Applied Risk Assessment and Monte Carlo Analysis of a Power to Gas Hydrogen Underground Gas Storage Facility

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

Bei der Produktion von Elektrizität durch erneuerbare Energieformen kann es durch saisonbedingte Fluktuationen von Angebot und Nachfrage zu einem Überschuss kommen. Diesen zu speichern ist eine Herausforderung. Das Power-to-Gas Verfahren, kurz P2G, verwandelt diese überschüssige Elektrizität in eine Wasserstoff-Methan Gasmischung. Diese kann in großen Mengen im Untergrund gespeichert werden. Das Ziel dieser Studie ist es, eine Risikoabschätzung von einer P2G Anlage, welche eine Wasserstoff-Methan Mischung im Verhältnis von 10/90 in einem ausproduzierten Gasreservoir im österreichischen Molassebecken speichert, zu erstellen. Aufgrund der mangelnden Erfahrung von so einem neuartigen Vorhaben sowie kaum historischen Daten wurden die identifizierten Risiken durch Expertenbefragungen quantifiziert. Da dieses Verfahren mit einer großen Unsicherheit behaftet ist, wurden Monte Carlo sowie Sensitivitätsanalysen zur Evaluierung der generierten Daten innerhalb der erstellten Bow-Tie Modelle, welche sowohl Übertage- als auch Untertage-Risiken beinhalten, durchgeführt. Zusätzlich wurden Risikomatrizen, FN-Kurven, Spinnennetzdiagramme und Tornadodiagramme zur Interpretation der priorisierten Risiken erstellt und eingesetzt. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass ein Hinzufügen von 10% Wasserstoff zu Erdgas nur geringfügige Effekte auf die Sicherheit der Anlage hat. Das einzig erhöhte Risiko, welches in Verbindung mit Wasserstoff gebracht werden kann, war erhöhtes Mikrobenwachstum. Diese können durch Akkumulation im Reservoir und/oder Verzehr des gespeicherten Gases einen finanziellen Schaden verursachen. Mikroben beeinflussen die Sicherheit der über-tägigen Anlage nicht direkt. Hinsichtlich Übertage-Risiken auf der Anlage sind Korrosion und menschlicher Eingriff bedeutende Aspekte. Beide sind nicht direkt vom Wasserstoff abhängig, was die obere Annahme verstärkt, dass ein Hinzufügen von 10% Wasserstoff zum System keine signifikanten Änderungen der Anlagensicherheit zur Folge hat. Abschließend ist es wichtig zu erwähnen, dass die durchgeführte Studie nicht nur eine Risikoabschätzung für die bestimmte P2G Anlage ist. Darüber hinaus ist sie eine umfangreiche Sammlung, Analyse und Evaluierung von Risiken verbunden mit der Wasserstoff-Methan Speicherung im Untergrund und bietet eine Grundlage für weitere, detailliertere Arbeit in diesem jungen Forschungsfeld. Sie sollte zu weiteren Projekten von groß angelegter Speicherung von überschüssiger Elektrizität beitragen, welche in Zukunft stark an Relevanz zulegen könnten.

Details

Titel in ÜbersetzungAngewandte Risikoabschätzung und Monte Carlo Analyse von einem Power To Gas Wasserstoff Untergrundspeicher
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung7 Apr 2017
StatusVeröffentlicht - 2017