Raffinerie, Bild: © photollurg, Fotolia

Die Prozessindustrie macht beachtlichen Teil des Maschinen- und Anlagenbaus in aus: in Deutschland sind es 12,5 Prozent. Bild: © photollurg, Fotolia

Sitzventil Wandfluh

Ein wichtiger Faktor im Öl- und Gassektor ist der Oberflächenschutz der Bauteile. Das Ex-Schutz-Sitzventil von Wandfluh wird elektrisch betätigt und ist rostfrei. Bild: Wandfluh

Während sich viele Industriezweige über den niedrigsten Ölpreis seit Jahren freuten, den der Markt Ende 2014 und Anfang 2015 zu bieten hatte, gab es neben den ölproduzierenden Staaten auch Industriebranchen, die von dem Preisverfall weniger profitiert haben: Die Anbieter von Komponenten für die Ölförderung. Hierzu zählen beispielsweise die Hersteller von Industriearmaturen.

„Zwar stimuliert der Preiseinbruch die Konjunktur in wichtigen Abnehmerländern. Dagegen fahren die wichtigen Abnehmer im Öl- und Gassektor ihre Ausgaben für neue Fördertechniken und Pipelines aktuell zurück“, fasste Dr. Achim Trasser, Vorsitzender des Vorstandes des VDMA-Fachverbandes Armaturen das Dilemma im Rahmen einer Vorpressekonferenz der Messe Achema zusammen. Insgesamt verzeichnete die deutsche Industriearmaturenbranche 2014 einen Umsatzrückgang von zwei Prozent. Starke Umsatzbringer wie China oder Russland entwickelten sich im letzten Jahr rückläufig. So gingen die Ausfuhren von Industriearmaturen nach China um fünf Prozent und nach Russland um 29 Prozent zurück. Zugenommen haben jedoch Ausfuhren in die EU-Staaten und die USA.

Technik, auf die Verlass sein muss

Pipeline

Öl und Gas werden häufig in abgelegeneren Regionen der Welt gefördert und müssen kilometerweit zu den Abnehmern transportiert werden – verlässliche Bauteile sind unabdingbar. Bild: © Baltazar, Fotolia

Bei der Förderung von Öl und Gas sind zwei Faktoren, die die relevanten Komponenten erfüllen müssen, unverzichtbar: Explosionsschutz und die richtige Oberflächenbeschichtung zum Schutz der Komponenten vor aggressiven Medien. Standhalten müssen sie Bedingungen wie Meersalz in Luft und Wasser bei Offshore-Produktions- und Transportanlagen, Temperaturen von minus 60 Grad Celsius bei der Förderung der Rohstoffe und plus 600 Grad Celsius in den Kraftwerken, sowie Drücken von mehreren hundert Bar.

Im Bereich des Oberflächenschutzes für die Antriebsfunktionen, die in Offshore-Anlagen häufig hydraulisch ausgeführt werden, setzt das Unternehmen Wandfluh zum Beispiel für die äußeren Ventilteile auf meerwasserbeständigen, rostfreien Stahl. Mit diesem sogenannten K9-Standard stellt Wandfluh alle wichtigen Ventilfunktionen bereit: vom Wegeventil, über das leckagefreie Sitzventil, bis hin zu Druck- und Stromventilen.

In der Öl- und Gasanwendung werden elektrisch betätigte Ventile naturgemäß auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt. Für den Magneten muss daher ebenfalls ein entsprechender Schutz vorgesehen sein, welcher mögliche Funken kapselt und Oberflächentemperaturen begrenzt, um jegliche Zündquelle auszuschließen. Das Hydraulik- und Elektronikunternehmen bietet dazu einen Magneten mit diversen nationalen und internationalen Zulassungen mit entsprechenden Zertifikaten. Durch die Zink/Nickel-Oberflächenbeschichtung ist ein sehr hoher Korrosionsschutz gewährleistet (>800 h Salzsprühtest nach EN ISO 9227), was nach Angaben des Unternehmens einen problemlosen Einsatz des Magneten auch in korrosiv wirkender Atmosphäre erlaubt.

