bbox2 ist eine Erweiterung CavBox. Es ist ein numerisches Simulationsprogramm für die Gasspeicherung in Salzkavernen oder porösen Medien. Für die Gasspeicherung in porösen Medien hat das Programm eine Schnittstelle zu TOUGH2.

bbox2 Simulation eines Erdgas-Porenspeichers

Simulation corner point grid  mit Druck [bar] bei der Gasproduktion

bbox2-Simulation von Salzkavernen und Obertageanlagen

Nachfolgend sind die derzeit implementierten Module zur Simulation des Speicherprozesses aufgeführt:

Gas / Zustandsgleichungen

Im Prinzip kann jedes Gas oder Gasgemisch als Arbeitsmedium verwendet werden. Es wird jedoch empfohlen, inerte Gase (im Hinblick auf Korrosion) zu verwenden, wie z.B. Stickstoff oder Erdgas. Erdgas ist aufgrund seiner Molekularstruktur und der daraus resultierenden hohen Wärmekapazität besonders geeignet. Wobei bei der Verwendung von Luft als Arbeitsmedium im Laufe der Zeit Korrosion an den Anlagen durch Sauerstoff auftritt und somit irgendwann Komponenten mit entsprechenden Mehrkosten ersetzt werden müssen.

Für die Berechnungen muss die Zusammensetzung des Gases angegeben werden. Es können alle üblichen Komponenten einschließlich Wasser verwendet werden. Die z-Faktoren, Wärmekapazitäten, der Adiabaten-Exponent und das gelöste Wasser werden mit den Standardzustandsgleichungen berechnet.

Das im Gas gelöste Wasser wird im Hinblick auf die mögliche Bildung von Gashydraten berechnet.

Kaverne

Für die Berechnungen des Zustandes in den Kavernen werden die in den letzten Jahrzehnten gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen in der Erdgasspeicherung umgesetzt [6], wobei alle relevanten Operationen wie Konvergenz oder Wärmeleitung einbezogen werden.

Bohrungen

Druckverluste und Kopftemperaturen werden für die Kavernenbohrungen berechnet. Es können mehrere Bohrungen pro Kaverne definiert werden.

Rohrleitungen

Für die Rohre wird der Verlust von Druck- und/oder Temperaturänderungen berechnet.

Freiwasserabscheider  / Free-Wateer-Knock-Out (FWKO)

Die Wassermenge, die bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck im Gas freigesetzt wird, wird berechnet, so dass das freie Wasser aus dem Gasstrom entfernt werden kann.

Verdichter

Die Verdichtung des Gases kann mehrere unterschiedliche Spezifikationen erreicht werden. Es kann entweder der Ausgangsdruck oder die Ausgangstemperatur angegeben werden. Der Kompressor kann auch so betrieben werden, dass der Ausgangsdruck dem Bohrlochkopfdruck der Niederdruckkaverne entspricht. Druck, Temperatur und Wassergehalt werden ebenso berechnet wie Verdichtungsenergie, Leistung und andere relevante Parameter.

Turbine

Die Berechnungen in der Expansionsturbine sind ähnlich wie bei der Verdichtung.

 Vorwärmung/Kühler mit Wärmespeicher

Der Gasstrom kann gekühlt oder erwärmt werden. An den Heizer/Kühler kann ein Wärmespeicher angeschlossen werden, in dem die Wärme bei der Verdichtung gespeichert wird und entsprechend bei der Expansion in den Gasstrom zurückgeführt werden kann.

Splitter/Joint

Der Gasstrom kann mittels der Splitter- und Verbinder geteilt und/oder wieder zusammengeführt werden. Dies ermöglicht anschließend entweder die Verwendung von 2 parallelen Bohrungen in einer Kaverne oder mehrere Kompressoren gleichzeitig.

Drossel

Der Gasfluss kann gedrosselt werden, um sich an bestehende Einschränkungen im Erdgasspeicherbetrieb anzupassen.

imulation eines erneo Massenspeicherbeispiels. Zustandsberechnung in Kavernen und Obertageanlagen.