Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Leck\u00fcberwachungssystem LEO-Pipe\u00e2 wurde von der Firma MAGNUM als innovatives, umweltsch\u00fctzendes Produkt zur modellbasierten Leckerkennung und -ortung an Pipelines entwickelt. Das System wird unter anderem an vier Pipelines in Deutschland und \u00d6sterreich eingesetzt. In einem Projekt des Bundesumweltministeriums und des Umweltbundesamtes zur Verbesserung des Umweltschutzes in der russischen F\u00f6deration wurde die Funktionsweise und der praktische Nutzen der Leck\u00fcberwachung an einer ausgew\u00e4hlten Pipeline in der Region St. Petersburg f\u00fcr ein halbes Jahr demonstriert.
\nIm vorliegenden Projekt wurde das Leck\u00fcberwachungssystem unter Nutzung der rapide angewachsenen Rechnerleistungen weiter entwickelt und an die in Russland und den Nachbarstaaten gegebenen Bedingungen angepasst. Es waren methodische Weiterentwicklungen vorzunehmen und leistungsf\u00e4higere mathematisch-physikalischer Pipeline-Modellen als Grundlage des Leckerkennungs- und Leckortungsverfahrens zu entwickeln. Ziel war, auch f\u00fcr l\u00e4ngere Leitungsabschnitte ein Pipeline-Modell ohne Vernachl\u00e4ssigungen in Echtzeit auf den Rechner simulieren zu k\u00f6nnen. Zu ber\u00fccksichtigen waren die vorhandene Sensorik und Messtechnik, die extremen klimatischen Verh\u00e4ltnisse, eine Druckerh\u00f6hung durch Pumpenzwischenstationen im \u00fcberwachten Abschnitt und der Einfluss flie\u00dfver\u00e4ndernder DRA-Additive. Das verbesserte Verfahren sollte in einer Modellanwendung einer russischen Pipeline eingesetzt und hinsichtlich der praktischen Einsatzf\u00e4higkeit \u00fcberpr\u00fcft werden. Die Weiterentwicklung von LEO-Pipe\u00ae war als ein wesentlicher Schritt zur Vermeidung langer Reaktionszeiten im Fall einer Pipeline-Leckage konzipiert. Die damit verbundenen \u00f6kologischen, toxischen und sicherheitsgef\u00e4hrdenden Auswirkungen nach Freisetzung von chemischen \/ petrochemischen Stoffen k\u00f6nnen durch den Einsatz eines Leckerfassungs- und Ortungssystems wie LEO-Pipe\u00ae verringert werden. Zudem erlauben Simulationsberechnungen Bedienpersonal, Anlagenbetreiber und Katastrophenschutz, pr\u00e4ventive Konzepte zu erstellen und geeignete Ma\u00dfnahmen zu trainieren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde in vier Arbeitspakete unterteilt. Das erste Arbeitsgebiet umfasste die Entwicklung einer flexiblen Bedienoberfl\u00e4che, um die erforderliche Akzeptanz durch das eingesetzte Kontrollpersonal zu erzielen.Der zweite und dritte Arbeitskomplex besch\u00e4ftigte sich mit verschiedenen theoretischen Aspekten und der mathematischen Methodik der Leck\u00fcberwachung. Die Ergebnisse aus diesem umfangreichen und komplexen Forschungsbereich mussten zu einem praktisch einsetzbaren Verfahren zusammengef\u00fchrt werden.