Natürlich ist geeigneter Oberflächenschutz genauso ein Thema für die pneumatischen Komponenten, die für den Öl- und Gassektor bestimmt sind. So setzt etwa Pneumax auf den nichtrostenden Stahl AISI316L (AISI: American Iron and Steel Institute). Somit können die Komponenten in verschiedenen Temperatur- und Druckbereichen der Öl- und Gasindustrie eingesetzt werden. Hierzu gehören etwa die Wartungsgeräte Airplus.

Die neuen Wartungsgeräte sind komplett aus korrosionsbeständigem Stahl erhältlich, genauso wie Manometer und Zubehör, die auf Anfrage auch in der Edelstahlausführung erhältlich sind. Genau wie diese Wartungsgeräte sind die neuen 3/2-Wegeventile des Unternehmens speziell für den Öl- und Gassektor konzipiert. Alle inneren und äußeren Bauteile bestehen aus AISI316, konform mit dem Standard MR0175/ISO 15156-1.

Die Zukunft unter Wasser

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Bei der Förderung von Öl treten Begleitgase aus, die abgefackelt werden. Diese Fackelgase können jedoch als Energieressource genutzt werden. Bild: © claffra, Fotolia

Ein interessanter Markt innerhalb Europas für Komponentenhersteller für den Öl- und Gassektor ist Norwegen. Das rohstoffreiche Land verfügt über große Vorkommen von Erdgas und Erdöl. Letzteres macht fast ein Drittel der Wirtschaftsleistung des Landes aus – ein Grund, warum es vom Rückgang des Ölpreises stark getroffen wurde. Dennoch setzt das nordische Land weiter auf die Förderung der beiden Energieressourcen und investiert sogar in Forschungsprojekte. Eines davon ist eine Kooperation von Siemens und dem sich im norwegischen Staatsbesitz befindlichen Öl- und Gaskonzern Statoil.

Druckventil

Das manuelle Druckventil von Wandfluh besteht aus rostfreiem Stahl. Bild: Wandfluh

Die Unternehmen haben gemeinsam ein neues Unterwasser-Hydraulikaggregat entwickelt, das für Offshore-Öl- und -Gasfelder hydraulische Energie direkt am Bohrloch bereitstellen kann.

Das neue Aggregat – Subsea Hydraulic Power Unit (SHPU) – kann als Alternative zu den Versorgungskabeln oder bei einem möglichen Ausfall eingesetzt werden. Es liefert Hydraulikflüssigkeit mit niedrigem und hohem Druck an das Untersee-Steuermodul am E-Kreuz. Das Untersee-Steuermodul betätigt die Hydraulikventile, das Bohrloch-Sicherheitsventil sowie die Bohrloch-

drossel und Schiebehülse. Das Aggregat hat jetzt das Qualifizierungsverfahren bestanden, bei dem verschiedene Funktionsprüfungen unter Überdruck, vergleichbar mit 500 Meter Wassertiefe, absolviert werden mussten.

Das Hydraulikaggregat ist ein wichtiger Baustein für die branchenweite Vision einer Tiefseefabrik der Zukunft, bei der sich die prozesstechnischen Anlagen direkt auf dem Meeresboden befinden. Das Modul wurde als Notfalllösung für eine defekte Nabelschnurleitung in einem Nordsee-Ölfeld entwickelt. Neben dieser Funktion kann das Aggregat auch zur Verlängerung der Lebensdauer von bestehenden Ölfeldern (sogenannten brownfields) eingesetzt werden. Bei der Erschließung neuer Ölfelder (greenfields) kann das Aggregat – insbesondere in großer Wassertiefe und bei weiten Entfernungen – als kostengünstige Alternative zu den komplexen Nabelschnurleitungen dienen.

