RAPPORT - Forside | Dansk Gasteknisk Center · 2014-01-10 · gas og naturgas. Det er udelukkende færdigudviklede og på markedet til-gængelige sensorer, der er relevante for projektet.

RA

PP

OR

T

Dansk Gasteknisk Center a/s • Dr. Neergaards Vej 5B • 2970 Hørsholm • Tlf. 2016 9600 • Fax 4516 1199 • www.dgc.dk • [email protected]

GaskvalitetssensorerScreening af tilgængelige gaskvalitetssensorer på markedet

ProjektrapportNovember 2013

Gaskvalitetssensorer

Screening af tilgængelige gaskvalitetssensorer på markedet

Lars Jørgensen

Dansk Gasteknisk Center a/s

Hørsholm 2013

Titel : Gaskvalitetssensorer

Rapport

kategori : Projektrapport

Forfatter : Lars Jørgensen

Dato for

udgivelse : 22.11.13

Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s

Sagsnummer : 738-27; H:\738\27 Gaskvalitetssensorer\Rapport\Rapport_Gaskvalitetssensorer_final.docx

Sagsnavn : Gaskvalitetssensorer

Emneord : Gaskvalitet, biogas

ISBN : 978-87-7795-374-3

DGC-rapport 1

Indholdsfortegnelse Side

1 Indledning og baggrund ............................................................................................................... 3

2 Resumé og konklusion ................................................................................................................. 4

3 Opgavebeskrivelse ....................................................................................................................... 6

4 Metode ......................................................................................................................................... 8

5 Gaskvaliteter i det danske naturgasnet ....................................................................................... 10

6 Måleparametre og instrumenter ................................................................................................. 11

6.1 Generelt ................................................................................................................................ 11

6.2 Brændværdi og wobbeindeks ............................................................................................... 11

6.2.1 Måleprincipper ...................................................................................................... 11

6.2.2 Vurdering af anvendelighed .................................................................................. 12

6.2.3 Omkostninger ........................................................................................................ 13

6.2.4 Konklusion for instrumenter til måling af brændværdi og wobbeindeks .............. 14

6.2.5 Instrumenter – brændværdi og wobbeindeks ........................................................ 15

6.3 Metantalsmåler (MaC) ......................................................................................................... 26

6.3.1 Måleprincip ........................................................................................................... 26

6.3.2 Vurdering af anvendelighed samt omkostninger .................................................. 26

6.3.3 Konklusion for metantalsmåleren MaC ................................................................ 27

6.3.4 MaC-data ............................................................................................................... 28

6.4 Alkaner ................................................................................................................................. 29

6.5 Densitetsmålere .................................................................................................................... 29

6.5.1 Erfaringer fra DONG Nybro ................................................................................. 31

6.5.2 Konklusion for densitetsmålere ............................................................................. 31

6.6 Ultralydsflowmålere ............................................................................................................ 32

6.6.1 Indledning .............................................................................................................. 32

6.6.2 Måleprincip ........................................................................................................... 32

6.6.3 Ultralydsmålere – fordele og ulemper ................................................................... 33

6.6.4 OPTISONIC 7300 ................................................................................................. 33

6.6.5 Omkostninger ........................................................................................................ 35

6.6.6 Konklusion for ultralydsmålere ............................................................................. 35

6.7 MEMS-teknologi ................................................................................................................. 36

6.7.1 Generelt om MEMS .............................................................................................. 36

6.7.2 MEMS-sensorer til bestemmelse af gaskvalitet .................................................... 36

DGC-rapport 2

6.7.3 Konklusion for MEMS-sensorer til bestemmelse af gaskvalitet ........................... 38

7 Referencer .................................................................................................................................. 39

7.1 Hjemmesider og kontaktpersoner for de i rapporten nævnte målere og instrumenter ......... 39

7.2 Måleinstrumenter og sensorer .............................................................................................. 40

7.3 Øvrige kilder og referencer .................................................................................................. 42

Bilag 1 Projektbeskrivelse ......................................................................................................... 46

Baggrund .................................................................................................................................... 46

Forslag ........................................................................................................................................ 46

Bilag 2 Gaskvaliteter .................................................................................................................. 47

Bilag 3 Beregning af lydhastighed ............................................................................................. 48

Bilag 4 Sentelligence, Inc. – MEMS-baserede sensorer til forskellige applikationer ............... 49

Bilag 5 MEMS AG – Sensor til kontrol af forbrændingen i naturgasfyrede køretøjer .............. 50

Bilag

Bilag 1 Projektbeskrivelse

Bilag 2 Gaskvaliteter

Bilag 3 Beregning af lydhastighed

Bilag 4 Sentelligence, Inc. – MEMS-baserede sensorer til forskellige applikationer

Bilag 5 MEMS AG – Sensor til kontrol af forbrændingen i naturgasfyrede køretøjer

DGC-rapport 3

1 Indledning og baggrund

I de senere år er der fra politisk side i tiltagende grad fokuseret på grøn om-

stilling af Danmarks energiproduktion og -anvendelse, hvilket bl.a. er ud-

møntet i en forventning om øget forbrug af biogas. Opgraderet biogas (bio-

metan) forventes i den forbindelse at blive introduceret i det danske natur-

gasnet i nær fremtid.

Herved er der fra gasselskabernes side opstået et fornyet behov for simplere

og billigere sensortyper, som kan placeres på gasnettet til overvågning af

gassens bevægelser.

Opgraderet biogas adskiller sig fra typisk dansk naturgas fra Nordsøen ved:

- højere indhold af metan

- ingen højere alkaner

- ca. 10 % lavere brændværdi.

Formålet med dette projekt er at udføre en screening af gaskvalitetssensorer,

der er på markedet med hensyn til måleparametre, responstid, robusthed i

forhold til drift på gasnettet og pris. Hovedkravet er som udgangspunkt

prisbillige sensorer og instrumenter, der er egnede til at skelne mellem bio-

gas og naturgas. Det er udelukkende færdigudviklede og på markedet til-

gængelige sensorer, der er relevante for projektet. Referencen mht. prisni-

veau er eksisterende micro-GC løsninger.

Arbejdet er ordret af og udført for gasselskabernes Teknisk Chef Gruppe,

TCG, december 2012 – november 2013. Projektleder fra DGC er Lars Jør-

gensen. Leo van Gruijthuijsen, Per G. Kristensen og Torben Kvist, DGC,

har ydet faglige bidrag til rapporten. Leo van Gruijthuijsen har udført kvali-

tetssikring.

DGC-rapport 4

2 Resumé og konklusion

Der er foretaget en screening af instrumenter og sensorer til installation på

naturgasnettet med det formål at skelne mellem opgraderet biogas (biome-

tan) og naturgas.

Der eksisterer en del kommercielt tilgængelige instrumenter dedikeret til

måling af gaskvalitet. Disse måler typisk brændværdi og wobbeindeks. Der

er fundet en enkelt metantalsmåler. Instrumenterne er forsynet med de nød-

vendige CE- og ATEX-godkendelser for at kunne markedsføres på det eu-

ropæiske marked. Nøjagtighederne er opgivet i området 0,2 % – 2 %, hvil-

ket i de fleste tilfælde er tilstrækkeligt til at skelne mellem biometan og

dansk naturgas.

Priserne ligger for brændværdi-/wobbemålerne i området 140.000 – 410.000

DKK, hvor de højeste priser også omfatter et fuldt udrustet, opvarmet kabi-

net. Priser for kabinetter kan overstige prisen på selve måleinstrumentet. De

opgivne priser er enkeltstykspriser, men ved anskaffelse af flere instrumen-

ter ad gangen, fx indkøbt af gasselskaberne, vil priserne være billigere. En

enkelt leverandør nævner 25 % - 50 %-reduktion afhængig af antal. Prisen

for metantalsmåleren, som er en nyligt revideret version og tilgængelig pri-

mo 2014, vil ligge på 40.000 – 50.000 DKK.

Alternative instrumenter og målemetoder til ovenstående er undersøgt (den-

sitet, ultralyd, MEMS1-teknologi). Her er det kun densitetsmålere, der kan

være interessante pga. pris, nøjagtighed og evnen til at skelne biometan fra

naturgas2.

Decideret lavprissensorer i prisklassen mindre end 10.000 DKK har det ikke

været muligt at finde.

Det anbefales at kigge nærmere på metantalsmåleren, MaC, fra E.ON New

Build & Technology GmbH. Den er med 40-50.000 DKK den billigste mu-

lighed og er udviklet specifikt til at monitere ændringer i naturgaskvalitet.

Den har været på markedet i flere år og er bl.a. installeret på et dansk gas-

1 Micro-Electro-Mechanical Systems

2 Undersøgelse af densitetsmålere blev først inddraget sent i projektet.

DGC-rapport 5

motoranlæg3. En gasmotorleverandør planlægger p.t. (november 2013) at

anvende denne måler til deres gasmotorer for at kunne håndtere skiftende

gaskvaliteter i forbindelse med importsituationer.

Sensorer baseret på MEMS-teknologi er ikke p.t. tilgængelige på trods af

relativt stor interesse fra gasbranchens side. DGC anbefaler, at der arbejdes

videre med dette segment på et mere konkret plan med henblik på at modne

teknologien til brug på naturgasområdet. Det er vigtigt at få testet nøjagtig-

hed, krav til kalibrering og vedligehold, krydsfølsomheder etc. MEMS-

teknologi er interessant, da sensorerne er små og kan masseproduceres til

lave priser.

3 Update november 2013: Ifølge Dieter Wolf, E.ON Ruhrgas, er MAC-måleren under opda-

tering til nyeste teknologi og vil være klar primo 2014.

DGC-rapport 6

3 Opgavebeskrivelse

Idéen med og baggrunden for projektet er, at med opstilling af billige gas-

kvalitetssensorer strategiske steder i gasnettet vil man kunne bestemme ud-

bredelsen af opgraderet biogas i gasrørene.

