Emissionen erfassen, bewerten und dokumentieren: von der Lecksuche bis zur Quantifizierung

Die Erfassung und Dokumentation von Methanemissionen gewinnen nicht erst künftig, sondern bereits jetzt an Bedeutung hinsichtlich der Quantifizierung von Leckagen. Während die Leckdetektion und Leckortung seit vielen Jahren etablierte Prozesse im Netzbetrieb sind, rückt im Rahmen von LDAR-Programmen (Leak Detection and Repair) zunehmend die Frage in den Fokus, welche Emissionsrate tatsächlich von einer Leckstelle ausgeht.

Quantifizierung nach detektierten Leckagen

Wird im Zuge einer Rohrnetzüberprüfung eine Methanfreisetzung an einer erdverlegten Erdgasleitung festgestellt, so sollte nach erfolgreicher Lokalisierung der Leckstelle die Größenordnung der Emission näher untersucht und dokumentiert werden. Zum Einsatz kommt dabei derzeit am häufigsten die Bagging-Methode, die üblicherweise für die Quantifizierung an oberirdischen Installationen verwendet wird, jedoch auch zur Bewertung von Methanfreisetzungen an erdverlegten Leitungen herangezogen werden kann.

Herausforderung: Leckstellen lokalisieren

Methanemissionen aus erdverlegten Leitungen treten nicht direkt an der Leckstelle, sondern breiten sich zunächst im Boden aus und gelangen anschließend über den Weg des geringsten Widerstands an die Oberfläche. Dadurch lässt sich die tatsächliche Größe einer Emission oft nur schwer beurteilen.

So entsteht die Herausforderung, nicht nur die Position einer Leckstelle zu bestimmen, sondern zusätzlich belastbare Informationen über die Größenordnung der Methanfreisetzung zu erhalten. Diese Informationen bilden die Grundlage für die Priorisierung von Instandhaltungsmaßnahmen und die Dokumentation innerhalb von LDAR-Prozessen.

Chancen: Mehr Sicherheit für Netzbetreiber, Versorger und Dienstleister

Moderne Quantifizierungsmethoden bieten die Chance, Methanemissionen besser zu bewerten und verfügbare Ressourcen gezielter einzusetzen. Netzbetreiber, Versorger und Dienstleister erhalten dadurch zusätzliche und auch rechtlich wichtige Entscheidungsgrundlagen, um Leckstellen risikobasiert zu priorisieren und Maßnahmen effizient zu planen.

Emissionsmengen einfach bestimmen

Die Bagging-Methode ermöglicht eine schnelle Erfassung von Methanemissionen direkt an der Oberfläche. Hierzu wird der Bereich der Methanfreisetzung mit einer Plane abgedeckt und das austretende Gas-Luft-Gemisch kontrolliert abgesaugt.

Das DVGW-Arbeitsblatt G 425-1 erwähnt das Absaugen der Bodenluft mittels einer am Boden ausgebreiteten Plane als Verfahren zur Quantifizierung unterirdischer Freisetzungen. Dadurch kann die Methode auch bei erdverlegten Leitungen eingesetzt werden.

In Kombination mit moderner Messtechnik ermöglicht das Verfahren eine praxisnahe Bewertung der Emissionsgröße und liefert wichtige Informationen für die weitere Bearbeitung von Leckstellen.

Exkurs: Vorbereitung der Quantifizierungsmaßnahmen

Zur Ermittlung der Emissionsrate ist ein messtechnisch ermittelter oder bekannter Volumenstrom der abgesaugten Bodenluft notwendig. Das verwendete Gasmessgerät zur Bestimmung der Methankonzentration in der abgesaugten Bodenluft muss eine Bestimmungsgrenze von 10 ppm erfüllen, d. h. es müssen mindestens 10 ppm nachweisbar sein. Dies muss vor jedem Einsatz überprüft werden.

Dies gilt für in diesem Bericht beide erwähnte Verfahren: as Bagging mit einer dafür vorgesehenen Baggingsonde und die Absaugmethode mit unserem Vakumobil.

Umsetzung und methodischer Vorgang

Schritt 1: Lokalisierung der Leckstelle

Ausgangspunkt der Messung ist eine zuvor detektierte und lokalisierte Methanfreisetzung. Anhand der ermittelten Gaskonzentrationen wird der Messbereich festgelegt und für die Messung vorbereitet.

Mithilfe der Baggingsonde wird das unter der Plane gesammelte Gas-Luft-Gemisch abgesaugt. Der Laser HUNTER erfasst kontinuierlich die Methankonzentration, während der Volumenstrom über das TONI FlowTest überwacht wird.

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Aus den erfassten Messwerten lassen sich Aussagen über die Größenordnung der Methanemission ableiten. Die gewonnenen Daten unterstützen Netzbetreiber bei der Bewertung, Dokumentation und Priorisierung von Leckstellen.

Präzisere Absaugmethode mit dem Laser HUNTER und Vakumobil

Die Absaugmethode an erdverlegten Installationen wird mit Hilfe von Bodensonden im Erdreich im Anschluss an eine Leckdetektion bzw. -lokalisation durchgeführt und im Detail in Arbeitsblatt DVGW G 425-2 beschrieben. Andere Absaugmethoden sind laut DVGW G425‑1 eingeschränkt zulässig.

Zur Durchführung der Emissionsmessung eines Lecks an erdverlegten Rohrleitungen empfehlen wir die Verwendung des Vakumobils mit Bohrlochsonden mit dem Laser HUNTER. 

Schritt 1: Messfeld bestimmen

Das Messfeld wird auf Grundlage einer erfassten, oberirischen Gaskonzentration und herrschenden Umgebungsbedingungen wie z. B. der Beschaffenheit des Untergrunds festgelegt und ggf. freigemessen und abgesichert. Die Bodensonden sollten symmetrisch um die vermutete Leckstelle platziert werden. Außerdem sollte eine gleichmäßige Absaugung der Sonden sichergestellt werden.

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Nachdem die Messtechnik aufgebaut und angeschlossen ist, wird über eine mit den Bodensonden verbunden Vakuumpumpe die durch Methan/Erdgas angereicherte Bodenluft abgesaugt und durch ein mit der Pumpe verbundenes Konzentrationsmessgerät erfasst. Die Kombination aus Konzentrationsmessung und Volumenstrommessung der abgesaugten Bodenluft erlaubt die Bestimmung einer Methanemissionsrate der Leckstelle.

Der Absaugvolumenstrom muss ausreichend hoch sein, so dass an der Oberfläche kein Methanaustritt mehr nachweisbar ist. In den meisten Fällen lässt sich dieser Zustand nur mit einer geeignet dimensionierten Vakuumpumpe herbeiführen. Wenn die gemessen Gaskonzentration und der Volumenstrom über ca. 10 Minuten konstant sind, ist die angereicherte Bodenluft abgesaugt und es wird die Emissionsrate des Lecks selbst erfasst. Die Messung kann dann beendet werden. Je nach Bodenbeschaffenheit, Umgebungsbedingungen und Absaugvolumenstrom kann das Erreichen dieser konstanten Werte mehrere Stunden dauern.

Unsere Technologien zum Thema im Überblick

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