Sicher Gas geben Interfacetechnik von Turck sorgt für Zuverlässigkeit in Erdgaszapfsäulen und Verdichterstationen

In Deutschland können umwelt- und preisbewusste Autofahrer an mehr als 400 Tankstellen der Schwelm Anlagentechnik günstiges Erdgas tanken. Damit der Treibstoff an den Zapfsäulen und in den Verdichterstationen sicher fließt, verbaut das Unternehmen Trennschaltverstärker, Grenzwertsignalgeber und Messumformer von Turck.

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Energieeffizient, kostengünstig und umweltschonend – Erdgas als Treibstoff für Kraftfahrzeuge lohnt sich gleich dreifach. An etwa 800 Erdgastankstellen können Autofahrer in Deutschland den flüchtigen Treibstoff tanken – bis 2018 steuerbegünstigt für durchschnittlich einen Euro pro Kilogramm. Wenngleich praktisch alle namhaften Automobilbauer entsprechende Modelle anbieten, sind derzeit nur rund 75.000 Fahrzeuge mit Erdgasantrieb auf deutschen Straßen unterwegs. In Italien setzen bereits mehr als 400.000 Autofahrer auf das komprimierte Erdgas (compressed natural gas, CNG).

Ein Hemmnis der Technologie: Um das Erdgas „tankfertig“ zu machen, muss es sehr stark verdichtet werden – was sowohl in den Tankanlagen als auch in den Fahrzeugen selbst einen erhöhten technischen Aufwand erfordert. „Bei Betankungsanlagen mit Drücken von 300 bar treten physikalische Effekte auf, die sich stark von normalen Tankanlagen unterscheiden. Diese Technik muss man beherrschen. Deswegen unterstützen wir große Automobilbauer schon in der Entwicklung der Fahrzeuge“, erklärt Dirk Rose, Vertriebsleiter bei Schwelm Anlagentechnik.

Die Anlagenbauer im südlichen Ruhrgebiet haben mit mehr als 400 CNG-Stationen fast die Hälfte aller Erdgastankstellen in Deutschland gefertigt, liefern aber auch kompakte oder besonders leistungsfähige Anlagen ins Ausland – egal ob in die Schweiz, die Niederlande oder den Iran. Das Unternehmen montiert aber nicht nur die Zapfsäulen, durch die das Gas in die meist unterflurigen Fahrzeugtanks strömt, sondern auch die Verdichterstationen, in denen das aus den Erdgas-Versorgungsleitungen erhaltene Gas auf den benötigten Druck von 280 bar komprimiert wird. Je nach gewünschter Betankungsleistung installieren die Anlagenbauer dazu bis zu vier Verdichter und bis zu 48 Gas-Speicherflaschen in die Beton- oder Stahlblechcontainer.

Komplizierter als Benzintanks

In den begehbaren Verdichterstationen wird das Erdgas getrocknet, gereinigt, in bis zu vier Stufen vom niedrigen Versorgungsdruck auf den benötigten Tankdruck komprimiert und anschließend in den Gasflaschen gespeichert. Rose erklärt die Herausforderung bei der Konstruktion der Anlagen: „Von der Zustandsänderung über Trocknung und Adsorption bis hin zur Komprimierung verbindet eine Verdichterstation fast alles, was die Verfahrenstechnik zu bieten hat. Dies macht die Anlagen natürlich komplizierter als einfache unterirdische Benzintanks.“

Entscheidend für die Funktion der gesamten Betankungsanlage ist der Druck des Erdgases. Während benzin- und dieselbetriebene Fahrzeuge über Pumpanlagen mit Kraftstoff betankt werden, gelangt das Erdgas allein durch die Druckdifferenz zwischen Gasspeicher und Fahrzeugtank in die Fahrzeuge. Durch das Zusammenspiel von elektronisch gesteuerten Verdichtern und drei getrennten, sensorüberwachten Gasspeicherbänken, die sequenziell den passenden Betankungsdruck liefern, wird sichergestellt, dass die Anlage bei geringer Auslastung ebenso zuverlässig und effizient funktioniert wie bei hoher Tankfrequenz.

Sichere und zuverlässige Übertragung der Sensorsignale

Hier kommen die Interface-Lösungen des Mülheimer Sensor-, Feldbus-, Interface- und Anschlusstechnikspezialisten ins Spiel. Über einen einkanaligen HART-Messumformer-Speisetrenner (IM33-12EX-HI) betrieben, sorgen pro Verdichter fünf Schaltverstärker der IM1-22Ex-Reihe für die sichere und zuverlässige Übertragung der Sensorsignale aus dem Ex-Bereich der Verdichterstationen an die Steuerung. Die ATEX-Zone2-zugelassenen Hutschienen-Interfaces von Turck ermöglichen dem Anwender, die Wirkungsrichtung — Arbeits- bzw. Ruhestromverhalten — sowie Drahtbruch- und Kurzschlussüberwachung separat über sechs frontseitige Schalter einzustellen. Die zweikanalige Ausführung bietet Anlagenbauern und Betreibern auch die Möglichkeit, über die galvanisch getrennten Ausgänge das analoge Sensorsignal an die Steuerung zu übertragen und parallel – auf dem zweiten Kanal – Verlaufsdaten der Speicherdrücke aufzuzeichnen. So kann ein redundantes Sicherheitskonzept realisiert werden, dass auch im Falle eines Kurzschlusses die Druck- und Verlaufsüberwachung ermöglicht.

Über frontseitige LEDs lassen sich zudem auch die eigensicheren Eingangskreise getrennt überwachen: Bei eingeschalteter Eingangskreis-Überwachung zeigen die LEDs in Gelb den Schaltzustand an. Tritt beispielsweise durch Drahtbruch ein Fehler auf, wechselt die jeweilige LED auf Rot. Ein enormer Vorteil, denn „wenn tatsächlich mal ein Fehler vorliegt, muss der First-Level-Service direkt zur Verdichterstation. Fernwartung allein ist in diesen sicherheitsrelevanten Anwendungen nicht möglich“, erklärt Dirk Rose.

Auf die Interfacetechnik vertraut

Turck-Technik sorgt aber nicht nur in den Verdichterstationen für die sichere Signalübertragung aus dem Ex-Bereich, auch in den Erdgas-Zapfsäulen kommen neben zwei Trennschaltverstärkern der MK-Reihe insgesamt vier IM-Interfaces zum Einsatz. Die Anforderungen an die Funktionalität der Geräte sind hier ebenso hoch wie einfach zusammengefasst, denn „wenn in den über ganz Deutschland verteilten Zapfsäulen reihenweise Elektronikkomponenten ausfallen, ist der Kostenaufwand um ein vielfaches höher als der Gerätepreis“, so der Vertriebsleiter, der nach wie vor auf seinen Interfacetechnik-Lieferanten vertraut: „Vor einigen Jahren haben wir die Kooperation mit Turck verstärkt und sind bis heute sehr zufrieden. Wir hatten noch keine Ausfälle. Sowohl was die Bauform der Interfaces als auch die Beratung betraf, passte Turck einfach am besten in unser Konzept.“

Halle 10.2, Stand D3-E8

Holger Anders, Key Account Manager Prozessautomation, Hans Turck

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