Sammen med oplysninger fra gasselskabernes og Energinet.dk’s gaskvali-

tetsmålinger på MR-stationer og opgraderingsanlæg, vil man kunne be-

stemme energiindholdet i gassen ved den enkelte forbruger og dermed dan-

ne baggrund for afregning og evt. kontrol af en Quality Tracker.

I dette afsnit forsøges det at anskueliggøre baggrunden for projektet ved en

beskrivelse af de aktuelle forhold omkring Vejen. Naturgasnettets udform-

ning i og omkring Vejen By kan ses på kortudsnit i Figur 1 og Figur 2.

Figur 1 Naturgasnettet omkring Vejen (kilde: DONG Vejen)

DGC-rapport 7

Figur 2 Ringformet gasledning omkring Vejen by (kilde: DONG Vejen)

Naturgasnettet er her formet som en ringledning omkring Vejen og placeret

på en øst-vest-gående 40 bar gasledning. Der er flere afgreninger til mindre

landsbyer og forbrugere. 40 bar ledningen forsynes fra den nord-syd-gående

transmissionsledning, som krydser ca. 10 km øst for Vejen.

Samtidig er der planlagt mulighed for injektion af opgraderet biogas tre ste-

der i relativ nærhed af Vejen. Det er Ribe (ikke med på kortet), Holsted og

Skodborg.

Gaskvaliteten vil i dette område være sammensat af større eller mindre dele

af dansk naturgas, naturgas fra Tyskland og/eller opgraderet biogas. Af-

hængig af gasflow/-forbrug vil de enkelte forbrugere kunne opleve hurtige

skift i gaskvalitet, og afregning af energiforbruget kompliceres.

DGC-rapport 8

4 Metode

Indledningsvis er sammensætning og diverse fysisk-kemiske data for de i

projektet relevante gastyper opstillet. Disse oplysninger kan bruges til at

vurdere, hvilke parametre det kan være relevante at måle på, når opgaven er

at skelne mellem opgraderet biogas og naturgas. Bilag 2 viser en sammen-

stilling af naturgastyper og opgraderet biogas.

Umiddelbart vil de mest egnede parametre være dem, der er unikke for en-

ten naturgas eller biometan. Det kunne eksempelvis være propan, der kun

findes i naturgas og i en eventuel blanding af naturgas og biometan.

Ligeledes vil en parameter med stor relativ standardafvigelse, se Bilag 2,

være egnet, da det siger noget om, hvor fintfølende og præcis en given sen-

sor skal være for at skelne mellem den ene eller anden gastype.

Metoden med at måle på en enkelt eller nogle få karakteristiske egenskaber

har dog sine begrænsninger. Afhængig af forbrugsmønster og den lokale

udformning af naturgasnettet kan der opstå situationer, hvor naturgas og

biogas blandes. I disse situationer vil usikkerheden på bestemmelse af gas-

typen stige, og der vil for nogle instrumenter være tilfælde, hvor der kan

forekomme fejlresultater. Denne rapport forholder sig ikke detaljeret til pro-

blematikken med blandingssituationer i gasnettet, idet dette ikke er inde-

holdt i projektbeskrivelsen.

Der er dog indikationer på, at fænomenet med opblanding ikke nødvendig-

vis vil udgøre et stort problem. Figur 3 viser målinger af naturgassens øvre

brændværdi i St. Andst, hvor der hyppigt vil forekomme skift i gaskvalitet,

når der skiftes fra eksportdrift til importdrift.

Den viste periode omfatter 20.000 målinger, og det ses, at kun ganske få

repræsenterer en opblanding af dansk naturgas og gas fra Tyskland. Dette

betyder, at der over tid kan forventes meget få perioder, hvor en blandet

naturgas er til stede i rørene. Hvorvidt billedet kan overføres til situationen

med injektion af biometan i gasnettet, er ikke afdækket. Det afhænger af

karakteren og omfanget af injektion af biometan samt forbrugsmønstret i det

nærliggende gasnet.

DGC-rapport 9

Figur 3 Øvre brændværdi målt ved St. Andst med situationer med dansk

nordsøgas (høje værdier) og tysk importgas (lave værdier)

Som screeningen efter egnede instrumenter og sensorer udviklede sig, blev

det besluttet at koncentrere søgningen efter instrumenter, der måler på én

eller flere af nedenstående parametre4:

- Brændværdi

- Wobbeindeks

- Metantal

- Alkaner

- Densitet

- Lydhastighed.

Fra screeningens resultat er udvalgt et antal instrumenter, som gennemgås

nærmere i kapitel 6.

Udvalgte leverandører er kontaktet for at få yderligere oplysninger og for at

indhente pristilbud.

4 Det viste sig senere i projektet, at måling på gassens densitet kan være en mulighed, da

laboratoriemålinger på densitetssensoren på en wobbetalsmåler faldt ud med tilfredsstillen-

de lav usikkerhed. Dette behandles i kapitel 9.

10,8

11,0

11,2

11,4

11,6

11,8

12,0

12,2

12,4

12,6

01-11-10 09-02-11 20-05-11 28-08-11 06-12-11 15-03-12 23-06-12 01-10-12 09-01-13 19-04-13

Øvr

e b

ræn

dvæ

rdi

[kW

h/m

3n

]

DGC-rapport 10

5 Gaskvaliteter i det danske naturgasnet

Med introduktionen af biogas vil der kunne forekomme to hovedtyper af gas

i naturgasnettet, konventionel naturgas og opgraderet biogas.

Naturgassen vil hovedsageligt være dansk nordsøgas, men også naturgas fra

Tyskland, og i fremtiden russisk naturgas, kan forventes. Dansk og tysk na-

turgas består af ca. 89-90 % metan og et varierende indhold af højere alka-

ner (etan til hexan), ilt og kvælstof. Russisk naturgas adskiller sig med et

højere indhold af metan, ca. 98 % og et meget lavt indhold af højere kulbrin-

ter.

Ved opgradering af biogas fjernes/reduceres uønskede komponenter som

CO2 og svovlbrinte. Resultatet bliver et metanindhold på 97-98 % i den op-

graderede biogas. Resten er CO2 eller eventuelt kvælstof og ilt afhængig af

den valgte opgraderingsteknologi.

Bilag 2 viser eksempler på forskellige naturgaskvaliteter5 samt to opgrade-

rede biogastyper. For hver gastype er der beregnet karakteristiske egenska-

ber som brændværdi, wobbeindeks, densitet osv. Ved at måle på én eller

flere af disse egenskaber vil det være muligt at bestemme gassens type og

dermed følge gassens bevægelser i nettet.

Vedrørende fremtidige naturgaskvaliteter i Danmark henvises i øvrigt til

dokumentet Fremtidige naturgaskvaliteter - Faktablad fra Energinet.dk fra

september 2013.

5 Gassammensætninger anvendt i en analyse vedrørende konsekvenser og samfundsøkono-

mi i forbindelse med forventede fremtidige forsyningsscenarier for naturgas i Danmark,

som DGC udførte for Energinet.dk i 2011.

DGC-rapport 11

6 Måleparametre og instrumenter

6.1 Generelt

Der er ved screeningen udelukkende fokuseret på instrumenter, der er til-

gængelige på markedet, og som markedsføres til brug inden for det relevan-

te segment. Dvs. måling på naturgas, biogas og eventuelt andre fuelgasser.

Der er set bort fra prototyper og andre instrumenter beskrevet i papers, rap-

porter og konferencepræsentationer.

Som søgningen udviklede sig, stod det klart, at der kun dukkede få emner

op, der kunne rubriceres under kategorien ”prisbillige”, samtidig med at de

overholdt ovenstående krav. Der er derfor medtaget instrumenter i den dyre-

re prisklasse, men som stadig er billigere end typiske GC-installationer eller

stiller mindre krav til drift.

Blandt en bruttoliste på knap 40 instrumenter (se referencer i kapitel 7.2) er

der valgt 11 ud til præsentation i denne rapport. Fordelt på måleparametre er

der syv brændværdi/wobbeindeksmålere, en metantalsmåler, to densitetsmå-

lere og en ultralydsflowmåler. Kriterierne for denne første sortering har væ-

ret måleprincip, måleparametre, nøjagtighed og responstid.

Efterfølgende er der forsøgt at indhente realistiske priser, hvilket dog ikke

har været muligt i alle tilfælde. For mange instrumentleverandørers ved-

kommende, især de amerikanske, skal der udfyldes meget omfangsrige

skemaer om installationen, før de ønsker at afgive tilbud.

Der er forespurgt på referencelister.

6.2 Brændværdi og wobbeindeks

6.2.1 Måleprincipper

Instrumenter, der bestemmer brændværdi og wobbeindeks, kan fungere efter

ét eller flere forskellige måleprincipper, eksempelvis

- Forbrændingskalorimeter

- Varmeledningsevne

- Lydhastighed

DGC-rapport 12

- IR (infrarød absorption)

- Relativ densitet

- IR-TFS (infrarød ”Tunable Filter Spectroscopy”)

- Residual Oxygen method.

Ved hjælp af indlagte biblioteker over gassammensætninger kan brændvær-

di og wobbeindeks beregnes.

6.2.2 Vurdering af anvendelighed

Brændværdi- og wobbeindeksmålerne har en opgivet nøjagtighed i området

0,2 – 1,0 % af målt værdi og kan umiddelbart tilfredsstille kravet om at

kunne skelne mellem dansk naturgas og opgraderet biogas. Figur 4 og Figur

5 viser, at såfremt brændværdi og wobbeindeks bestemmes med en usikker-

hed på 1 % af målt værdi, er forskellen mellem dansk naturgas og opgrade-

ret biogas tilstrækkelig til, at der ikke er overlap, selvom usikkerheden på

bestemmelsen inddrages.

