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Eine Pipeline (v. engl.: pipe = Rohr, Röhre + line = Linie, Leitung, Verbindung) dient dem Rohrleitungstransport von Flüssigkeiten (z. B. Wasser oder Erdöl) oder Gasen (z. B. Erdgas).
Pipelines werden für den Öl- und Gastransport über weite Entfernungen eingesetzt, wo sie trotz hoher Baukosten ökonomischer als Tankwagen sind. Einige Leitungen sind sogar mehrere tausend Kilometer lang, z. B. jene aus Sibirien bis Mitteleuropa oder von Alaska in die USA, oder auch von Russland nach Deutschland.
Beispielsweise transportiert eine Gaspipeline von Fahud nach Sohar (Oman) bei einem Durchmesser von 32 Zoll (81 cm) täglich 22,8 Mio m³ Erdgas über eine Entfernung von 305 km. Die 700 km lange Leitung zwischen Saih Nihayda und Salalah, ebenfalls in Oman, transportiert bei 24" Durchmesser (61 cm) pro Tag 5 Mio. m³ Gas. Die 28"- (71-cm)-Erdölpipeline Wilhelmshaven-Wesseling hat eine Jahreskapazität von 15,5 Mio. Tonnen. Die Angabe der Transportkapazität erfolgt in Nm³/h (Normkubikmeter pro Stunde).
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Überlegungen zum Bau von Pipelines sind nicht neu. Schon im Jahre 1665 schlug der damalige Universalgelehrte Athanasius Kircher den Bau einer bleiernen Rohrleitung zwischen einer Ölquelle und einer ewigen Flamme vor.
An der Kopfstation einer Erdölpipeline gibt es normalerweise ein Tanklager, das als Zwischenpuffer für die zu sendenden Erdölmengen fungiert, da der Abfluss eher langsam erfolgt: Bei Erdöl beträgt die Transportgeschwindigkeit typischerweise 3–5 km/h, also etwa Fußgängergeschwindigkeit. Bei den genannten Leitungslängen ergeben sich damit erhebliche Transportzeiten, die aber im Vergleich zu einem (oft vorangegangenen) Seetransport nicht negativ ins Gewicht fallen.
Das Erdöl wird durch Druck-Kreiselpumpen in Bewegung gesetzt, wobei angesichts der Rohrdurchmesser, der Distanzen und der Zähigkeit des Mediums Leistungen von mehreren 100 kW und mehrere hintereinander geschaltete Einzelpumpen benötigt werden.
Da es verschiedene Abnehmer und verschiedene Ölsorten gibt, muss die Trennung zwischen diesen verschiedenen Chargen gewährleistet sein. Dazu gibt es heute aufwändige Optimierungssoftware, die versucht, gleichzeitig möglichst ähnliche Chargen direkt hintereinander anzuordnen und die Wünsche der verschiedenen Abnehmer zu befriedigen. Wenn das gelingt, kann man sich zusätzliche Maßnahmen wie etwa Trennmolche ersparen und die geringfügige Vermischung der Chargen um die Übergangsstelle herum einfach in Kauf nehmen.
Durch ferngesteuerte Schieber kann der Inhalt nach Wunsch in Abzweigungen zu bestimmten Abnehmern längs der Leitung geschickt werden. Allgemein wird dieser laufende Pipelinebetrieb komplett von einer Fernsteuerzentrale ferngesteuert und -überwacht.
Bei Gaspipelines spricht man statt von Pumpstationen von Verdichterstationen, ansonsten ist die Technik sehr ähnlich der bei Ölpipelines. Der Energieaufwand zum Betrieb von Pipelines ist nicht gering.
Als Offshore-Pipelines (vor der Küste) bezeichnet man Leitungen, deren Großteil unter Wasser auf dem Ozeanboden verläuft. Beim Bau wird eine längere Pipeline an Bord eines Spezialschiffes zusammengeschweißt, von wo aus sie in weitem Bogen - teilweise bis zum Grund des Meeres - hinunterhängt. Damit sie absinkt, wird sie mit einer Betonschicht beschwert, die mit einer Armierung aus Drahtgeflecht versehen ist. Zur Biege-Entlastung zieht das verankerte Fahrzeug mit einem Tensioner an der Pipeline. Dieser Tensioner (eine Zugmaschine) besteht aus zwei Raupenketten, zwischen denen die Pipeline eingespannt ist und unter Zugbelastung axial verschoben werden kann. Er gleicht mit einer intelligenten Steuerung auch die axialen Schwingungen aus, die der Seegang in die Pipeline einleiten könnte.
