Design und die Verwendung eines Vollstrom-Probenahmesystem (FFS) für die Quantifizierung von Methanemissionen

Das übergeordnete Ziel dieser Methodik besteht darin, mithilfe neuer Technologie eine robuste und genaue Quantifizierung austretender Gase, insbesondere von Methan, einem starken Treibhausgas, bereitzustellen. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in der verbesserten Genauigkeit im Vergleich zu anderen verfügbaren Quantifizierungssystemen. Es ist nicht empfindlich gegenüber Emissionen von nicht-methanhaltigen Kohlenwasserstoffen.

Die Idee für diese Technologie und Methode entstand ursprünglich, als wir damit beauftragt wurden, Methanemissionen im Zusammenhang mit Erdgasbetankungsausrüstungen und -stationen zu quantifizieren. Nach einer Überprüfung der derzeitigen und zuvor verwendeten Technologien und Verfahren kamen wir zu dem Schluss, dass die Entwicklung eines eigenen Systems und eigener Methoden eine verbesserte Genauigkeit gewährleisten würde. Anschließend modifizierten wir unsere Probennahmemethoden für Kraftfahrzeuge und entwickelten dabei ein Vollstromprobennahmesystem.

Welche wir anschließend in einer Vielzahl von Messkampagnen einsetzten, um das Austreten von verlorengegangenen Methanemissionen genau zu quantifizieren. Vor der Arbeit im Feld sollten Sie unbedingt den Massendurchflusssensor und den Treibhausgasanalysator korrekt kalibrieren. Dies sind relativ einfache, aber wichtige Verfahren, die ordnungsgemäß durchgeführt werden müssen.

Daher werden sie ausführlich im Textprotokoll beschrieben. Das Textprotokoll erklärt außerdem, wie ein vollständiger Systemwiederherstellungstest durchgeführt wird. Dieses Video zeigt, wie man Lecks von Treibhausgasen aufspürt.

Und bewerten Sie diese an einer potenziellen Quelle flüchtiger Emissionen. Erstellen Sie vor Beginn eine neue Inventardatei auf dem Feldcomputer. Geben Sie alle Angaben zur Anlage ein.

Die Datums-, Zeit- und GPS-Standortfelder werden automatisch ausgefüllt. Erfassen Sie anschließend alle unzugänglichen oder aggregierten Quellen. Zum Beispiel ein Entlüftungsrohr, auf das nicht sicher zugegriffen werden kann.

Eine zusammengefasste Gruppe von Quellen kann mehrere Anschlüsse und mögliche Quellen wie ein Verdichtergehäuse umfassen. Wenn mehrere Quellen als Ganzes untersucht werden können, fassen Sie die Quellen mithilfe eines Gehäuses aus einem undurchlässigen Material mit mindestens einem Einlass und einem Ablauf zusammen, der so ausgelegt ist, dass er austretendes Gas auffängt. Messen und notieren Sie regelmäßig die Hintergrundkonzentration von Methan.

Nehmen Sie immer mehrere Hintergrundmessungen in derselben Region vor. Um auf ein Leck mit dem tragbaren Methan-Detektor zu prüfen, nullen Sie diesen zunächst in der Umgebungsluft. Der Detektor ist empfindlich gegenüber Gasen, die fünf Teile pro Million über dem Hintergrund liegen.

Überprüfen Sie anschließend alle zugänglichen Schnittstellen auf mögliche flüchtige Emissionen. Positionieren Sie die Probenentnahme am Probensammel- oder Auftaupunkt so, dass eine Leckage an die Oberfläche erfolgt, um die Lösungsmenge zu minimieren. Bewegen Sie dann die Sonde entlang des Randbereichs der Schnittstelle, während Sie die Anzeige des Messgeräts beobachten.

Gehen Sie langsam vor, da die Ansprechzeit des Instruments verzögert ist. Wenn eine erhöhte Anzeige am Messgerät beobachtet wird, tasten Sie den Bereich langsam ab, bis die maximale Anzeige erreicht ist. Lassen Sie die Sonde an dieser Position mit maximaler Anzeige etwa 20 Sekunden lang verweilen.

Wenn die Messung über 500 Teile pro Million liegt, notieren Sie das Ergebnis und melden Sie es, indem Sie ein Leckbild aufnehmen. Um Lecks mit einem Infrarot-Bildgebungsgerät zu scannen, können solche Kameras Lecks schneller finden als ein handgehaltenes Detektionsgerät. Falls ein Leck festgestellt wird, nehmen Sie ein Video auf oder machen Sie ein Bild zu Dokumentationszwecken.