Det er en anden sag, hvis opgraderet biogas sammenlignes med naturgas fra

Tyskland eller Rusland. Her ligger brændværdi og wobbeindeks så tilpas

tæt, at der ikke i alle tilfælde kan skelnes mellem de enkelte gastyper. Dette

udgør dog ikke et stort problem i forhold til den russiske gas, da der ikke er

stor forskel på brændværdien af opgraderet biogas og russisk gas.

Hvis instrumentet er tilstrækkelig præcist til at bestemme brændværdien, så

målingen kan anvendes til afregningsformål, er det mindre væsentligt, om

der skelnes mellem naturgas og opgraderet biogas.

DGC-rapport 13

Figur 4 Øvre brændværdi for fem gastyper. Fejllinjer på 1 % af målt vær-

di er indsat.

Figur 5 Wobbeindeks for fem gastyper. Fejllinjer på 1 % af målt værdi er

indsat.

6.2.3 Omkostninger

Priserne er ligger for brændværdi-/wobbemålerne i området 140.000 –

410.000 DKK, hvor de højeste priser også omfatter et fuldt udrustet kabinet.

De højeste priser er derved på niveau med industrielle mikro-GC’er. Priser

35,0

37,0

39,0

41,0

43,0

45,0

Dansk naturgas2011

Opgraderetbiogas 1

Tysk gasforventet

wobbe

Tysk gas lavwobbe

Russisk gas

Øvr

e b

ræn

dvæ

rdi

MJ/

m3

n

46,0

48,0

50,0

52,0

54,0

56,0

Dansk naturgas2011

Opgraderetbiogas 1

Tysk gasforventet

wobbe

Tysk gas lavwobbe

Russisk gas

Wo

bb

ein

de

ks

MJ/

m3

n

DGC-rapport 14

for kabinetter kan overstige prisen på selve måleinstrumentet, og dette kan

have indflydelse i forbindelse med valg af instrument.

De opgivne priser er enkeltstykspriser. Ved anskaffelse af flere instrumenter

ad gangen, fx indkøbt af gasselskaberne, vil priserne være billigere. En en-

kelt leverandør nævner 25 % - 50 %-reduktion afhængig af antal.

6.2.4 Konklusion for instrumenter til måling af brændværdi og wob-

beindeks

Der eksisterer en del kommercielt tilgængelige instrumenter til måling af

gaskvalitet. Flere har været på markedet i mange år og er løbende udviklet

for at udbedre de første modellers uhensigtsmæssigheder. Instrumenterne er

selvsagt forsynet med de nødvendige CE- og ATEX-godkendelser for at

kunne markedsføres på det europæiske marked.

Nøjagtighederne er opgivet i området 0,2 % – 1 %, hvilket er tilstrækkeligt

til at skelne mellem biometan og dansk naturgas, og set ud fra et måletek-

nisk synspunkt kan alle de i kapitel 6.2.5 viste instrumenter anvendes.

To målere i denne gruppe er interessante.

1. Precisive 5 virker specielt interessant, da den måler på specifikke

gaskomponenter og skulle give GC-performance for samme eller lidt

lavere anskaffelsespris, men drift og vedligehold er langt mindre

krævende mht. omkostninger og tid. Ulempen er dog en relativt høj

pris på ca. 250.000 DKK

2. GasPT2 er ligeledes en meget interessant mulighed, som også er ka-

rakteriseret ved at måle en effektiv gassammensætning (metan, etan,

propan, kvælstof og kuldioxid). Prisen er med ca. 150.000 DKK no-

get lavere i forhold til Precisive 5. Driftsomkostninger vurderes lave,

da instrumentet ikke kræver procesgasser i forbindelse med driften.

Instrumentet kan ikke in situ-kalibreres, men skal sendes til leveran-

dør.

Generelt gør den høje pris, at disse instrumenter ikke anbefales som første-

valg til den givne opgave.

DGC-rapport 15

6.2.5 Instrumenter – brændværdi og wobbeindeks

6.2.5.1 GasPT2

Producent/leverandør GL Noble Denton (tidligere Advantica -British Gas R&D)

Vergence Systems

Model/typebetegnelse GasPT2

Land og kontaktoplysninger GL Noble Denton (USA)

Vergence Systems

Europe contact: Terry Williams ([email protected])

Link til instrument GasPT2

Type/anvendelse Energy metering and meter correction

Network Monitoring – Distribution & Transmission companies

Gas blending control - LNG importers

Industrial process control – large industrial users

Gas-fired combustion processes

Gas Turbine controls

Engine and Compressor controls

Discussions with Regulators on Fiscal Metering

Måleprincip Varmeledningsevne

Lydhastighed

CO2

Måleparametre Brændværdi

Wobbeindeks

Relativ densitet

Kompressibilitetsfaktor

Måleområde Ikke oplyst

Nøjagtighed (accuracy) Brændværdi: ±0,2 % af MV (1 % CO2)

Wobbeindeks: ±0,2 % af MV

Præcision (repeatability) Ikke opgivet

Responstid Justerbar 2 sek. til 4 minutter

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange RS232

4 – 20 mA

Pris Detaljeret tilbud modtaget

Analysator: 142.000 DKK

Analysator inkl. fuldt kabinet: 340.000 DKK

DGC-rapport 16

Kalibrering Ingen bæregas eller referencegas nødvendig, men spangas kan

tilsættes periodisk, hvis det ønskes.

Service og vedligehold GasPT2 sensor units and interfaces contain no user serviceable

parts. If a unit is believed to be faulty it must be returned to the

manufacturer or distributor and may only be replaced by an equiva-

lent unit. Any attempt to open or repair the unit will invalidate all

approvals and warranties. The sensor unit MUST ONLY be operated

with the correct type of safety interface.

In order to confirm correct operation, a verification gas can be

passed through the GasPT2 periodically.

Referencer -

Bemærkninger Der er udarbejdet en omfattende og forståelig installations- og

driftsmanual.

En tidligere version af instrumentet, GasPT, er i 2004 testet I DGC’s

laboratorium. Konklusionen fra test og simuleringer var, at den

samlede fejl kunne forventes at ligge under 1,1 % i 95 % af tiden.

Instrumentet skulle i den nyere version kunne måle med en lavere

usikkerhed, i og med at den er udstyret med en CO2-sensor.

DGC-rapport 17

6.2.5.2 Precisive 5

Producent/leverandør Precisive

Model/typebetegnelse Precisive 5 Hydrocarbon Composition Analyzer

(5. generationsmodel)

Land og kontaktoplysninger USA, Massachusetts

Precisive

Duane Sword (CEO) ([email protected])

Ingen dansk repræsentant

Repræsentant i Belgien

Link til instrument Precisive 5

Type/anvendelse Natural gas analysis (processing, transmission, storage, distribution)

Alternative (biogas, syngas) fuels

Måleprincip Infrared absorption based on-line monitoring system

Måleparametre C1 – C5 alkane separation, CO2, & calorific value

Måleområde Methane: 0-100%, Ethane: 0-25%, Propane: 0-25%, n-Butane: 0-

10%, iso-Butane: 0-10%, C5 (lumped): 0-10%, CO2: 0-100%

Nøjagtighed (accuracy) Methane (80-100%): +/- 0,2%

Methane (0 – 80%): +/- 0,5%

Ethane & Propane: +/- 0,2%

iso & n-butane: +/- 0,1%

C5+: +/- 0,2%

CO2: <1% full scale

Præcision (repeatability) 0,05% (repeatability based upon 5-second averaging)

Responstid 1 second – 5 minutes, software configurable (longer averaging

improves precision)

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange Digital Modbus communications over TCP/IP over Ethernet

Pris Oplyst af Precive USA:

175.000 DKK

187.000 DKK inkl. 2 stk. reserve-IR-kilder

Opdatering medio juni 2013:

Iflg. belgisk importør er prisen 30.000 – 35.000 € (225.000 –

260.000 DKK)

Kalibrering Skal ikke spankalibreres

Re-zero once per month.

DGC-rapport 18

Service og vedligehold IR-kilde udskiftes hver 18 – 20 måned

Referencer Well over 1400 systems now deployed in less than 4 years

Bemærkninger Leverandør har udleveret fyldigt materiale og svarer hurtigt på

henvendelser

Fordele Ingen bæregas og spangas nødvendig. Lave krav til vedligehold i

forhold til GC.

Opvarmet celle gør instrumentet mere egnet til at modstå varieren-

de omgivelsestemperaturer.

Ulemper Dyr i forhold til konkurrenten GasPT2.

Måler ikke N2.

Måler ikke C6 og derover.

P.t. ingen dansk repræsentant og serviceorganisation.

DGC-rapport 19

6.2.5.3 EMC 500

Producent/leverandør RMG (by Honeywell)

Model/typebetegnelse EMC 500

Land og kontaktoplysninger Tyskland

RMG

Dansk repræsentant: MS Flowtechnic

Kontakt: Mogens Sørensen ([email protected])

Link til instrument EMC 500

Type/anvendelse Particularly suitable for local gas systems with minor variations in

the superior calorific value, and in measuring stations with lower

flow rates.

Billing purposes, the device can also be used in applications where

two gases are mixed, binary mixtures are analyzed or gas burners

are controlled by means of the Wobbe index.

Måleprincip Heat capacity, thermal conductivity, viscosity, density (pressure

drop/flow resistor), carbon dioxide (IR)

Måleparametre standard density ρn

superior calorific value Hs

carbon dioxide content CO2

Wobbe index Ws

inferior calorific value Hi

methane number (option) MN

Måleområde Natural gas other fuel gases

ρn 0.65 – 1,3 0,3 - 2 kg/Nm3

Hs 7 – 14 2 - 25 kWh/Nm3

CO2 0 - 20 0 - 20 mol %

Ws 8 - 16 3 - 25 kWh/Nm3

Hi 7 - 14 2 - 25 kWh/Nm3

MN 40 - 100 ± 2

Nøjagtighed (accuracy) ≤ 0,5% of the measured value (Hs and ρn) (for natural gas)

Præcision (repeatability) Ikke oplyst

Responstid T 50: ≤ 30 s

T 90: ≤ 60 s

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange Up to 4 outputs, electrically isolated, 0/4 - 20 mA

freely programmable, maximum load 700 Ω

DGC-rapport 20

Pris 410.000 DKK inkl. kabinet

Kalibrering Indledende kalibrering ved installation. Periodisk, automatisk kali-

brering mulig – anvendt som afregningsmåler for metan hver 4. uge

Service og vedligehold Stort set vedligeholdelsesfri jf. leverandør

Referencer Referenceliste fremsendt. Siden 2002 er der installeret 206 instru-

menter på 132 installationer. Fortrinsvis i Tyskland, men også øvrige

Europa og Baltikum.

