mini|Industriedenkmal Hoesch-Gasometer in Dortmund mini|MAN- (im Hintergrund – in Betrieb) und Klönne- (im Vordergrund – außer Betrieb) Scheibengasbehälter der Kokerei Prosper in Bottrop Ein Gasbehälter oder Gastank (mitunter auch: Gaskessel) dient zur Aufbewahrung von Gasen aller Art und insbesondere zur Bevorratung von Brenngasen wie Stadtgas (Leuchtgas), Erdgas (Erdgasspeicher), Flüssiggas, Biogas, Klärgas und Wasserstoff.
Der Begriff umfasst oberirdische Gasspeicher, bodennah verlegte Röhrenspeicher, tiefe Kavernen und geogene Untergrundspeicher.
Die meisten Gasspeicher sind als Druckbehälter bzw. Druckgasbehälter ausgebildet. Dazu gehören Kugelgasbehälter, Flüssiggaslagerbehälter, Gasflaschen, Gaskartuschen und Gaskapseln.
Übersicht über Druckbereiche Im Niederdruckbereich von 10 bis 50 mbar werden volumenveränderliche, gasdichte Behälter eingesetzt, die umgangssprachlich als Gasometer bezeichnet werden. Regional gilt der Begriff Gasturm oder Gaskessel. Hierzu gehören: Scheibengasbehälter, Glockengasbehälter/Teleskopgasbehälter, Spiralgasbehälter, Stülpmantelgasbehälter (Membrangasbehälter)
Niederdruckgasbehälter werden zum Abfangen von Erzeugungsspitzen in Gasnetzen eingesetzt, wenn Gasangebot und Gasverbrauch zeitlich variieren. Besonders verbreitet sind Niederdruckgasbehälter noch in Stahlwerken, um Gichtgas zu speichern. Ferner werden Niederdruckgasbehälter weiterhin auch in Kokereien zur Speicherung des Kokereigases eingesetzt. In den früher betriebenen Gaswerken gehörten Gasbehälter mit zur Anlage, um über den Tag verteilt bei geringer Abnahme Gas zu speichern und bei Abnahmespitzen wieder Gas ins Netz abzugeben. Niederdruckgasbehälter wurden auch in Niederdruckerdgasnetzen betrieben, um den Gaszukauf bei Gasspitzen zu vermeiden. Der Betrieb moderner Gasmotoren kann einen Gasdruck im Mitteldruckbereich von 50 bis 1000 mbar erfordern. Um auf eine dem Gasbehälter nachgeschaltete Druckerhöhungsanlage verzichten zu können, findet aktuell die Entwicklung von Membrangasbehältern mit Betriebsdrücken bis 200 mbar statt.
In den 1960er und 1970er Jahren wurde mit der Errichtung von Kugelgasbehältern zur Speicherung von Erdgas und Flüssiggas begonnen. Diese sind mit dem Mitteldrucknetz mit Betriebsdrücken von 2 bis 16 bar verbunden. Heutzutage wird Erdgas vorwiegend in Hochdruckspeichern bei Drücken bis 220 bar gespeichert, dies sind Untergrundspeicher wie Salzkavernen, ausgesolte Lagerstätten oder Röhrenspeicher.
Geschichte mini|Gasbehälter in Köln 1841
Die ersten Gasbehälter in Deutschland wurden bereits 1841 durch den Kupferschmied Friedrich August Neuman in Köln für die britische „Imperial-Continental-Gas-Association“ gebaut. Sein Unternehmen wurde führend im Gaskesselbau und montierte bis 1863 an verschiedenen Stätten Europas 78 Gaskessel. Diese waren noch als Glockengasbehälter ohne zusätzliche Teleskope konzipiert. Die Firma F. A. Neuman errichtete 1898 und 1910 auch die berühmten Gasometer von Wien und 1909 den 200.000 m³ großen Gasometer Grasbrook in Hamburg-Grasbrook, damals der größte Gasbehälter Europas.
Ein weiterer Hersteller war die MAN, die ihren ersten Gasbehälter 1874 errichtete. Sie baute 1915 den ersten wasserlosen Gasbehälter (Scheibengasbehälter) für das Augsburger Gaswerk. Die Abdichtung der Scheibe zu den Mantelsegmenten ist technisch anspruchsvoller als die Abdichtung der beweglichen Elemente an den Glockengasbehältern durch die statische Wassersäule in den Tassen. Auch das Unternehmen Aug. Klönne aus Dortmund war ein wichtiger Hersteller von Niederdruckgasbehältern.
Am 10. Februar 1933 ereignete sich die Gasometerexplosion in Neunkirchen (Saar) mit 68 Toten und etwa 190 Schwerstverletzten.
