Fragestellung:
LNG Carrier sind Schiffe, die flüssiges Erdgas mit -167 Grad Celsius z. B. aus Ländern wie Katar nach Europa bringen. Diese LNG-Tanks haben bis zu 90.000 Kubikmeter. Die Beladung muss schnell und sicher erfolgen. Die Frage war: Wie müssen wir das Gas in das Schiff mit LNG füllen, damit die Temperatur und der Druck im richtigen Bereich bleiben?
Projektziel:
Nachweis der LNG Betankung in der korrekten Zeit und unter Einhaltung der Zielparameter mit Hilfe von Simulation.
Kunde:
Entwicklungsleiter, Verfahrenstechnik-Hersteller
Problembeschreibung unseres Kunden:
Das LNG Schiff, für das unser Kunde die gesamte Technik entwickelte, muss in einer definierten Zeit befüllt werden. Dabei darf der Maximaldruck und die Maximaltemperatur nicht überschritten werden.
Der Prozess ist thermodynamisch sehr komplex, da viele Faktoren eine Rolle spielen: Wärmeübertragung zwischen Flüssigkeit und Wand, Wärmeübertragung von der Umgebung, Kompression der Gasphase über der Flüssigkeit, verschiedene Einlässe für Flüssigkeit, Verdampfung, Kondensation etc.
Unser Kunde wollte diesen Prozess verstehen und daraus ableiten, wie er die Betankungstechnik ausführen muss.
Lösung:
Wir erstellten ein Modell in Simulink, das alle relevanten Effekte berücksichtigt. Dieses Modell kann ausgehend vom leeren Tank die Befüllung nach einer vordefinierten Strategie berechnen. Selbstverständlich werden alle Effekte mit Realgasgleichungen abgebildet.
Mit diesem Modell haben wir zahlreiche Simulationen durchgeführt, um einerseits die Plausibilität sicherzustellen, andererseits aber auch die Sensitivität der Effekte aufzuzeigen.
Daraus hat unser Kunde Erkenntnisse gewonnen, worauf er besonders achten muss. Zusätzlich haben wir ihm nachgewiesen, dass sein vorgesehenes Equipment mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit den Anforderungen genügt. An einzelnen Stellen konnte er noch optimieren, um den Sicherheitsfaktor noch ein Stück zu erhöhen.
In der Zwischenzeit haben wir mit diesem Modell für den Kunden zahlreiche Projekte ausgelegt und optimiert.