Bemærkninger -

Fordele Combustion-free measuring method: No undesired heat is

produced and no air must be supplied.

No influence of the environment: Atmospheric pressure and

ambient temperature variations do not affect measurements.

No air conditioning is required at the place of installation.

No carrier or auxiliary gas required.

Ulemper Prisen er høj og derved forsvinder en evt. fordel i forhold til en GC.

DGC-rapport 21

6.2.5.4 gas-lab Q1

Producent/leverandør Elster-Instromet

Model/typebetegnelse gas-lab Q1

Land og kontaktoplysninger Tyskland

Dansk repræsentant: Elster-Instromet A/S

Kontakt: Rene Gårdsvig ([email protected])

Link til instrument gas-lab Q1

Type/anvendelse - Gas quality measurement for generic natural gases

- Measurement for control and regulation

Måleprincip Infrared absorption

Thermal conductivity

Måleparametre Wobbe index, net CV, rel. density, sat. gross/net CV, methane num-

ber and calculated model gas composition (CH4…C8 H18, N2, CO2)

Måleområde Gross calorific value Hs 8.4 – 13.1 kWh/m3 (30.4 – 47.2 MJ/m3)

Standard density ρ 0.711 – 0.970 kg/m3

CO2-concentration 0 – 5 mol %, (optional 0 – 20 mol %)

(Reference state: combustion 25 °C, volume 0 °C, other reference

states optional)

Nøjagtighed (accuracy) -

Præcision (repeatability) Hs: ≤0,1 %, ρ: ≤0,1 %, CO2: ≤0,1 mol %

Responstid Analysis rate: c. 1/s, reaction time 10 s, optional 5 s, t90: 20 s, op-

tional 10 s (bypass if applicable)

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange 3 digital outputs, 4 analogue outputs, optionally expandable I/O

boards, serial interface for parameter setting and local readout,

DSfG interface, optional Modbus interface, optional modem for

remote control and data retrieval

Pris 185.000 DKK

Kalibrering Ja, metan (Methane (purity >3.5) with automatic calibration cycle)

Service og vedligehold 1 The calibration gas methane must be replaced if the residual gas

volume has dropped below 200 nm³, which corresponds to a resid-

ual pressure of about 20 bars in case of a 10-litre cylinder. This

guarantees a remaining time of 6 months when a calibration is

regularly performed each week.

2 We recommend to yearly perform a basic calibration with nitro-

DGC-rapport 22

gen, methane, and the calibration gases (H2-11K and L1-8K resp.

binary gas mixture with 5% CO2 in methane).

3 Visually check the breather (located on the upper right side of the

sensor system): Remove the protective screwed cap of the breather

and check it together with the breather’s aperture for contamina-

tion.

4 Observe the national regulations regarding safety checks when

checking the safety devices of the low-pressure regulators (i.e.

safety relief and safety shut-off valves). Usually, we recommend to

perform a visual check once a year and a functional check once

every six years.

Referencer Nej

Fordele Virker som et gennemprøvet instrument fra en anerkendt leveran-

dør. Omfattende installations- og driftsmanual.

Ulemper Mere vedligehold end nogle af de øvrige instrumenter

Bemærkninger Gas-Lab Q1 er ikke ret meget billigere end firmaets gaskromatograf,

som er reduceret voldsomt i pris. Derved giver det iflg. den danske

direktør ikke rigtig mening længere at bruge et instrument, hvor der

vil blive ved med at være en diskussion om, hvor sikker målingen er.

DGC-rapport 23

6.2.5.5 CWD2005 plus

Producent/leverandør Union Instruments

Model/typebetegnelse CWD2005 plus

Land og kontaktoplysninger Tyskland

Union Instruments

Link til instrument CWD2005 PLUS

Type/anvendelse Process gas analyzer for measurement of natural gases, biomethane

and liquid gas

Måleprincip High-speed combustion calorimeter with built in specific gravity

sensor

Måleparametre Measured gasproperties: Wobbe index, specific gravity

Calculated gasproperties: Lower and upper heating value

Måleområde Natural gas 30–48 MJ/m3

Biogas 25–35 MJ/m3

Nøjagtighed (accuracy) Biogas +/- 1,5 % FS

NG natural gas +/- 1,0 % m.V.

Præcision (repeatability) 0,1 %

Responstid T90: 20 sec

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange 4–20 mA

Pris 160.000 DKK (eksklusive kabinet)

Kalibrering Calibration interval 1 h to several weeks

Calibration duration At least 10 min

Gas consumption 3–25 l/calibration

Service og vedligehold Renses hver 6. måned (brændkammer, termofølere mv.)

Referencer Nej

Bemærkninger DGC har testet dette instrument for DONG.

Fordele Hører til blandt de billigere brændværdimålere.

Kan måle brintholdig gas.

Ulemper Operating temperature 5–40°C

DGC-rapport 24

6.2.5.6 Fast response BTU analyzer

Producent/leverandør COSA Xentaur

Model/typebetegnelse COSA 9610™

Land og kontaktoplysninger USA

COSA Xentaur

Scott Allan [email protected]

Link til instrument COSA 9610™

Type/anvendelse Turbine Control, Flare Stack Control, Fuel Optimization,

Gas Blending, Custody Transfer

Måleprincip Residual oxygen content in flue gas after combustion

Precision specific gravity cell

Måleparametre Wobbe Index, heating value, Specific Gravity (optional)

Måleområde Factory Selectable span of 1150 BTU/SCF Wobbe, within

a full range of 2730 BTU/SCF Wobbe

–*Specific Gravity: 0.07 – 3.0 rd (*not included in base

package; see options list - Specific Gravity Cell)

Nøjagtighed (accuracy) Natural Gas: +/- 0,4% of reading

Refinery Gases: +/- 2,0% of reading

Præcision (repeatability) ±0,7 BTU/SCF

Responstid T90 < 5 sec Natural Gas Wobbe only

T90 10 sec with density cell

Krydsfølsomhed Ikke oplyst

Udgange 4-20mA

Pris Detaljeret tilbud modtaget

Pris: 273.000 DKK

Kalibrering -

Service og vedligehold Har ikke kunnet finde manual på hjemmeside

Referencer -

Fordele -

Ulemper Skal serviceres/vedligeholdes flere gange om året.

Relativt høj pris.

DGC-rapport 25

6.2.5.7 WIM Compas™ F

Producent/leverandør Hombre Instruments

Model/typebetegnelse WIM Compas™ F

Land og kontaktoplysninger Holland

Hombre Instruments

Link til instrument

Type/anvendelse Natural gas, Fuel gas, Biogas, Flare gas etc.

Gas turbine control

Måleprincip Residual Oxygen Method

Måleparametre Wobbeindeks

Brændværdi

Relativ densitet

Måleområde Wobbe Index:

50 MJ/Nm3 span in 0 – 100 MJ/Nm

3 range

Calorific Value (SG cell option):

50 MJ/Nm3 span in 0 – 120 MJ/Nm

3 range

Relativ densitet: 0 – 3

Nøjagtighed (accuracy) ± 0,4% of measured value for natural gas

Relativ densitet: < ± 0,5% of reading

Præcision (repeatability) ± 0,05% of measured value

Responstid T90 < 5 s

Krydsfølsomhed -

Udgange 2 off isolated 0/4 – 20 mA (optionally up to 4)

2 off relay SPDT for malfunction and calibration status

8 off 24VDC 1 A or volt free; service selectable

Modbus som option

Pris -

Kalibrering -

Service og vedligehold -

Referencer -

Bemærkninger Findes også i en Basic version til brug i non-Ex-omgivelser

DGC-rapport 26

6.3 Metantalsmåler (MaC)

6.3.1 Måleprincip

E.ON New Build & Technology GmbH har udviklet et måleinstrument

(MaC) til bestemmelse af metantal i forbindelse med drift af naturgasmoto-

rer (optimering i forhold til bankning) og til installation på et naturgasnet for

information om ændringer i gaskvalitet.

MaC-instrumentet måler vha. IR-absorption på komponenterne metan, etan,

propan og butan, som igen korrelerer med metantallet.

6.3.2 Vurdering af anvendelighed samt omkostninger

Metantallet er en parameter, som varierer så tilpas meget gastyperne imel-

lem, at det kan være fornuftigt at anvende den i nærværende tilfælde, hvis

formålet udelukkende er at skelne opgraderet biogas fra naturgastyperne.

Med en forventet usikkerhed på ± 2 – 3 MN6 er der stor afstand mellem

usikkerhedslinjerne (røde stiplede linjer på Figur 6) for dansk naturgas og

biometan. Instrumentet forventes derfor med stor sikkerhed at kunne skelne

mellem disse to gastyper.

Bestemmelsen bliver dog mere usikker, når det gælder evnen til at skelne

mellem biometan og russisk naturgas, som vist på Figur 6. Problemet vurde-

res dog ikke at have den store betydning, da brændværdien for disse to gas-

ser ligger meget tæt på hinanden.

MaC-måleren har været på markedet i flere år og er bl.a. installeret på et

dansk gasmotoranlæg. En gasmotorleverandør planlægger P.t. at anvende

denne måler til deres gasmotorer for at kunne håndtere skiftende gaskvalite-

ter i forbindelse med importsituationer.

