LNG- und L-CNG-Tankstellen für bioLNG: Aufbau, Komponenten und Betrieb

Eine LNG-Tankstelle ist eine Anlage zur Betankung von Fahrzeugen mit verflüssigtem Gas, deren Basis ein Vakuumtank mit kryogener Flüssigkeit (etwa −162°C), eine kryogene Pumpe, eine Zapfsäule sowie Sicherheitssysteme und Systeme zur Rückgewinnung von Verdampfungsgas sind. Eine L-CNG-Tankstelle enthält zusätzlich eine Hochdruckpumpe und einen Verdampfer, die LNG in verdichtetes Gas mit hohem Druck umwandeln, wodurch auch CNG-Fahrzeuge betankt werden. Ist der Lieferant bioLNG mit zertifizierter Herkunft, kann der Kraftstoff als erneuerbar verkauft werden, was eine Dokumentation über die gesamte Lieferkette erfordert.

Komponenten der Tankstelle

1. Kryogener Tank – ein vakuumisolierter Behälter, in der Regel in stehender oder liegender Ausführung, mit einem Fassungsvermögen von einigen Dutzend bis zu mehreren Dutzend Kubikmetern oder mehr; ausgestattet mit Sicherheitsventilen, Füllstandsanzeigen und einem Druckregelsystem.
2. Entladung des Tankwagens – kryogene Schläuche, Ventile, Kontrolle von Erdung und Druck.
3. Kryogene Pumpe – fördert LNG zur Zapfsäule; getauchte Pumpen werden eingesetzt, um die Verdampfung zu begrenzen.
4. Zapfsäule – mit Coriolis-Massenmesssystem, Befüllschlauch und Gasrückführschlauch sowie einer Kupplung mit Griff, die Leckagen verhindert.
5. System zur Rückgewinnung von Boil-off – Abführung des verdampften Gases und seine Verwertung (z. B. Verdichtung zu CNG, Versorgung eines lokalen Abnehmers, Ableitung zur Fackel).
6. L-CNG: Hochdruckpumpe, Verdampfer (Erhitzer) und CNG-Puffer, CNG-Zapfsäule.
7. Sicherheit: Gas- und Flammendetektion, Absperrventile, Not-Aus-Taster, Beleuchtung und Kennzeichnung, Explosionsschutzzonen (ATEX).
8. Mess- und Überwachungssysteme: Füllstand, Druck, Temperatur, Durchfluss.

Betankung eines Lkw

Ein LNG-Fahrzeug hat einen kryogenen Kraftstofftank (in der Regel einen oder zwei), und die Betankung erfolgt durch Anschluss des Befüll- und des Rückführschlauchs. Nach dem Anschluss fördert die Pumpe LNG, und das Gas aus dem Fahrzeug strömt über den Rückführschlauch zurück, um den Druck auszugleichen. Der gesamte Vorgang dauert einige bis über zehn Minuten, abhängig von Zapfsäule und Temperaturen. Der Fahrer des Fahrzeugs trägt Schutzausrüstung (Handschuhe, Gesichtsschutz) wegen des Kontakts mit kryogener Flüssigkeit.

Reichweite und Verbrauch

Ein LNG-Lkw verbraucht orientierend einige Dutzend kg LNG je 100 km (abhängig von Masse, Strecke und Motor). Beispielsweise bedeutet ein Verbrauch von 28 kg LNG/100 km, dass ein Tank mit 400 kg Kraftstoff für ca. 1430 km reicht. Die Reichweite hängt von den Bedingungen ab und kann abweichen. Die Energie von 400 kg LNG beträgt ca. 5,6 MWh (400 × 13,9 kWh/kg).

Beispiel: Größe einer Tankstelle

Annahmen: Die Tankstelle versorgt täglich 20 Lkw mit je 250 kg LNG, also 5 t/Tag. Lieferungen per Tankwagen mit einer Nutzlast von 18 t erfolgen alle 3–4 Tage. Ein Tank mit einem Volumen von 60 m³ (ca. 26 t, bei einer Dichte von 0,43 t/m³) fasst einen Vorrat für ca. 5 Tage. Die Tankstelle muss über einen Puffer verfügen, der Lieferverzögerungen und Verdampfungsverluste abdeckt, und das Jahresvolumen beträgt ca. 1800 t LNG ≈ 25 GWh. Die Zahlen sind illustrativ.

Boil-off und Verluste

Ein kryogener Tank verdampft, insbesondere bei geringem Füllstand und heißem Wetter. Dieses Gas muss verwertet werden, um Methanemissionen zu vermeiden. Lösungen sind die erneute Verflüssigung (kostspielig), die Verdichtung und der Verkauf als CNG (L-CNG), die Versorgung lokaler Abnehmer oder die Verbrennung in der Fackel. Die Planung der Tankstelle sollte eine solche Lösung von Anfang an vorsehen.

Vorschriften und Aufsicht

Druckbehälter und Gasanlagen unterliegen den Vorschriften über technische Einrichtungen und die technische Überwachung, Tankstellen darüber hinaus den Brandschutz-, Bau- und Ex-Zonen-Vorschriften. Kontrollen führt u. a. das Amt für technische Überwachung (Urząd Dozoru Technicznego, UDT) durch. Für die Beförderung von LNG gelten die ADR-Vorschriften. Die detaillierten Anforderungen hängen von der Größe der Tankstelle und von der Einstufung des Betriebs hinsichtlich des Risikos schwerer Unfälle ab.

Betrieb und Schulungen

Das Personal der Tankstelle muss Schulungen zur Arbeitssicherheit im Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten, zur Rettung und zum Vorgehen im Notfall absolvieren. Die Verfahren umfassen die Entladung des Tankwagens, die Dichtheitskontrolle nach jeder Lieferung, regelmäßige Prüfungen der Sicherheitsventile sowie Tests der Gassensoren. Fahrer von Flotten, die die Tankstelle nutzen, sollten die Betankungsregeln kennen, und der Betrieb – Anweisungen für Kunden vorhalten. Gute Praxis ist ein Ereignisregister, das es erlaubt, Störungen zu analysieren und ihre Wiederholung zu verhindern.

Zusammenfassung

Eine LNG- oder L-CNG-Tankstelle ist eine Investition, die Kryotechnik mit Logistik verbindet. Die Wirtschaftlichkeit hängt von einer stetigen Nachfrage nach Kraftstoff, der Verfügbarkeit von Lieferungen und der Verwertung des Verdampfungsgases ab, der Status von bioLNG – von der Herkunftsdokumentation.