Folgerung aus den Eckpfeilern: Entwicklung von Pipelines und Kompressorstationen

Gala-Kompressorstation, ca. 1960.

Die Geschichte der Gala-Kompressorstation bietet einen weiteren Einblick in die Entwicklung des US-amerikanischen Gasleitungsnetzes. Die in einem Tal zwischen zwei Bergen am westlichen Rand des Shenandoah Valley in Virginia gelegene Gala-Kompressorstation war eine wichtige Pumpstation einer 508 mm (20 Zoll) durchmessenden Gasleitung, die Gas aus den Fördergebieten im Osten Kentuckys und im Süden West Virginias transportierte. Diese Pipeline wurde während der Weltwirtschaftskrise 1930/31 erbaut und erstreckte sich von Kentucky über die Südspitze West Virginias, hinauf in die Allegheny Mountains, durchquerte das Shenandoah Valley und führte bis zur Grenze zwischen Maryland und Pennsylvania. Anfang der 1960er-Jahre gehörte sie der Atlantic Seaboard Corporation, einem Teil der United Fuel Gas Corporation und später des Columbia Gas Systems, und wurde von dieser betrieben.

Als die Pipeline in Betrieb genommen wurde, lieferte die Boldman-Kompressorstation am westlichen Ende der Leitung die gesamte benötigte Kompressionsleistung. Mit steigender Kundennachfrage wurde jedoch der Bau zusätzlicher Stationen erforderlich. Die Gala-Station wurde 1940 mit zwei 900 PS (671 kW) starken Worthington-Doppelkompressoren in Tandembauweise errichtet. 1942 kam ein 425 PS (317 kW) starker Worthington-Einzelkompressor in Tandembauweise hinzu, und 1943 wurde ein 800 PS (597 kW) starker Clark RA-8-Winkelkompressor installiert. Ein weiterer Clark RA-8 wurde 1948 in Betrieb genommen.

In den kalten Wintertagen, als der Erdgasbedarf hoch war, sorgte Gala mit 14 Mitarbeitern für den 24-Stunden-Betrieb. Dazu gehörten acht Öler, vier Maschinenführer, ein Hilfsarbeiter und der leitende Ingenieur der Station. Die Öler stellten die ordnungsgemäße Schmierung der Motoren und Kompressoren sicher und überprüften die Temperaturen von Pumpen, Rohrleitungen und Kühlwassermänteln. Die Maschinenführer warteten die Motoren und meldeten die Saug- und Druckwerte an die Gasverteilung.

US-Pipeline-Netzwerk, 2008.

Im Sommer, als der Gasbedarf geringer war (bevor Klimaanlagen weit verbreitet waren), wurden die Motoren stillgelegt. Während dieser Zeit führten die Mitarbeiter bei Bedarf Wartungsarbeiten an den Motoren durch. Dies geschah üblicherweise nach 12.000 bis 18.000 Betriebsstunden.

Neben den Motoren verfügte Gala über diverse Hilfseinrichtungen. Besonders interessant war das Kühlsystem der sehr abgelegenen Station. Es umfasste drei Rohrbündelwärmetauscher zur Gaskühlung. Wasser, das aus dem nahegelegenen Mill Creek gepumpt wurde, zirkulierte durch diese Wärmetauscher, um dem Gas überschüssige Wärme zu entziehen, und durch die Motormäntel, um die Betriebstemperaturen der Motoren aufrechtzuerhalten. Das Wasser wurde zunächst in ein Absetzbecken gepumpt, von wo es durch Schwerkraft in ein Speicherbecken floss. Von dort wurde es mit Pumpen gefördert, durch die Wärmetauscher und Motormäntel geleitet und schließlich wieder in das Speicherbecken zurückgeführt. In Abb. 1 ist ein 20.000 Gallonen (75.708 Liter) fassender Tank zu sehen, der die Station überragte und an den Hochdruck-Kühlwasserverteiler angeschlossen war. Dieser Tank diente dazu, Druckspitzen im Hochdruckwassersystem auszugleichen. Auf der Station befanden sich außerdem vier Gasreiniger oder „Scrubber“, die Sand und andere Fremdpartikel entfernten, indem sie das Gas durch einen Ölnebel leiteten.