Dieter Wolf fra E.ON New Build & Technology GmbH oplyser, at instru-

mentet har undergået en opgradering, og at den nye version vil være klar

primo 2014. Prisen på en model med trykkompensering, lineært output og

installerbar op til 5 bar vil ligge i området 5.000 € and 7.000 € svarende til

37.000 til 52.000 DKK.

6 MN: Methane Number

DGC-rapport 27

Figur 6 Metantal for fem gastyper. Fejllinjer på ± 3 MN er indsat.

6.3.3 Konklusion for metantalsmåleren MaC

Det anbefales at kigge nærmere på MaC-måleren, både ud fra tekniske og

økonomiske årsager.

1. Måleren er relativt billig og pga. sin størrelse ikke omkostningstung

at installere i et opvarmet kabinet, hvis dette kræves på lokaliteten.

2. Måleren er udviklet til formålet. Instrumentets egnethed til overvåg-

ning af gaskvalitet (metantal) i gasdistributionsnet er ifølge leveran-

døren blevet bekræftet i feltforsøg.

50

60

70

80

90

100

110

Dansk naturgas2011

Opgraderetbiogas 1

Tysk gasforventet

wobbe

Tysk gas lavwobbe

Russisk gas

Met

anta

l M

N

DGC-rapport 28

6.3.4 MaC-data

Producent/leverandør E.ON New Build & Technology GmbH

Model/typebetegnelse MaC (Methane control signal generator)

Land og kontaktoplysninger Tyskland

E.ON New Build & Technology

Kontakt: Dieter Wolf ([email protected] )

Link til instrument MaC

Type/anvendelse Methane number detection for natural gas engines

Methane number detection in pipeline systems

Måleprincip Infrared absorption of methane, ethane, propane and butane.

Måleparametre Metantal (MN)

Måleområde Methane numbers of 40 to 100.

Option: Special gases and methane numbers above 100 and below

40 by calibration

Nøjagtighed (accuracy) ~ 2 methane number units (for temperatures of +10 °C to + 40 °C)

~ 3 methane number units (for temperatures of + 0 °C to + 60 °C)

Præcision (repeatability) Ikke oplyst

Responstid Depends on the flow velocity inside the gas line.

Krydsfølsomhed -

Udgange 0- 20 mA

Pris 37.000 - 50.000 DKK for indendørs installation. Endelige priser

foreligger primo 2014 for opgraderet model.

Kalibrering Ja, Methane 4.5 (and natural gas with an MN of 70 to 75)

(Indledende kalibrering ved installation)

Service og vedligehold Instrument should be recalibrated every 6 to 12 months, depending

on the degree of fouling in the piping.

Referencer Installeret på udvalgte Caterpillar-anlæg i Danmark. Ifølge Pon

Power har der ikke været problemer med driften.

Fordele Billig. Kommer i en opgraderet version primo 2014. Fylder lidt. Er

bl.a. udviklet til at monitere gaskvalitet (metantal) i gasdistributi-

onssystemer.

Ulemper Giver kun oplysning om metantal. Kan ikke bestemme brændværdi

/wobbeindeks eller anvendes til evt. afregning.

DGC-rapport 29

6.4 Alkaner

I forbindelse med naturgas er det alkanerne C1 – C6, der er relevante, med

hovedvægten lagt på C1 – C3. Indholdet af C4 – C6 er typisk lidt over 1

vol. % for dansk naturgas og noget mindre for de tyske naturgastyper.

Opgraderet biogas adskiller sig ved kun at indeholde metan og ingen af de

højere kulbrinter. Det vil derfor være oplagt at måle specifikt på C2 (etan)

eller C3 (propan), som er specifikke for naturgastyperne.

Det er også muligt at måle specifikt på metan, da der er en forskel på 7 – 8

vol. % mellem naturgas og opgraderet biogas. Der findes adskillige instru-

menter beregnet til biogas, der måler metan og CO2. De er billigere end de i

denne rapport undersøgte instrumenter, og måleprincippet er oftest IR-

absorption. Ulempen ved denne type instrument er, at måleusikkerheden

som hovedregel er høj, ca. 1,5 – 3 % af måleområdet.

Ovennævnte CH4/CO2-måleinstrumenter er ikke fundet relevante at under-

søge nærmere i denne rapport.

Det har været forsøgt at finde prisbillige sensorer, der måler specifikt på

etan eller propan som den eneste parameter, men det er ikke lykkedes.

6.5 Densitetsmålere

Som vist i Bilag 2 spænder den relative densitet fra ca. 0,57 for opgraderet

biogas til ca. 0,64 for dansk naturgas 2011. Med en tilstrækkelig præcis må-

ling af densiteten vil denne parameter således også kunne anvendes til at

skelne mellem de to gastyper.

Der findes ved søgning på nettet flere eksempler på on-line/in-flow gasden-

sitetsmålere, som markedsføres til anvendelse ved salg og afregning, gas-

blanding, gaskvalitetskontrol etc. i proces-, olie- og gas- samt kraftværksin-

dustri. De nedenstående eksempler fungerer alle ved en form for vibrati-

ons/frekvensanalyse.

De opgivne usikkerheder er i de fundne eksempler lave; fra ca. 0,1 til 0,2

procent. Figur 7 viser et eksempel på to densitetsmålere.

DGC-rapport 30

Figur 7 Eksempler på densitetsmålere. Til venstre Lemis DC-60 og til

højre Thermo Scientific Sarasota FD900.

Union Instruments har i deres brændværdimåler CWD2005+ en densitets-

måler, som DGC har testet til en nøjagtighed på 0,5 %. En densitetsmåler

med en tilsvarende usikkerhed vil med god sikkerhed kunne skelne mellem

opgraderet biogas og dansk eller tysk biogas. Dette er illustreret i Figur 8.

Det er dog ikke muligt at købe denne sensor/analysator som separat instru-

ment.

DGC-rapport 31

Figur 8 Relativ densitet for diverse gastyper samt 0,5 % fejllinjer. Røde

stiplede linjer illustrerer afstand mellem forventede resultater af

densitetsbestemmelser gastyperne imellem.

6.5.1 Erfaringer fra DONG Nybro

Svend Erik Skærlund fra DONG Nybro oplyser, at DONG nedtog deres

densitetsmålere for 5 til 6 år siden og erstattede dem med GC’er, hvor densi-

teten beregnes.

Densitetsmåleren (angiveligt en Sontron 7211) var ifølge det oplyste dyr i

drift og svær/besværlig at vedligeholde. Usikkerheden var ca. 1,5 %.

6.5.2 Konklusion for densitetsmålere

I første omgang blev densitetsmålerne ikke taget med i undersøgelsen, da

det blev vurderet, at andre instrumenter ville være bedre egnede til opgaven.

I forbindelse med testen af CWD2005+ blev det dog besluttet at foretage en

hurtig søgning efter egnede densitetsmålere.

Der er derfor kun indhentet et enkelt tilbud på en densitetsmåler, opgivet

som en budgetpris. Prisen er ca. 9.500 – 10.500 € svarende til 70.000 –

80.000 DKK afhængig af type. Det er dyrere end eksempelvis metantalsmå-

leren fra E.ON New Build & Technology GmbH, men det skal ikke udeluk-

kes, at der findes billigere alternativer.

0,500

0,520

0,540

0,560

0,580

0,600

0,620

0,640

0,660

Dansk naturgas2011

Opgraderetbiogas 1

Tysk gasforventet wobbe

Tysk gas lavwobbe

Russisk gas

DGC-rapport 32

Med hensyn til drift og vedligehold hævder leverandørerne, at denne er mi-

nimal, men dette er ikke bakket op af praktiske referencer. Set i relation til

DONGs erfaringer er det valgt ikke at afsøge området yderligere.

6.6 Ultralydsflowmålere

6.6.1 Indledning

Undervejs i projektet opstod idéen om at anvende lydhastigheden som må-

leparameter. Denne mulighed er især interessant, hvis man alligevel skal

investere i en ny eller udskifte en eksisterende flowmåler i gasinstallationen.

Ved overgang til en måler, der fungerer efter ultralydsprincippet, vil man

kunne få gaskvalitetsinformationen gratis.

6.6.2 Måleprincip

Lydens hastighed i gasser og væsker varierer med mediets sammensætning.

Det udnyttes bl.a. i ultralydsflowmålere, hvor målingen baseres på samtidig

udsendelse af ultralydssignaler medstrøms og modstrøms gassens strøm-

ningsretning. Da modstrømssignalet vil være længere tid undervejs, vil for-

skellen i vandringstiderne være et udtryk for væske- eller gashastigheden, se

Figur 9.

Figur 9 Måleprincip for ultralydsmåler (kilde: www.krohne.com)

Da der endvidere er en sammenhæng mellem lydens hastighed i gas og gas-

sens molmasse, er det muligt at estimere eksempelvis indholdet af metan i

en biogas. Lydhastighed og molmasse er givet, jf. nedenstående formel:

DGC-rapport 33

M

TRv K

hvor

γ Adiabatisk indeks (forholdet mellem de specifikke varmefylder Cv

og Cp).

R Den universelle gaskonstant

TK Gassens temperatur i Kelvin

v Gassens lydhastighed

Under forudsætning af at biogas består af to komponenter, metan og kuldio-

xid, kan metanindholdet bestemmes ved at anvende ovenstående korrelation.

6.6.3 Ultralydsmålere – fordele og ulemper

Fordelene ved ultralydsflowmålere er ifølge Fagerberg bl.a.:

- Samme diameter som rørsystemet, dvs. typisk ingen tryktab over

måleren.

- Ingen bevægelige dele i måleren, hvilket sikrer minimalt vedlige-

hold.

- Måleren er uafhængig af mediets egenskaber.

- Stort måleområde og måler korrekt ved lave flow.

Måleprincippet anvendes kun til rene medier, da støv, fugt og luftbobler (i

væsker) vil begrænse ultralydssignalets frie vandring mellem sensorerne.

