Aktuell erfolgt die Druckregelung in Gasnetzen mit allgemein gebräuchlichen Druckregelventilen, in denen der Eintrittsdruck durch Drosselung auf den gewünschten Austrittsdruck reduziert wird. Bei diesem Prozess wird das vorhandene Differenzdruckniveau nicht genutzt. Hier verbirgt sich ein bisher ungenutztes Potential zur Energiewandlung:

Der Innovationsgedanke des Projekts ist die Integration einer Radialturbine (mit Generator) direkt in ein Druckregelventil. Die Kombination aus Druckregler und Turbine ermöglicht die Nutzung des anliegenden Druckpotentials zur Wandlung thermischer Energie im Gasstrom in elektrische Energie. Damit wird eine technisch, ökologisch und ökonomisch wirkungsvolle Option zur Energiewandlung geschaffen.

In der derzeitigen Projektphase (Förderung durch DATIpilot, BMBF) wird die strömungsmechanische Auslegung der radialen Turbine angestrebt. Parallel dazu werden bereits erste Konzepte zur konstruktiven Integration der Turbine und des Generators in das Druckregelventil in Kooperation mit einem Industriepartner entwickelt. Das elektrotechnische Anbindungskonzept orientiert sich derzeit an Erkenntnissen aus vorausgegangenen Pilotprojekten.

Kurzfristig wird der Einsatz von „Returnee“ im Erdgasverteilnetz angestrebt. Insbesondere alle Gasdruckregel- und Messanlagen (GDRM) der kommunalen Gasversorger kommen hier als mögliche Anwendungen in Frage. Mittel- und langfristig wird jedem energieintensiven Industriebetrieb mit komprimiertem Prozessgas (z.B. in der Chemieindustrie) eine niederschwellige Option geboten, seinen Energieverbrauch durch den einfachen Austausch der bisher verwendeten Gasdruckregelgeräte ohne großen Aufwand zu senken. Dabei ist das Arbeitsmedium nicht auf Erdgas beschränkt. Das Druckregelventil mit Radialturbine ist auch für andere Gase wie bspw. Wasserstoff, denkbar.

In einer GDRM kann ein Druckregler, ausgestattet mit einer 30 kW Turbine, pro Jahr etwa 184000 kWh Strom generieren und damit etwas 54 deutsche Haushalte ganzjährig mit Strom versorgen. Würde in jeder der aktuell deutschlandweit gemeldeten 40000 GDRM (häufig mit mehreren Mess- und Regelschienen ausgestattet) nur in einer Druckregelstrecke ein „Returnee“-Druckregler eingesetzt, ergäbe sich eine elektrisch nutzbare Energiemenge von über 7 TWh pro Jahr. Anschaulich entspricht das dem jährlichen Stromverbrauch aller Haushalte in Brandenburg und Mecklenburg- Vorpommern zusammen. Das Druckregelgerät mit integrierter Radialturbine kann damit einen erheblichen Beitrag zur CO2-Neutralität der Bundesrepublik leisten.

Im Rahmen der vergangenen Pilotprojekte wurde – in Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner W2 Armaturen GmbH (W2) – eine regelbare Axialturbine zur Erdgasentspannung außerhalb des Druckreglers entwickelt. Mit dieser konnte der Funktionsnachweis zur Regelfunktion der Turbine bereits grundsätzlich erbracht werden. Die Fa. W2 verfügt über jahrzehntelange Erfahrungen im Bau von Gasregelarmaturen, insbesondere von Druckreglern, und ist in der Lage, auch den neuen Druckregler inklusive Turbine zu fertigen.