Iso-Flächen von LNG-Gas-Konzentrationen im Freifeld, 100 s nach Beginn der LNG-Verdampfung eines von einem Deich begrenzten LNG-Pools
Quelle: BAM, Abteilung Bauwerkssicherheit
Liquefied Natural Gas (LNG) steht auf dem Vormarsch, sich als neuer Energieträger für den Schwer- und Fernverkehr auf der Straße zu etablieren. So sind für LNG-Fahrzeuge seit Jahren steigende Zahlen von Neuzulassungen und Tankstellen in Europa und Deutschland zu verzeichnen. Gegenüber dem in diesem Verkehrssektor dominierenden Energieträger Diesel zeichnet sich LNG durch geringere CO2- und NOx-Emission aus und kann regenerativ aus Biomethan oder synthetischem Methan hergestellt werden. Neben seinen Vorteilen birgt LNG aber auch neue Fragestellungen zur Sicherheit von Personen und Infrastrukturen, auf Grund seiner niedrigen Temperatur von ca. -161°C und seiner Explosionsfähigkeit in der Gasphase.
Geeignete CFD-Modelle können zur Beobachtung von Risiken verwendet werden, die auf Vorfällen mit LNG im Straßenverkehr beruhen. Die Untersuchung mit ANSYS Fluent stand im Mittelpunkt dieses Papiers. Hierzu sind eine Modellvariantenstudie sowie deren Validierung mit experimentellen Daten durchgeführt worden. In der Studie ist das transiente Ausbreitungsverhalten von LNG-Gas in Luft mit 12 Modellvarianten untersucht worden, bei denen Temperatur und Turbulenz beeinflussende Parameter variiert worden sind. Basis der Validierung bildeten Experimente des „LNG Safety Program Phase II“, die sich der Erforschung der Verdampfung von LNG auf Land sowie der sich anschließenden Stoffausbreitung von LNG-Gas widmeten.
Als Ergebnis hat sich gezeigt, dass die Stoffausbreitung am stärksten durch die Wahl der Turbulenz-Randbedingung an den Grenzen des Untersuchungsgebiets beeinflusst wird, gefolgt von der Wahl des Turbulenzmodells. Die transienten Vorhersagen der Modellvariante, die gegenüber den experimentellen Daten die besten Vorhersagen getroffen hat, wurde für die Analyse der Stoffausbreitung im Experiment und zur Analyse des Einflusses der LNG-Gas-Zusammensetzung bei der Stoffausbreitung verwendet. Hierbei zeigte sich, dass das sich gebildete LNG-Gas/Luft-Gemisch kühler als die Umgebungsluft war und sich somit temperaturbedingt als Schwergas bodennah ausbreitete.
Dispersion modeling of LNG-Vapor on land – A CFD-Model evaluation study
Robert Eberwein, Andreas Rogge, Frank Behrendt, Christian Knaust
veröffentlicht in Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 65, 104116, 2020
BAM Abteilung Bauwerkssicherheit