6.6.4 OPTISONIC 7300

KROHNE Messtechnik GmbH markedsfører en ultralydsmåler,

OPTISONIC 7300, der specielt fremhæves til at kunne måle på fugtmættet

biogas. Det fremhæves endvidere, at måleren er uafhængig af gassens egen-

skaber, og at den er vedligeholdelsesfri og giver onlinebestemmelse af bio-

gassens indhold af metan med 2 % nøjagtighed.

Den primære måleenhed er ”transit time”, som nævnt ovenfor. Sekundære

parametre er bl.a. volumenflow, korrigeret volumenflow, masseflow, mol-

masse og lydhastighed.

DGC-rapport 34

Måleren kan være interessant, specielt i de tilfælde hvor man ud over at

kende gastypen i nettet også har brug for (eller ønsker), en bestemmelse af

gasflowet. For at undersøge forventningen til med hvilken sikkerhed måle-

ren vil kunne skelne mellem naturgas og biometan, er lydhastigheden i tre

gastyper (dansk naturgas 2011, naturgas fra Tyskland og biometan) bereg-

net. Der er anvendt FLOWSOLVTM

, som er et frit tilgængeligt software fra

firmaet SOLV7.

Resultaterne er gengivet i Bilag 3 og viser, at der ikke er markant forskel på

lydhastigheden mellem de beregnede gastyper, se Figur 10. Faktisk kan må-

leren, på baggrund af lydhastigheden, ikke med rimelig sikkerhed skelne

mellem biometan og den tyske naturgas.

Med hensyn til dansk naturgas vil måleren med større sikkerhed kunne skel-

ne mellem naturgas og biometan, da usikkerhedsintervallerne på målingerne

akkurat ikke vil kunne ”nå sammen”.

Figur 10 Lydhastighed for tre gastyper ved 4 bar gastryk og 10 °C. Fejllin-

jer angivet ved 2 % af målt værdi (kilde: FLOWSOLVTM

).

7 SOLV is an innovative flow measurement engineering and software company.

http://www.mysolv.com/Flowsolv.htm

360

370

380

390

400

410

420

430

440

Biometan Dansk naturgas 2011 Tysk gas forventetwobbe

Lyd

has

tigh

ed

[m

/s]

DGC-rapport 35

6.6.5 Omkostninger

OPTISONIC 7300 leveres som standard i dimensioner fra DN50 til DN600.

Trykklassen for de mindste målere (DN50 – DN80) er PN40 og falder til

PN16 og PN10 ved stigende diameter.

Det forventes, at målerne monteres på distributionsnettet, dvs. på 40 bar

eller 4 bar nettet. Det kan medføre behov for specialversioner med højere

trykklasse i forhold til de som standard udbudte trykklasser.

Omkostninger til anskaffelse af målerne (listepriser) ligger i området DKK

50.000 til DKK 140.000 for målere for DN50 til DN600. Der er en generel

tendens til, at der kan opnås betydelige rabatter på listepriser ved køb af

flere enheder ad gangen, men det er dog ikke afdækket, om det er tilfældet

for OPTISONIC 7300-måleren.

6.6.6 Konklusion for ultralydsmålere

Det ligger umiddelbart lige for at anbefale en ultralydsflowmåler som

OPTISONIC 7300 til opgaven, da den ud over flow kan give oplysninger

om molmasse for gassen i røret og dermed i princippet skulle kunne diffe-

rentiere mellem biometan og naturgas

Det vurderes dog, at usikkerheden er for høj til at give instrumentet en klar

anbefaling. Usikkerheden opgives til 2 %, hvilket sandsynligvis vil give

problemer, jf. Figur 10.

Hvis ønsket om eller behovet for installation af flowmålere, enten som ny-

installationer eller i forbindelse med udskiftning, er højt, anbefales det at

teste en OPTISONIC 7300 med henblik på at afdække evnen til at skelne

mellem forskellige gastyper. Hvis behovet for flowmåling ikke er aktuelt,

findes bedre løsninger.

DGC-rapport 36

6.7 MEMS-teknologi

6.7.1 Generelt om MEMS

MEMS står for ”Micro-Electro-Mechanical Systems” (på dansk Mikro

Elektro-Mekaniske Systemer). Der er tale om systemer med både en meka-

nisk og elektrisk funktion, og systemets dimensioner måles i mikrometer.

Eksempler på typiske og allerede kommercialiserede anvendelser af MEMS-

teknologi er:

- Airbagsensorer til biler

- Accelerometer installeret i bærbare computere (dropsensor)

- Sensorer i digitalkameraer til at registrere, om kameraet holdes i lig-

gende eller opretstående position.

6.7.2 MEMS-sensorer til bestemmelse af gaskvalitet

MEMS-teknologi kan også anvendes til kemiske analyser, herunder be-

stemmelse af gaskvalitet. Figur 11 viser en principiel opbygning af en

MEMS-sensor, der reagerer på en specifik gaskomponent. Ved anvendelse

af tilstrækkeligt mange komponentspecifikke sensorer er det muligt at be-

stemme sammensætningen af en gasmatrix.

Figur 11 MEMS-teknologi til bestemmelse af gaskomponenter (kilde:

http://scme-nm.org/8)

Fra projektets start var det intentionen at finde og dokumentere meget billi-

ge sensorer, dvs. til priser mindst 10 gange lavere end det, der er gældende

for typiske industrielle GC’er. Her er MEMS-teknologien et godt bud, men

8 Southwest Center for Microsystems Education, Albuquerque, New Mexico

DGC-rapport 37

det har ikke været muligt at finde kommercielt tilgængelige og færdigudvik-

lede produkter til formålet.

Nogle virksomheder markedsfører dog teknikken på deres hjemmesider,

eksempelvis:

Figur 12 Example gas composition sensors configured for CNG monitoring

(kilde: http://www.sentelligence.com)

Figur 13 Gas quality sensor for natural gas engine (kilde:

http://www.mems.ch/)

Fælles for flere af virksomhederne, der tilbyder MEMS-sensorer er, at det

ikke har været muligt at finde deciderede produktblade med specifikationer.

Dvs. der er ikke fundet oplysninger om måleparametre, måleområder, usik-

kerheder eller priser på anskaffelse og drift og vedligehold.

Virksomhederne præsenterer dog deres teknologi som værende tilgængelig

og anvendt i diverse applikationer fra køretøjer over olie-/gasindustri til me-

dicinske formål. I Bilag 4 og 5 ses mere detaljerede beskrivelser fra firma-

erne nævnt i Figur 12 og Figur 13.

DGC-rapport 38

6.7.3 Konklusion for MEMS-sensorer til bestemmelse af gaskvalitet

MEMS-teknologien er beskrevet i rapporter, konferenceindlæg og lignende

(/24/, /32/ og /50/ i kapitel 7.3), ligesom der er igangværende projektaktivi-

tet i gassektoren9.

Teknologien synes dog ikke at have været anvendt og testet i forhold til be-

stemmelse af gaskvalitet på naturgasnet, og der er som følge heraf ingen

erfaringer at trække på.

Det vurderes, at MEMS vil spille en rolle i nær fremtid vedrørende bestem-

melse af gaskvalitet i forskellige sammenhænge. Det vil dog i første om-

gang være til brug i gasapparater og køretøjer til kontrol og optime-

ring/justering af forbrændingens kvalitet. Senere, når teknologien er udvik-

let og tilpasset til større forhold mht. drift og nøjagtighed, vil den højst

sandsynligt blive mere udbredt.

9 GERG regi

DGC-rapport 39

7 Referencer

Referencerne er opdelt i tre afsnit. Første afsnit indeholder henvisning til de

firmaer og evt. kontaktpersoner, hvorfra der er udvalgt instrumenter til

nærmere beskrivelse i nærværende rapport.

Andet afsnit udgør en næsten bruttoliste over instrumenter og sensorer, som

indledningsvis blev udvalgt på baggrund af screeningen. Ud over de viste, er

der identificeret et ukendt antal potentielle muligheder, som dog er sorteret

fra, da de ikke i tilstrækkelig grad har kunnet opfylde de opstillede krav.

Eksempelvis er det besluttet at se bort fra instrumenter på den af DGC op-

stillede liste over biogasmåleudstyr, da disse generelt ikke kan opfylde krav

til tilstrækkelig lav måleusikkerhed.

Tredje og sidste afsnit omfatter kilder af mere teoretisk tilsnit. Eksempelvis

rapporter, papers, konferenceindlæg etc., der omhandler måleteknikker og

måleprincipper, tests osv.