Die Entwicklung der Hochdruck-Kugel-Gasbehälter wurde wiederum durch die Firma F. A. Neuman vorangetrieben. 1938 errichtete sie den damals größten Hochdruck-Kugel-Gasbehälter der Welt in Stettin.
Begriff Gasometer
Die häufig verwendete Bezeichnung Gasometer benannte ursprünglich ein Messgerät (siehe auch Saturometer), das den Zweck hat, bestimmte Eigenschaften, insbesondere den Druck eines Gases, zu messen. Die ersten Gasometer wurden für Normaldruck konstruiert und waren mit einer Skala für die Gasmenge im Behälter ausgestattet (daher der Name Gasometer). Früher wurde der Füllstand, also der Gasinhalt eines Gasbehälters, mit einem Gasometer gemessen. Dieser Füllstand wurde auf einer großen Messuhr an der Außenwand des Gasbehälters mit Zeigern angezeigt. Diese Anzeige war so groß, dass sie zur Kontrolle über ein weites Areal am Gaswerk sichtbar war.
Die Bezeichnung Gasometer wurde zum ersten Mal von dessen Erfinder, dem französischen Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier, verwendet. Ihm gelang 1789 die Entwicklung eines Behälters, der zur Speicherung von Gasen geeignet ist und gazometre genannt wurde. Der erste Gasometer (Gaszähler – nicht Gasbehälter) wurde 1815 von William Clegg (Assistent von William Murdoch), einem Pionier der Gasbeleuchtung, geplant.
Niederdruckgasbehälter Richtlinien für Niederdruck-Gasbehälter
Die folgenden beiden Richtlinien waren bzw. sind immer noch Standard für die Errichtung und den Betrieb von Niederdruckgasbehältern (Anwendungsbereich für Drücke bis 500 mmWS = 50 mbar): DVGW-Arbeitsblatt G431 für die Herstellung von Niederdruck-Gasbehältern mit Hinweisen für Liefervereinbarungen (Ausgabe Mai 1960, ersatzlos zurückgezogen Juli 2012) DVGW-Arbeitsblatt G430 für die Aufstellung und den Betrieb von Niederdruck-Gasbehältern (Ausgabe Mai 1964)
In dieser Normenreihe waren Standardgrößen für Glockengasbehälter festgelegt. In der Richtlinie wird der Begriff Glockengasbehälter sowohl für die Behälter, die nur ein bewegliches Bauteil (die Glocke) besitzen, als auch für Behälter mit zusätzlichen Teleskopen verwendet.
Ein Merkblatt der DWA-M 376 Sicherheitsregeln für Biogasbehälter mit Membrandichtung vom Oktober 2006 richtet sich an Betreiber von Gasbehältern aus dem landwirtschaftlichen, wasserwirtschaftlichen und abfallwirtschaftlichen Bereich.
Nassgasbehälter mini|Links: eingemauerter Glockengasbehälter; rechts: SchraubengasbehälterDie Abbildung stammt aus dem Lexikon der gesamten Technik (1904) von Otto Lueger
Nassgasbehälter benötigen Wasser zur Abdichtung des Gasraumes nach außen. Eine zylinderförmige Gasglocke schwimmt wie ein umgestülptes Glas in einem ebenfalls zylinderförmigen Behälter (Bassin, Tasse) der mit Wasser befüllt ist. Dazu gehören Glockengasbehälter, Teleskopgasbehälter und Schraubengasbehälter.
Glockengasbehälter mini|Glockengasbehälter: Gasometer Zwickau Der Glockengasbehälter besteht aus dem Wasserbassin und einer beweglichen Glocke, die das Gas aufnimmt sowie einer Stützkonstruktion zur Aufnahme der auf die Glocke wirkenden Windlasten. Auf dem Dachrand der Glocke befinden sich gleichmäßig angeordnet Gewichte – meistens Betonquader – um den Gasdruck in der Glocke einzustellen. Der Glockengasbehälter gehört zu der Gruppe der Nassgasbehälter. Die ersten Glockengasbehälter waren ummauert. Das zylindrisch um den Behälter gemauerte Gebäude sollte ästhetisch wirken und mit dem Stil der anderen Gebäude (eines Gaswerkes) harmonieren. Die Behälterbauteile sind so gegen Witterungseinflüsse und Windlasten geschützt aufgestellt. Daneben sind in der Ummauerung die Führungsschienen für die Glocke und ggf. für die Teleskope eingebunden, auf denen sich die Führungsrollen der beweglichen Behältersegmente abstützen. Mit einer Erhöhung des Speichervolumens wurde Anfang des 20. Jahrhunderts auf das Mauerwerk verzichtet. Stattdessen wurde ein Führungsgerüst um den Gasbehälter aufgestellt. An der Glocke sind im Dachbereich Kragarme angebracht, an denen Führungsrollen gelagert sind. Die Aussparungen der Rollen liegen an den Gerüststielen an. Die Aufgabe dieser Konstruktion ist die Aufnahme von Windlasten, die auf die Glocke wirken. Um ein Verdrehen der Glocke zu vermeiden, haben die Rollen einen seitlichen Überstand, die die Rollen an den Stielen führen. Am Gerüst befinden sich außerdem Wartungs- und Kontrollgänge.