\nIn dem abschlie\u00dfenden Arbeitspaket wurde das System als funktionsf\u00e4hige Demonstrationsanlage in St. Petersburg aufgebaut und betrieben. Ein Schwerpunkt bildete die Integration der Leck\u00fcberwachung in das Leitsystem mit den installierten Sensoren. Da an den untersuchten Pipelines oftmals keine kalibrierten oder ausreichend genauen Messwerte verf\u00fcgbar waren, wurden Verfahren entwickelt, die Redundanz mehrerer Messsignale zur Kompensation dieser Defizite zu nutzen. \u00dcber Massenbilanzgleichungen wurden die Messwerte mehrere Sensoren miteinander in Beziehung gebracht und f\u00fcr verschiedene F\u00f6rderraten und Medien individuelle Korrekturkennlinien adaptiv ermittelt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bisher wird an russischen Pipelines relativ wenig f\u00fcr die Leckage-\u00dcberwachung getan. Deshalb kommt es durch Havarien sehr h\u00e4ufig zu schwerwiegenden Folgen f\u00fcr die Natur. Dabei entstehen neben den Umweltbelastungen auch erhebliche Aufw\u00e4nde f\u00fcr die Beseitigung der Sch\u00e4den – wenn dies \u00fcberhaupt m\u00f6glich ist. Im Rahmen der Pilotanwendung wurde an einer Pipeline in St. Petersburg die Leistungsf\u00e4higkeit einer modernen Leck\u00fcberwachung demonstriert und diese zusammen mit den russischen Betreibern einem breiten Interessentenkreis vorgef\u00fchrt. Insbesondere durch die Anpassungen des Systems auf die speziellen Anforderungen und Bed\u00fcrfnisse des Pipelinebetreibers konnte eine hohe Akzeptanz erreicht werden. Im Projekt konnten entscheidende technische Verbesserungen des Leckerkennungs- und Ortungsverfahrens erreicht werden. Durch die Erweiterung des str\u00f6mungsmechanischen Simulationsmodells und der Beschreibung der Transportvorg\u00e4nge unter Ber\u00fccksichtigung thermischer Effekte und den Verzicht auf bisher aus Rechenzeitgr\u00fcnden noch erforderlichen Vernachl\u00e4ssigungen bei den Berechnungen konnte die Leistungsf\u00e4higkeit erheblich gesteigert werden. Das Verfahren bietet die M\u00f6glichkeit, auch w\u00e4hrend instation\u00e4rer Betriebszust\u00e4nde und damit in den eigentlich kritischen Phasen Leckagen zu erkennen. Die Reaktionszeiten sind wesentlich k\u00fcrzer als bei klassischen Bilanzverfahren. Durch die genauere und dynamische Beschreibung der Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge in den Pipelines k\u00f6nnen Alarmschwellen empfindlicher eingestellt werden, ohne die Gefahr von Fehlalarmen zu steigern. Eine optimale Leckerkennung wird durch das exakte Simulationsmodell in Verbindung mit einer genauen Parametrierung von Pipeline und transportiertem Medium erreicht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
W\u00e4hrend des Projekts fand auf dem Gel\u00e4nde des Tanklagers der Firma Petersburgtransnefteprodukt in St. Petersburg eine Demonstration des Leck\u00fcberwachungssystems statt. Neben Vertretern der \u00d6l- und Gasindustrie nahmen auch Umweltpolitiker an dieser Veranstaltung teil. Das Programm beinhaltete neben einf\u00fchrenden Vortr\u00e4gen in die Technik, wirtschaftliche Nutzung und Vorteile f\u00fcr den Umweltschutz, auch eine Live-Vorf\u00fchrung realer Leckversuche. In mehreren Versuchen wurden dazu an verschieden Orten der Pipeline Leckagen erzeugt, die von dem System alle schnell und sicher erkannt wurden.Verbreitung:\tVortrag Leck\u00fcberwachung einer Produkten-Pipeline in der Region St. Petersburg auf der Internationalen Konferenz Informationsunterst\u00fctzung bei UVP als Instrument der sozial-\u00f6kologischen Absch\u00e4tzung der Planung der Wirtschaftst\u00e4tigkeiten in Volgograd, Russland am 29.\/30.05.2002Vortrag Practical Use of Cybernetics in Environmental Protection auf der 14. International Conference on Systems Research, Informatics and Cybernetics in Baden-Baden am 29.07.-03.08.2002Im Rahmen dieser Pr\u00e4sentation wurden die Arbeiten vom International Institute for Advanced Studies in Systems Research and Cybernetics mit einem Innovation Award ausgezeichnet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Projekt wurde erfolgreich durchgef\u00fchrt und die Einsatzf\u00e4higkeit der Leck\u00fcberwachung unter realen Bedingungen demonstriert. Die in LEO-Pipe\u00e2 realisierte modellbasierte Leck\u00fcberwachung stellt heute den Stand des derzeit technisch Machbaren dar. Sie bietet gegen\u00fcber den bei bestehenden Altanlagen in der Regel verwendeten Bilanzverfahren die M\u00f6glichkeit, auch w\u00e4hrend instation\u00e4rer Betriebszust\u00e4nde – und damit in den eigentlich kritischen Phasen – Leckagen zu erkennen. Au\u00dferdem sind die Reaktionszeiten wesentlich k\u00fcrzer als bei klassischen Bilanzverfahren. Durch die genauere und dynamische Beschreibung der Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge in den Pipelines k\u00f6nnen die Alarmschwellen empfindlicher eingestellt werden, ohne die Gefahr von Fehlalarmen zu erh\u00f6hen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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