7.1 Hjemmesider og kontaktpersoner for de i rapporten nævn-

te målere og instrumenter

a. GL Noble Denton, http://www.vergencesystems.com/, Terry Wil-

liams ([email protected])

b. Precisive, http://www.precisive-instruments.com/, Duane Sword

(CEO) ([email protected])

c. RMG (by Honeywell), http://www.rmg.com/en/rmg-home-

page.html, Mogens Sørensen ([email protected])

d. Elster-Instromet, http://www.elster-instromet.dk/, Rene Gårdsvig

([email protected])

e. Union Instruments, http://union-instruments.com/,

f. COSA Xentaur, http://cosaxentaur.com/, Scott Allan

([email protected])

g. E.ON New Build & Technology GmbH,

http://www.eon.com/en/about-us/structure/global-units/new-build-

and-technology.html, Dieter Wolf ([email protected] )

h. Hombre Instruments, http://www.hobre.com/

DGC-rapport 40

7.2 Måleinstrumenter og sensorer

1. BlueInOne CH4, CO2/O2 analyzers, BlueSens

2. Hot Plate Based Technology and BTU Monitors, Sandia National

Laboratories

3. WI/CV Multiparameter Gas Analyzer System SG12WMTA-Series,

B.A.G.G.I. Srl

4. Vergence GasPT2, GL Noble Denton

5. OXS-3100 Natural Gas Analyzer, Precisive

6. BCP-CH4, BlueSens Gas Sensor GmbH

7. Correlative Gas Quality Measuring Device EMC 500, Honeywell

Process Solutions, RMG Regel + Messtechnik GmbH

8. Yokogawa Model EXA GD402 Gas Density Meter, Yokogawa

Electric Corporation

9. gas-lab Q1 Gas quality analyser, Elster GmbH

10. CWD 2005/2005+ Process gas analyzer, Heating Value Transmitter,

Union Apparatebau GmbH

11. INCA 04, Analysis device for measuring gas composition of biogas,

UNION Instruments GmbH

12. COSA 9600, Fast Response BTU Analyzer, COSA Instruments

13. Online Biogas Analyser, Endee Engineers PVT. LTD.

14. WOBBELIS BTU Analyzer, Tecora

15. CalorVal BTU Analyzer, Control Instruments Corporation

16. Flexible high precision multi-gas analyzer for industrial applications,

Fraunhofer, IWS

17. PGA 3510, 3-gas NDIR analyzer, Super Systems

18. Dycor Mass Spectrometer Gas Analyzers, Ametek Proces Instru-

ments

19. INNOVA 1412i, INNOVA Multi Gas Monitoring Instruments,

LumaSense Technologies

20. Raman Gas Analyzer System, Scientific Instruments

21. Methane Number Control Signal Generator (MAC), E.ON New

Build & Technology GmbH

22. Teledyne 7500 Infrared Gas Analyzer, Teledyne Analytical Instru-

ments

23. Teledyne 7600 Infrared Gas Analyzer, Teledyne Analytical Instru-

ments

24. Wobbe Index Calorimeter BTU Analyser, Hobre Instruments

DGC-rapport 41

25. HGC 303 BTU Gas Chromatograph, COSA Instrument

26. Brooks® Gas Property Identifier, Brooks Instruments

27. Precisive 5, Hydrocarbon Composition Analyzer (Natural Gas,

LNG, LPG, BOG, BioGas), Precisive, LLC.

28. IN-FLOW GAS DENSITY METER IN PROCESS TO

EXCELLENCE, DC-60, LEMIS process

29. Sarasota FD900 gas density meter, Thermo Scientific

30. Heat Value Gas Chromatograph Model HGC303, Yamatake Corpo-

ration

31. Emerson Flow and Density Measurement, Emerson Process Man-

agement

32. Standard Density Transmitter, NDG 08 T, RMG Meßtechnik GmbH

33. Model IR-6000 Hydrocarbon Sensor/Transmitter Manual, ENMET

Corporation

34. EX-5120 Infrared Hydrocarbon Sensor/Transmitter, ENMET Corp.

35. LumaSense Technologies, Gas Products (overview brochure)

36. Process Gas Chromatographs, MAXUM edition II, Siemens AG

2011

37. A New Gas Density and Binary Concentration Meter, White Paper ‐

A low pressure, light gas concentration and density sensor, Integrat-

ed Sensing Systems, Inc.

38. OPTISONIC 7300, KROHNE Messtechnik GmbH, Fagerberg

DGC-rapport 42

7.3 Øvrige kilder og referencer

1. Samtale med Finn Iversen, senior målerspecialist og projektleder hos

DONG Gas Distribution A/S

2. Samtale med Svend Erik Skærlund fra DONG Nybro

3. An Overview of Hazardous Gas Detection, Robert B. Coulter

4. E.ON/Ruhrgas, Gas Quality Measurement, Peter Schley, Marcogaz,

Paris, September 2007

5. Infrared Technology for Detecting Combustible Gases, from THE

GAS MONITORING HANDBOOK by Gerald L. Anderson & Da-

vid M. Hadden, published by Avocet Press Inc in 1999)

6. Måle- og driftsomkostninger ved quality trackers, Torben Kvist,

Dansk Gasteknisk Center, 12.12 2012

7. Biogas-Netzeinspeisung, HEI Hornbachner Energie Innovation, D.

Hornbachner, G. Hutter, D. Moor, 2005

8. Estimation of the Interference in Multi-Gas Measurements

9. Using Infrared Photoacoustic Analyzers, Yongjing Zhao 1,2,*, Yuee

Pan 1,2, Jerry Rutherford 3,† and Frank M. Mitloehner 2, Atmos-

phere 2012, 3, 246-265; doi:10.3390/atmos3020246

10. Biomass Combined Heat and Power Catalog of Technologies, U. S.

Environmental Protection Agency Combined Heat and Power Part-

nership, September 2007

11. Process Analytics throughout the entire natural gas pipeline supply

chain, Case Study · December 2008, Siemens

12. Test of the Yamatake HGC303 gas chromatograph, Danish Gas

Technology Centre, 2003

13. ”Demonstrationsprojekt i Sverige: Biogas och Bränsleceller” Future

quality aspects of biogas injected to Natural Gas Grid Lund June 21,

2011

14. Online gas quality measurement technique based on optical and

thermal gas properties, Joachim F. Kastner, Elster-Instrumet Sys-

tems

15. REAL-TIME OPTICAL BTU MEASUREMENT OF NATURAL

GAS AT LINE PRESSURE, N. Goldstein, M. Gersh, F. Bien, S.

Richtsmeier, J. Gruninger, and S. Adler-Golden Spectral Sciences,

Inc., Massachusetts, D. Griffies, C. Ronnenkamp, D. Householder, J.

Krogue, and D. Gould Perry Equipment Corporation, Texas

DGC-rapport 43

16. Blending Fuel Gas to Optimize use of Off-Spec Natural Gas, ISA

Power Industry Division 54th Annual I&C Symposium, 2011

17. Heating Value Measurement of Natural Gas using a Gas Chromato-

graph, Ametek

18. Biogas monitoring application guide, www.hitech-inst.co.uk

19. NORSOK STANDARD I-104 Rev. 3, November 2005, Fiscal mea-

surement systems for hydrocarbon gas

20. Infrared Gas Sensors, International Sensor Technology

21. Nye metoder til bestemmelse af naturgaskvalitet, Leo van Gruijthuij-

sen, Dansk Gasteknisk Center a/s, dansk kemi, 82, nr. 10, 2001

22. Massestrømsmåler til biogas, prospekt, Geopal System A/S

23. MEASUREMENT OF GAS CALORIFIC VALUE: A NEW

FRONTIER TO BE REACHED WITH AN OPTIMISED

REFERENCE GAS CALORIMETER, C. Villermaux1, M. Zarea1,

F. Haloua2, B. Hay2, J.-R. Filtz2, 23rd World Gas Conference, Am-

sterdam 2006

24. MEMS-based embedded sensor virtual components for system-on-a-

chip (SoC), M. Afridi a,*, A. Hefner a, D. Berning a, C. Ellenwood

a, A. Varma b, B. Jacob b, S. Semancik c, Solid-State Electronics 48

(2004) 1777–1781

25. NEW TECHNOLOGIES FOR GAS QUALITY

DETERMINATION, Dr. Peter Schley, Dr. Manfred Jaeschke and

Dr. Klaus Altfeld, Ruhrgas AG, Essen, Germany

26. Gas Quality Measurement for Biogas – Field Tes Results,

E.on/Ruhrgas, Dieter Wolf and Peter Schley, E,on Ruhrgas AG,

Germany

27. Real-Time On-Line Hydrocarbon Monitoring of Fuel and Impurities,

Precisive LLC, Fuel Cell Seminar & Exposition, October 2012

28. Aspects of Process Measurement in the Natural Gas Industry, Joa-

chim F. Kastner, Director, Head R&D, Division Gas Quality, Elster

GmbH, Mainz-Kastel

29. Integrated gas quality analysis for biogas injection into the gas grid,

Elster-Instromet Profiles 2/2010

30. Biogas til nettet, Torben Kvist Jensen, Dansk Gasteknisk Center a/s,

2009

31. Combustion control and sensors; a review, Nicolas Docquier, Sebas-

tian Candel, Progres in energy and science 28 (2002) 107 – 150

DGC-rapport 44

32. MEMS 102 How do Microsystems Work?, Southwest Center for

Microsystems Education, SCME

33. Sensorer för onlinebestämnning av fordonsgaskvalitet (Sensors for

online determination of CNG gas quality), SGC Rapport 2012:252

Ola Stenlåås, Henrik Rödjegård

34. “På Vej Mod Metansamfundet?” - anvendelse af brint til opgrade-

ring af biogas og kunstig metanfremstilling, Fase 1, (Projekt er gen-

nemført med støtte fra Region Midtjylland).

35. Smart Chemical Sensors: Concepts and Application Sergi Udina

Oliva, Universitat de Barcelona, May 2012

36. Final Report for NETL: Real-Time BTU Sensor for Natural Gas

Applications, Alex L Robinson*, Ronald P Manginell, Matthew W

Moorman, and Wayne Einfeld, Sandia National Laboratories

37. Flexible high precision multi-gas analyzer for industrial applications,

J. Grübler , W. Grählert , O. Throl , H. Schreck , Ray Saupe 1 2 2 3

4, Fraunhofer IWS

38. Optical, Tunable Filter-Based Micro-Instrumentation for Industrial

Applications, Petros Kotidis, Walid Atia, Mark Kuznetsov, Steven

Fawcett, David Nislick, Richard Crocombe and Dale C. Flanders,

AXSUN Technologies

39. Landfill Gas BTU Determination, Ametek Process Instruments

40. Separation and Quantification of C1-C5 Alkane Gases, Application

Note AN 71005-C, Precisive, LLC.