Ab den 1930er-Jahren wurden „schnelllaufende“ Winkelintegral-Motorkompressoren, wie beispielsweise die Clark-RA-Modelle, eingeführt. Diese entwickelten mehr Leistung bei geringerem Gewicht und kompakteren Abmessungen, ihre Installation in abgelegenen Gebieten blieb jedoch weiterhin eine große Herausforderung. Die Winkelintegralkompressoren verdrängten nach und nach die Horizontalkompressoren und dominierten die Branche ein halbes Jahrhundert lang. Obwohl heute noch Hunderte von Integralkompressoren im Einsatz sind, sind gasturbinengetriebene Radialkompressoren heutzutage die am häufigsten verwendeten Maschinen für Gaspipelines.

Ferngasleitungen

1943 erwarb die Chicago Corporation die drei Jahre alte Tennessee Gas and Transmission Company und nutzte sie zum Bau der ersten Ferngasleitung, die Gas von der texanischen Golfküste in den Nordosten der USA transportierte. Die 2024 km lange Pipeline wurde im Oktober 1944 fertiggestellt und versorgte Fabriken im Osten der USA mit Energie. Da die US-Regierung die Tarife des Unternehmens regulierte, trennte sich die Chicago Corporation nach dem Zweiten Weltkrieg von Tennessee Gas. Tennessee Gas baute sein Netz jedoch weiter aus und plante 1946 zusätzliche Leitungen mit einer Länge von 6293 km. Mit dem industriellen Aufschwung nach dem Zweiten Weltkrieg hatten bis 1950 zwei weitere Unternehmen, Texas Eastern Gas Transmission und die Transcontinental Pipeline Company, ebenfalls Gasleitungen von Texas in den Nordosten der USA gebaut (siehe Abb. 2).

Transkontinentale Pipelines in den USA, 1950.

Etwa die Hälfte des Erdgasfernleitungsnetzes und ein Großteil des lokalen Verteilungsnetzes wurden in den 1950er- und 1960er-Jahren errichtet, da sich die Nachfrage der Verbraucher nach Erdgas nach dem Zweiten Weltkrieg mehr als verdoppelt hatte. Das Verteilungsnetz wurde kontinuierlich ausgebaut, um neue Gewerbebetriebe und Wohnsiedlungen mit Erdgas zu versorgen. Zwischen 2003 und 2008 stiegen die Erdgaspreise deutlich an, was den Produzenten einen Anreiz bot, die Erschließung bestehender Felder voranzutreiben und mit der Exploration bisher unerschlossener Erdgasfelder zu beginnen. Fortschritte bei Bohr- und Fördertechniken führten zu Produktionssteigerungen aus Schiefergestein und anderen dichten geologischen Formationen. Diese Produktionssteigerungen trugen zu einem allgemeinen Rückgang der Erdgaspreise bei, was wiederum die Nachfrage nach Erdgas für die Stromerzeugung und industrielle Zwecke erhöhte. Infolgedessen wurden weitere Fernleitungen gebaut und bestehende Leitungen errichtet, um die erweiterten und neuen Förderquellen mit mehr Verbrauchern im ganzen Land, insbesondere im Nordosten der USA, zu verbinden.

Laut Angaben der US Energy Information Administration (EIA) aus dem Jahr 2008 umfasste das Netz der Fern- und Nahverkehrsleitungen in den USA 305.000 Meilen (482.820 km), wie in Abb. 3 dargestellt.

Die EIA berichtete 2021 von rund drei Millionen Meilen Hauptleitungen und anderen Pipelines, die Erdgasfördergebiete und -speicher mit den Verbrauchern verbinden. Allein das weitverzweigte US-amerikanische Fernleitungsnetz umfasste 2021 mehr als 1400 Erdgasverdichterstationen und 400 unterirdische Speicher, über 11.000 Lieferpunkte, 5000 Empfangspunkte und 1400 Verbindungspunkte. Hinzu kommen unzählige weitere Anlagen zur Gasgewinnung, -verarbeitung und lokalen Verteilung. Abbildung 4 zeigt die Standorte der meisten Hauptverdichterstationen, die das Herzstück des umfangreichen US-amerikanischen Gastransportnetzes bilden. Dieses Netz hat vermutlich mehr Bedarf an großen Industrieverdichtern geschaffen als jede andere Branche.

US-amerikanische Hauptgastransportstationen, ca. 2021.