LNG-Produktion im Permafrost

Schneestürme toben über Hammerfest in Nordnorwegen etwa 600 Kilometer nördlich des Polarkreises. Es gibt wohl kaum einen unwirtlicheren Ort, um einen Hightech-Industriekomplex zu errichten – und zudem noch eine der größten Erdgasverflüssigungsanlagen der Welt. Auf Melkøya, einer kleinen kargen Insel vor der Küste Hammerfests, haben Linde-Ingenieure Pionierarbeit geleistet und ein einzigartiges Technologieprojekt zum Erfolg geführt. Hier wird Erdgas vom Grunde der Barentssee vorgereinigt und auf minus 160 Grad Celsius abgekühlt, dabei in LNG (Liquefied Natural Gas) verwandelt und anschließend auf Tankschiffe verladen. Die meisten LNG-Großanlagen stehen in warmen Regionen wie Algerien oder der arabischen Halbinsel. Keine andere Anlage muss alljährlich sechs lange Monate Schnee und Eis trotzen. Nie zuvor wurde eine so große Anlage für ein solches Klima konzipiert. Entsprechend anspruchsvoll war das Engineering: Schnee und Sturm wurden simuliert. Die Ingenieure bauten auch einen Teststand aus Stahlträgern, Rohren und Armaturen, um ihn auf Melkøya zu prüfen. Mit einer Webcam beobachteten sie, wo sich der Schnee sammelt und ob die Anlage frei bleibt.

Von Norwegen in die Welt: In den Kugeltanks des Flüssiggastankers Arctic Princess reist das tiefkalte LNG von Hammerfest rund um den Globus.

Bereits in den späten 1990er-Jahren diskutierten Ingenieure von Linde und dem norwegischen Energiekonzern Statoil die ersten Entwürfe für die Anlage auf Melkøya. Allen Beteiligten war klar, dass man es mit einem sehr außergewöhnlichen Projekt zu tun hatte – und einige Herausforderungen zu meistern sein würden. Die widrigen klimatischen Bedingungen waren auch der Grund, warum sich Linde entschied, die wichtigsten Anlagenmodule nicht vor Ort zu fertigen, sondern an bewährten Standorten. So entstanden die Schlüsselkomponenten in unterschiedlichen europäischen Werken und wurden dann von verschiedenen Häfen nach Hammerfest transportiert. Die gewickelten Wärmetauscher und Module für die Coldbox wurden in Deutschland gebaut. Belgien verschiffte die Coldbox und produzierte weitere Anlagenkomponenten und Rohrleitungen. Der Flüssigkeitsabscheider (Slug Catcher) wurde in den Niederlanden hergestellt. In Italien entstanden Gasturbinen und Kompressoren. In Spanien wurde eigens eine Barge (Lastkahn) gebaut, um die Prozesseinheit darauf sicher nach Hammerfest zu bringen. Die Vorteile der Modularisierung: Erfahrenes Personal an den Produktionsstandorten, geringere Arbeitskosten und weniger Platzprobleme bei der Montage. Das Projekt erforderte nicht nur eine umfassende Planung, sondern war auch eine logistische Meisterleistung. Nur ein Beispiel: Der Transport der Prozesseinheit mithilfe der Barge war wegen unruhiger See und hohem Wellengang nur im Sommer möglich. Das kurze Zeitfenster erforderte eine präzise und weitsichtige Planung, weil die Lieferung sonst erst ein Jahr später wieder möglich gewesen wäre. Der Erfolg gibt den Linde-Ingenieuren recht: Anfang 2008 nahm die Anlage ihren regulären Betrieb auf. Seitdem produziert sie mehr als vier Millionen Tonnen LNG jährlich, genug um drei Millionen Familienhaushalte ein Jahr lang zu versorgen.

Jedes Gas ist anders: Je nach Erdgasfeld schwanken Druck, Zusammensetzung und Temperatur des Gases. Daran muss der LNG-Prozess und vor allem die Abkühlung und Verflüssigung optimal angepasst werden. Auf Melkøya findet die Verflüssigung in einem Wärmetauscher statt, der in einer so genannten „Coldbox“ montiert ist. Diese „kalte Kiste“ ist mit etwa 62 Meter Höhe so groß wie ein schlankes Bürogebäude. Die Verflüssigung läuft nach dem Kühlschrank-Prinzip: Ein Kühlmittel wird komprimiert, kondensiert und wieder entspannt und dabei in riesigen Wärmetauschern am Erdgas vorbeigeführt. Dem Gas wird dabei schrittweise Wärme entzogen. Es kühlt sich von etwa 40 Grad Celsius auf minus 163 Grad und verflüssigt sich dabei. Dabei verkleinert sich das Volumen um das 600fache – und das LNG lässt sich optimal per Schiff abtransportieren. Das Herzstück der Coldbox sind die Rohrbündel des gewickelten Wärmetauschers. Mehrere dieser Elemente, so genannte Gegenströmer, Trennkolonnen und Abscheider mit verbindenden Rohrleitungen und Instrumenten, bilden das Innenleben dieser Boxen. Linde ist der einzige Hersteller, der beide in großen LNG-Anlagen üblichen Tieftemperatur-Wärmetauschertypen produziert: gewickelte Wärmetauscher und Plattenwärmetauscher.

Die Coldbox für die LNG-Anlage im norwegischen Hammerfest wird im Hafen von Antwerpen, Belgium, montiert.

Als sich Linde entschied, die Anlage in Hammerfest zu errichten, hatte das Unternehmen zwar Erfahrung mit LNG-Anlagen, aber diese waren konzipiert für kleinere Verflüssigungsleistungen und die Arbeit in wärmeren Gefilden. Für die Linde-Experten war es also ein gewaltiger Skalierungsschritt zur Vier-Millionen-Jahrestonnen-Anlage in eisiger Kälte. Mit Melkøya hat das Unternehmen den Weltmarkt für LNG-Großanlagen verändert. Denn bis vor zehn Jahren gab es weltweit nur zwei bedeutende Technologien für Flüssigerdgasanlagen im Millionen-Jahrestonnen-Maßstab. Von diesem Projekt, für das Linde einen eigenen leistungsfähigen Verflüssigungsprozess entwickelt hat, geht ein Signal aus: Die Anlagenspezialisten haben gezeigt, dass sie Prozessanlagen und Schlüsselkomponenten modular aufbauen und das ganze Portfolio von der kleinen bis zur ganz großen Anlage bedienen können – selbst unter den härtesten Bedingungen.

Herzstück der Coldbox sind die Rohrbündel des gewickelten Wärmetauschers. Gefertigt wird dieses Anlagenmodul in Schalchen, Deutschland.