materialverhalten vonErdgas aus. Bei Abkühlung auf -165°C geht das Erdgas aus dem gasförmigen in den flüssigenAggregatszustand über und reduziert dabei sein Volumen auf 1/600. Erst dadurch werden der942