Wenn die Pipeline in horizontaler Lage gefertigt wird, führt man sie auf Rollen über eine kreisbogenförmige Stützkonstruktion, genannt Stinger und nennt dies das „S-Verfahren“ (engl. S-Lay). Wenn die Pipeline in geneigter Position gefertigt wird, um ein Biegemoment am Schiff zu vermeiden, ist nur ein sehr kurzer Stinger oder gar keiner nötig, und man nennt dies das „J-Verfahren“ oder J-Lay.
Bei der „Reel-Barge-Methode“ werden längere Rohrleitungsabschnitte in aufgerollter Form angeliefert und abgespult. Ein gefürchteter Schadensfall, den keine Versicherung abdeckt, ist beim Verlegen einer Pipeline das Biege-Beul-Versagen (engl.: buckling), wobei in größeren Meerestiefen der gewaltige hydrostatische Druck die Pipeline plattquetscht. Schlimmstenfalls kann sie auch vollaufen und ihr effektives Gewicht vervielfachen (engl.: wet buckling).
Offshore-Pipelines überbrücken nicht nur Meere, wie zum Beispiel die Algerien-Sizilien-Pipeline, sondern sie verbinden auch Offshore-Öl- und Gasfelder mit dem Festland, wie beispielsweise die Pipeline Ekofisk-Emden (Europipe Gasleitung).
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Auch der Bau von Pipelines an Land ist hoch mechanisiert, mit diversen Spezialmaschinen (ähnlich oben) zum Ausheben des Grabens, in den die Leitung verlegt wird, zum Verlegen und Zusammenfügen der Leitungsstränge. Vor dem Verlegen der Leitungen werden Stücke von etwa 500 m Länge zusammengeschweißt und die Schweißnähte getestet.
Eine Besonderheit ergibt sich bei der Querung von Straßen oder Wasserwegen. Während man bei Straßen eine entsprechende Bohrung (Bohrpressung) unter der Fahrbahn durchtreibt, verwendet man bei nicht zu breiten Wasserläufen Düker.
Pipelines arbeiten oft mit so hohen Drücken, dass das Pipelinematerial (z. B. Stahl) bei gleichzeitiger Einwirkung von Zusatzbelastungen an seine Belastungsgrenzen kommen kann. Dadurch kann eine unter Umständen vorhandene starke Korrosion in extremen Fällen bis zu einem Versagen der Leitung führen. Zusätzliche Belastungen können punktuelle Ereignisse wie Druckstöße (und deren Reflexionen und Überlagerungen damit) darstellen. Und nicht zuletzt können externe Ereignisse (Baggerarbeiten über der Leitung, ohne dass die Baumannschaft von der Gefahr weiß; Bergbau in der Umgebung) Risiken bedeuten, die Leitungen sind schließlich typischerweise in Tiefen von 0,8 bis 2 m vergraben. Dies alles muss einerseits bei der Planung und andererseits im Dauerbetrieb beachtet werden.
Das Risiko ist natürlich auch vom transportierten Material abhängig. Gas bedeutet z. B. ein höheres Explosionsrisiko, aber ein kleineres in Hinsicht auf Verschmutzung; bei Rohöl ist es genau umgekehrt. Besonders in Ländern wie Russland (Gas und Rohöl) und Nigeria (Rohöl) sind viele Unfälle vorgekommen, mit teilweise hohen Opferzahlen, großen Zerstörungen und erheblichen Umweltschäden. Mitte 2006 sind auch Unfälle in Alaska geschehen, bei denen die unten besprochenen Vorsorgemaßnahmen offensichtlich gar nicht oder ungenügend durchgeführt wurden.
In der Praxis hat es auch in Deutschland diverse Unfälle mit Leitungsplatzern gegeben, die aber noch zu keinen größeren Verlusten bzw. Verunreinigungen geführt haben. Die Schwachstellen dabei waren z. B. Schweißnähte bei längsgeschweißten Rohren, aber auch bei Rohrkrümmern. Bei Drucktests (s. u.) und Molchuntersuchungen (s. u.) wurden schon einzelne Rohre gefunden, die so beschädigt bzw. korrodiert waren, dass sie etwas später auch im Betrieb hätten versagen können.