Teleskopgasbehälter mini|Betriebsweise des Teleskopgasbehälters bei verschiedenen Füllgraden (nur im 3. Bildteil: korrekter Wasserstand und Länge Gasrohr) Der Teleskopgasbehälter ist eine Weiterentwicklung des Glockengasbehälters. Da die Glocke bei einem leergefahrenen Gasbehälter fast vollständig in das Wasserbassin eintaucht, ist das maximale Speichervolumen kleiner als der Inhalt des Wasserbassins. Das Bassin muss mit ausreichend stark dimensionierten Blechen aufgebaut sein, um den Druck der statischen Wassersäule aufzunehmen. Um das Speichervolumen bei gleichbleibender Größe des Bassins vergrößern zu können, wurden Teleskope zwischen Glocke und Wasserbassin eingebaut.
mini|Abdichtung der Teleskope und der Glocke durch eingehakte Wassertassen Beim Befüllen wird zuerst die Glocke angehoben. Wenn diese voll ausgefahren ist, hakt sich der am unteren Ring der Glocke angebrachte Ringspalt in die obere Ringspaltkonstruktion des ersten Teleskopsegments ein. Mit dem weiteren Befüllen des Gasbehälters wird die Glocke samt Teleskopkonstruktion weiter angehoben. Der Ringspalt ist mit Wasser gefüllt. Die Flüssigkeitshöhe ist so bemessen, dass der Druck der statischen Wassersäule größer ist als der Gasinnendruck und somit kein Gasdurchbruch auftreten kann. Die Teleskopgasbehälter sind meistens mit mehreren Teleskopsegmenten ausgerüstet. Wie die Glocke ist jedes Teleskopsegment mit Führungsrollen versehen, die an den Gerüststielen anliegen und die beweglichen Teile führen. mini|Zwei Gasometer, voll und leer, der BASF Teleskopgasbehälter müssen bei Frost beheizt werden. Die Wassertassen sind aufgrund des geringen Wasservolumens besonders gefährdet. Deshalb werden die Wassertassen mit Dampflanzen beheizt. Daher ist für den Betrieb von Teleskopgasbehältern eine Dampfversorgung notwendig. Das Nutzvolumen von Glocken- und Teleskopgasbehältern liegt zwischen 500 und 160.000 m³.
Schraubengasbehälter Eine Variante des Teleskopgasbehälters ist der Schrauben- oder Spiralgasbehälter. Im Gegensatz zum Teleskopgasbehälter entfällt das äußere Gerüst. Auf der Außenseite der Mäntel der Teleskope und der Glocke sind schraubenförmig Führungsschienen befestigt. Diese werden über ein Rollenlager geführt, das am Wasserbassin und dem jeweils äußeren Teleskop angebracht ist. Diese Bauart ist in Großbritannien weit verbreitet, in Deutschland aber recht selten.
Konstruktion Die Glockengas- und die nachfolgend aufgeführten Teleskopgasbehälter sind genietete Stahlkonstruktionen aus Kohlenstoffstahl. Zur Zeit der Erstellung der Behälter waren die Stahlsorten unberuhigt. Da das Wasser im Bassin mit dem Gas in Verbindung steht, ist die Innenseite der Wandung aufgrund der Abwesenheit von Sauerstoff nicht durch Korrosion gefährdet. Alle mit der Erdatmosphäre in Verbindung stehenden Bauteile müssen mit einem Korrosionsschutzanstrich versehen sein. Aufgrund der Konstruktion (genietete Stahlbauteile mit Gefahr der Spaltkorrosion) und der verwendeten Blechsorten (unberuhigte Stähle mit größerem Schwefel- und Phosphoranteil im äußeren Bereich) ist ein hoher Instandhaltungsaufwand erforderlich. Dem Sperrwasser von Teleskopgasbehältern wird ein Öl zugesetzt, das den beweglichen Teil der Glocke und Teleskope benetzt und somit als Korrosionsschutz wirkt. Ein vollständiger Neuanstrich ist in Intervallen von 15 bis 20 Jahren erforderlich.
Trockengasbehälter Trockengasbehälter sind Gasbehälter, die zur Abdichtung kein Wasser benötigen.
Scheibengasbehälter mini|Betriebsweise des Scheibengasbehälters bei verschiedenen Füllgraden mini|Scheibentasse des Nürnberger MAN-Scheibengasbehälters (1992 abgerissen)