41. Overview of Sensors and Needs for Environmental Monitoring,

Clifford K. Ho*, Alex Robinson, David R. Miller and Mary J. Davis,

Sensors 2005, 5, 4-37, ISSN 1424-8220

42. Laser in Situ Online Gas Analysis System Application Guide for the

Petrochemical Industry, Teledyne Analytical Instruments

43. Gasqualität von Erdgas oder Bio(Erd)gas in gewerblichen Anlagen,

Dr.-Ing. Matthias Werschy, Fachveranstaltung „Erdgas und Gewer-

be“, Wernigerode, am 11. November 2011

44. Advantica GasPT Gas Properties Transmitter, Test Report 2004,

DGC

45. GasPT2 Gas Properties Transmitter, Presentation by William

Clough, President & CEO, CUI Global, 2012

46. Scot and methane number control signal generator (MAC) – two

technologies for optimal operation of boilers and gas engines even

DGC-rapport 45

when the composition of the gas supply changes, Dr. Heiner Hüp-

pelshäuser, Ruhrgas AG, Essen, Germany

47. Methane number testing of alternative gaseous fuels, Martin Ma-

lenshek, Daniel B. Olsen, Fuel 88 (2009) 650–656

48. NEW THERMAL CONDUCTIVITY MICROSENSOR TO

MEASURE THE METHANE NUMBER OF NATURAL GAS,

A.M. Gutierrez, 23rd

World Gas Conference, Amsterdam 2006

49. Using Tunable Filter Spectroscopy for Compostional Gas Measure-

ment in the Drilling Industry, Fiona Mueller-Thode, Pason System

Corp.

50. New MEMS Microspectrometer for Infrared Absorption Spectros-

copy, Martin Ebermann, Norbert Neumann, InfraTec GmbH, Dres-

den, Germany

51. Infrared Technology for Fail-To-Safe Hydrocarbon Gas Detection,

Dr. Shankar Baliga, Shafiq Khan, General Monitors

52. Realtime Online all the Time, note, Precisive Instruments

53. Tunable infrared detector with integrated micromachined Fabry-

Perot filter, Norbert Neumanna, Martin Ebermanna, Karla Hiller b,

Steffen Kurth c, a InfraTec GmbH, Dresden, Germany, b Chemnitz

Univ. of Technology, Center for Microtechnologies, Chemnitz,

Germany, c Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegra-

tion, Chemnitz, Germany

54. Real-Time Raman Gas Composition Analyzer, NETL Technology

Transfer Group

DGC-rapport 46

Bilag 1 Projektbeskrivelse

Baggrund og opgavebeskrivelse for projektet ses i teksten nedenfor, der

stammer fra TCG møde 4/2012, Bilag 8.5.

Baggrund

På TCG møde 3/2012 udtrykte TCG interesse for en gennemgang af de på

markedet forekomne sensorer, der kan måle egenskaber ved gassen.

DGC har tidligere gennemført undersøgelser af såvel gaskromatografer

som specifikke sensorer som fx metantalssensor udviklet af E.ON-Ruhrgas

samt Gas Properties Transmitter udviklet af Advantica.

I forbindelse med den forventede introduktion af biogas, er der nu fornyet

interesse omkring disse mere simple sensortyper, som kan placeres på gas-

nettet til overvågning af gassens bevægelser. Såfremt man kender udgangs-

gasserne som fx naturgas og opgraderet biogas, kan gassen bevægelser rundt

i nettet følges, såfremt man kan måle blot en karakteristisk parameter som fx

densitet.

Forslag

DGC gennemfører for TCG en screening af de gaskvalitetssensorer, der er

på markedet, med hensyn til måleparametre, responstid, robusthed i forhold

til drift på ledningsnettet og pris. Undersøgelsen vil fokusere på målere og

sensorer, som ligger i segmentet fra micro-GC’ere og nedad, hvad angår

prisen, og som er egnede til at skelne mellem biogas og naturgas. For de

sensorer, som DGC vurderer egnede, går DGC i dialog med leverandørerne

for at indsamle driftserfaringer på situationer, der ligner den ønskede drift i

Danmark. Arbejdet rapporteres med et notat, og kan afhængig af resultater-

ne efterfølgende danne grund for laboratorieafprøvning, feltafprøvning eller

indkøb hos gasselskaberne.

DGC-rapport 47

Bilag 2 Gaskvaliteter

Dansk

naturgas

2011

Opgraderet

biogas 1

Opgraderet

biogas 2

Tysk gas

forventet

wobbe

Tysk gas lav

wobbe Russisk gas Min. Max. Ave. All

St.Dev.

All (abs)

St.Dev.

All (rel)

Metan mol-% 89,11 98,00 97,00 89,90 90,08 98,18 89,11 98,18 93,71 4,43 5

Ethan mol-% 5,98 0,00 0,00 4,97 3,43 0,685 0,00 5,98 2,51 2,64 105

Propan mol-% 2,36 0,00 0,00 1,00 0,708 0,206 0,00 2,36 0,71 0,90 127

iso-Butan mol-% 0,37 0,00 0,0000 0,1016 0,0737 0,0353 0,00 0,37 0,10 0,14 144

n-Butan mol-% 0,55 0,00 0,0000 0,1230 0,0906 0,0333 0,00 0,55 0,13 0,21 158

iso-Pentan mol-% 0,13 0,00 0,0000 0,0214 0,0152 0,0046 0,00 0,13 0,03 0,05 177

n-Pentan mol-% 0,09 0,00 0,0000 0,0173 0,0114 0,0000 0,00 0,09 0,02 0,04 178

Hexan+ mol-% 0,06 0,00 0,0000 0,0159 0,0123 0,0000 0,00 0,06 0,01 0,02 158

Kvælstof mol-% 0,37 0,00 2,3700 2,54 4,76 0,818 0,00 4,76 1,81 1,78 99

Kuldioxid mol-% 0,98 2,00 0,0000 1,31 0,809 0,0339 0,00 2,00 0,86 0,77 90

Brint mol-% 0,00 0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,00 0,00 0,00 0,00

Ilt mol-% 0,00 0,00 0,6300 0,0000 0,0000 0,0000 0,00 0,63 0,11 0,26 245

Kulilte mol-% 0,00 0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,00 0,00 0,00 0,00

Øvrige komponenter mol-% 0,00 0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,00 0,00 0,00 0,00

Øvre brændværdi MJ/m3n 43,7 39,0 38,6 40,7 39,3 39,9 38,6 43,7 40,2 1,9 5

Nedre brændværdi MJ/m3n 39,5 35,2 34,8 36,7 35,4 36,0 34,8 39,5 36,3 1,7 5

Wobbe-indeks MJ/m3n 54,7 51,5 51,3 51,8 50,3 53,1 50,3 54,7 52,1 1,6 3

Densitet kg/m3n 0,82 0,74 0,73 0,80 0,79 0,73 0,73 0,82 0,77 0,04 5

Relativ densitet - 0,637 0,574 0,568 0,617 0,609 0,565 0,565 0,637 0,595 0,030 5

Molvægt g/mol 18,4 16,6 16,4 17,8 17,6 16,3 16,3 18,4 17,2 0,9 5

Kompressibilitetsfaktor Z0 - 0,9968 0,9975 0,9977 0,9972 0,9974 0,9976 0,9968 0,9977 0,9974 0,0003 0

Metantal - 72,3 102,0 82,6 87,1 96,2 72,3 102,0 88,0 11,6 13

Tryk (interval 1-650) bar(a) 80 80 80 80 80 80 80 80 80 0 0

Temperatur (interval -48/+76) °C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Z (80 bar, 0 °C) - 0,748 0,815 0,827 0,787 0,805 0,816 0,748 0,827 0,800 0,029 4

Densitet (80 bar, 0 °C) kg/m3 86,76 71,74 70,00 79,78 77,02 70,52 70,00 86,76 75,97 6,56 9

Temperatur °C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cp, brændgas kJ/kg∙K 2,037 2,114 2,125 2,031 2,026 2,158 2,026 2,158 2,082 0,057 3

DGC-rapport 48

Bilag 3 Beregning af lydhastighed

RESULTS Biometan

Dansk naturgas 2011

Tysk gas forventet wobbe

Density 3,56 kg/m 3,97 kg/m 3,83 kg/m

Compressibility 0,9976 v/v 0,9968 v/v 0,9973 v/v

Composition Mol Weight 16,602 kg/kmol 18,415 kg/kmol 17,816 kg/kmol

Velocity of Sound (VoS) 428,82 m/s 402,11 m/s 411,55 m/s

Specific Heat (Cp) 2,154 kJ/kg-K 2,087 kJ/kg-K 2,076 kJ/kg-K

Specific Heat (Cv) 1,626 kJ/kg-K 1,605 kJ/kg-K 1,581 kJ/kg-K

Isentropic Exponent Value (kappa) 1,311 1,282 1,297

Base Temperature 0 oC 0

oC 0

oC

Base Pressure 1,013 bar a 1,013 bar a 1,013 bar a

Line Temperature 10 oC 10

oC 10

oC

Line Pressure 5 bar a 5 bar a 5 bar a

NORMALISED GAS COMPOSITION

Gas Composition Formula Gas Composition (% Mole)

Gas Composition (% Mole)

Gas Composition (% Mole)

Methane C1 98,0 89,11 89,90

Ethane C2 0 5,98 4,97

Propane C3 0 2,36 1,00

n-Butane nC4 0 0,550 0,123

iso-Butane iC4 0 0,370 0,102

n-Pentane nC5 0 0,090 0,017

iso-Pentane iC5 0 0,130 0,021

n-Hexane cN6 0 0,060 0,012

n-Heptane nC7 0 0 0

n-Octane nC8 0 0 0

n-Nonane nC9 0 0 0

n-Decane nC10 0 0 0

Hydrogen H 0 0 0

Water H20 0 0 0

Hydrogen Sulphide H2S 0 0 0

Carbon Monoxide CO 0 0 0

Helium He 0 0 0

Argon Ar 0 0 0

Nitrogen N2 0 0,37 2,54

Carbon Dioxide CO2 2,0 0,98 1,31

Oxygen O2 0 0 0

DGC-rapport 49

Bilag 4 Sentelligence, Inc. – MEMS-baserede sensorer

til forskellige applikationer

DGC-rapport 50

Bilag 5 MEMS AG – Sensor til kontrol af forbrændin-

gen i naturgasfyrede køretøjer