Wenn eine Undichtigkeit festgestellt wird, der genaue Ort jedoch schwer zu bestimmen ist, versuchen Sie, eine Lecksuchflüssigkeit zu verwenden. Halten Sie die Flasche aufrecht und tragen Sie so viel Lösung auf, dass die undichte Stelle vollständig bedeckt ist. Anschließend lassen Sie fünf bis zehn Sekunden verstreichen, damit sich Blasen bilden können.

Quantifizieren Sie Leckagen, sobald sie gefunden werden, oder nach Abschluss einer vollständigen Inventarisierung aller Leckagen. Stellen Sie vor dem Annähern an die Leckstelle mit dem Probenahmeschlauch sicher, dass das Erdungsband mit dem Boden in Kontakt steht. Befestigen Sie dann die Erdungsklammer des Probenahmegeräts an der Leckquelle.

Überprüfen Sie nun mehrere Stellen im Bereich der Leckquelle. Öffnen Sie danach die Irisdüse am Einlass des Gebläses, um den Volumenstrom zu erhöhen. Die Spitzenkonzentration von Methan sollte dann innerhalb von 10 Prozent des höchsten kalibrierten Werts liegen oder mindestens zwei Teile pro Million über dem Hintergrundwert sein.

Um nun das Leck zu quantifizieren, drücken Sie die neue Leck-Taste. Wählen Sie anschließend die Option für lokalen Hintergrund und, falls weitere Lecks in der Umgebung vorhanden sind. Andernfalls wählen Sie die Option für globalen Hintergrund.

Halten Sie den Schlauch nun still, während die lokale Hintergrundprobe genommen wird, während sich das Gerät in der Position zur Leckdetektion befindet. Nach der Hintergrundmessung quantifizieren Sie das Leck dreimal von derselben Position aus. Das System analysiert die drei Messungen und gibt die Varianz an.

Wenn die Varianz über 10 Prozent liegt, weiterprobieren, bis die Varianz akzeptabel ist. Andernfalls das Leck als variabel klassifizieren und die vermutete Ursache dokumentieren. Bei der Quantifizierung von Gas in einem Gehäuse das System über die Registerkarte „Gehäuse“ benachrichtigen.

Warten Sie auf eine stabile Anzeige, bevor Sie das Gas quantifizieren. Die dafür benötigte Zeit hängt von der Größe des Gehäuses ab. Um eine Gasprobe in einer Tüte für eine Untersuchung außerhalb des Standorts zu entnehmen, sammeln Sie einfach Gas am Auslass des Treibhausgassensors.

Notieren Sie dabei die Identifikationsnummer der Probe in der Software und füllen Sie den Beutel mithilfe des On-Screen-Timers. Vor dem Einsatz im Feld wurde das vollständige Flussprobensystem mit einem Standardgas überprüft. Die Systemdurchflussrate wurde auf 140 SCFM eingestellt, und das Gas wurde mit 20 oder 30 normale Liter pro Minute in das System geleitet.

Die gemessenen Werte lagen innerhalb der erwarteten 4,4 Prozent. Der Sensor wurde mit einer bekannten Methankonzentration kalibriert. Nach Anwendung einer externen Korrektur betrug die durchschnittliche Abweichung von der bekannten Konzentration 0,7 Prozent, während einzelne Messungen nie um mehr als 1,9 Prozent abwichen.

Nun wurde vor Ort ein kontinuierlicher Gasaustritt gemessen. Zunächst wurde die Hintergrundkonzentration bestimmt. Während sich der Sensor der Leckstelle näherte, stiegen die Methankonzentrationsmesswerte an.

An der Leckstelle wurde der Spitzenwert gemessen. Während sich der Sensor vom Leck entfernte, wurden niedrigere Messwerte aufgezeichnet. Mit einer IR-Kamera war eine aus dem Leck austretende Wolke deutlich sichtbar.

Wenn der Probenahmeapparat verwendet wird, konnte die Kamera die Gasfahne nicht mehr erfassen. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie das Vollstrom-Probenahmesystem genutzt wird, um die Methanemissionsrate einer Leckstelle genau zu quantifizieren. Genau Messungen auf Basis der Masse sind entscheidend, um die gesamten Methanemissionen zu bestimmen, Treibhausgasinventare zu erstellen und zu aktualisieren sowie Emissionsfaktoren auf Komponentenebene zu entwickeln.