Dabei werden die hydraulischen Energieübertragungsleitungen durch eine hydraulische Energieerzeugungs- und Speichereinheit ersetzt. Die hydraulischen Reibungsverluste in den Nabelschnurleitungen entfallen somit, und der Platz- und Gewichtsbedarf an der Oberflächenstation kann reduziert werden. Das Modul verfügt über genormte Anschlüsse und ist konzeptionell dem lokalen Untersee-Steuermodul untergeordnet, mit dem es über eine SIIS-Schnittstelle Level 2 oder Level 3 verbunden wird.

Prozesstechnik

Laut VDMA produzierten die Hersteller von Prozesstechnik im Jahr 2014 Komponenten und Maschinen im Wert von knapp 25 Milliarden Euro. Vier von fünf Maschinen gingen ins Ausland. Bild: © Andrei, Fotolia

Das Aggregat entnimmt die benötigte elektrische Hilfsenergie aus der vorhandenen Infrastruktur an der Bohrstelle und liefert im Gegenzug die hydraulische Energie, die für die Betätigung der Bohrlochventile erforderlich ist. Durch diese Betriebsweise kann das Hydrauliksystem schnellere Ansprechzeiten bei geringerem Energieverbrauch erzielen. Der Betrieb des Aggregats macht keine Änderungen an der Notabschaltstrategie für die Bohrstelle erforderlich. Das Aggregat kann an alle bekannten Hydraulikschnittstellen angepasst werden und lässt sich unkompliziert unterseeisch installieren, da das Modul für eine ROV-unterstützte Installation mit Einpunktaufhängung konzipiert ist.

Unkonventionell weiterdenken

Aber man sollte bei der Öl- und Gasbranche nicht nur an konventionelle Fördermethoden denken. Um den Energiehunger der Welt stillen zu können, kommen auch für die Förderung von Öl und Gas immer mehr Methoden zum Einsatz, für die Lösungen der Prozessindustrie benötigt werden. Das unkonventionelle Fracking ist nur eines der prominenteren Beispiele.

Auch das Power-to-Gas-Verfahren ist nicht mehr ganz unbekannt. Hierbei wird mittels Strom, den Windkraftanlagen an windstarken Tagen überproduziert haben, mit Hilfe der Elektrolyse reiner Wasserstoff erzeugt, der dann zu synthetischem Methan weiterverarbeitet wird. In weiteren Schritten entsteht sogenanntes E-Gas, dessen Eigenschaften denen von Erdgas entsprechen.

Für die Einspeisung in das Netz werden Kompressoranlagen eingesetzt. Auch bereits der entstandene Wasserstoff kann mittels Kompressoranlagen ins Erdgasnetz eingespeist werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, den Wasserstoff mit hohem Druck in Gasbehältern zu speichern. Dass all diesen Prozessen natürlich Wirkungsgradverluste zugrunde lägen, sieht auch Alexander Peters, Vorsitzender des VDMA-Fachverbandes Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik, jedoch handele es sich hierbei um bereits produzierte Energie, die ansonsten ungenutzt bleiben würde.

Eine weitere Möglichkeit, ansonsten ungenutzte Energieressourcen verwenden zu können, ist der Einsatz von Flüssigkeitsringtechnik zur Fackelgasrückgewinnung. Es handelt sich hierbei um Erdölbegleitgase, die in vielen Fällen frei abgefackelt – also einfach verbrannt – werden. Ökonomisch betrachtet ist das Fackelgas eine wertvolle Ressource. Flüssigkeitsringverdichter nutzen als Energieträger einen aus der Betriebsflüssigkeit ausgebildeten Flüssigkeitsring, um Gase und Dämpfe zu komprimieren. Die Technik vereint Eigenschaften, die nur von dieser Bauart erreicht werden können: nahezu alle Gase und Dämpfe können verdichtet werden. Modernste Flüssigkeitsringkompressoren stellen häufig wirtschaftliche Lösungen für die Nutzung der ansonsten ungenutzten Gase dar.

Autorin: Julia Lansen, Redaktion