In der Planung müssen sämtliche Betriebsfälle hinsichtlich Maximaldruck incl. Druckstoßbelastungen berücksichtigt werden. Dies führt insbesondere zur Auslegung der Wanddicken der verwendeten Rohre. Am Anfang, direkt hinter den Druckerzeugern (Pumpen bzw. Verdichter), die das Transportgut durch die Leitung drücken, tritt typischerweise der höchste Druck auf, also ist hier im Normalfall die größte Wanddicke notwendig. Zum Ende der Leitung hin kann man die Wanddicke meist verringern, was nicht zuletzt ein Kostenfaktor ist. Aber auch hier muss die etwaige Druckstoßbelastung durch zufahrende Schieber o. ä. beachtet werden. Dies bedingt also zusätzliche Verstärkungen in der Nähe solcher Installationen, bei Pumpstationen, aber auch in stärkeren Krümmungen. Bei Pipelines, die starke Höhenunterschiede (z. B. in den Alpen) aufweisen, muss ebenfalls die Wandstärke entsprechend erhöht werden.
Im Betrieb muss man einerseits kontinuierlich den Zustand der Leitung selbst überwachen, also vor allem Korrosion in jeder Form und an jedem Einzelelement, andererseits die genannten externen Risiken:
Rund 80 % aller in deutschen Erdölraffinerien eingesetzten Rohölmengen werden durch Rohöl-Fernleitungen transportiert. Daneben dienen Fernleitungen auch dem Transport von Halbfertig- und Fertigprodukten (Produktenleitungen) zwischen den Raffineriezentren. Dabei können auch unterschiedliche Mineralölprodukte nacheinander durch dieselbe Pipeline geschickt werden, wobei der Ausschuss durch Vermischung sehr gering bleibt. Das Rohölfernleitungsnetz in Deutschland hat eine Gesamtlänge von 2400 km.
Für Deutschland wichtige Pipelines:
(*) Produktenleitung
Wichtige Erdgas-Pipelines in Deutschland:
Weitere für Deutschland wichtige Erdgas-Pipelines:
Ein wichtiges Pipelineprojekt in Deutschland ist der Aufbau eines Netzes von Produktenleitungen für Ethen von Rotterdam über Antwerpen in den Raum Köln und weiter in den Emscher-Lippe-Raum. Die Landesregierungen von Niedersachsen und Schleswig-Holstein unterstützten eine Ethylen-Pipeline vom Ruhrgebiet an die deutsche Küste.
Gleichzeitig sollen die nördlich und südlich der Elbe gelegenen Industriestandorte Brunsbüttel und Stade mit einer 54 Kilometer langen Chemie- und Gas-Pipeline verbunden werden. Schleswig-Holstein und Niedersachsen wollen mit der Pipeline die Rohstoffversorgung der Chemieunternehmen an der Küste und damit die Absatzmöglichkeiten für ihre Produkte im deutschen und europäischen Raum verbessern. Die geplante Verbindung ist zugleich ein Element im Chem-Coast-Projekt des Verbands der Chemischen Industrie (VCI). In Stade besteht Anschluss an eine Ethen-Pipeline nach Böhlen in Sachsen. Darüber hinaus ist eine weitere Verbindung von Stade über Wilhelmshaven über Marl nach Gelsenkirchen vorgesehen, wo jeweils große chemische Fabriken bestehen.
Für die Treibstoffversorgung von militärischen Einrichtungen der NATO besteht in Mitteleuropa das Pipelinenetz Central Europe Pipeline System (CEPS). Der 2.800 km lange deutsche Teil dieses Netzes wird in Friedenszeiten durch die Fernleitungs-Betriebsgesellschaft mbH (FBG) in Bad Godesberg betrieben. Befördert wird dabei raffinierter Treibstoff, und kein Rohöl.
siehe CO-Pipeline der Bayer AG
In Österreichs Energiewirtschaft spielen Pipelines — sowohl zum Transport von Erdgas als auch zum Transport von Erdöl — eine wichtige Rolle. Österreich dient auch als wichtiges Transitland.
Die Erdölimporte erfolgen über die Transalpine Ölleitung (TAL), die im Hafen von Triest ihren Ausgang hat und durch Kärnten und Tirol bei Kufstein Deutschland erreicht, wo sie noch bis Ingolstadt führt. Kurz nach der italienisch-österreichischen Grenze bei Arnoldstein zweigt von ihr im oberkärntner Würmlach, bei Kötschach-Mauthen, wo sich auch ein Tanklager befindet, die Adria-Wien Pipeline (AWP) ab, welche zur größten Binnenraffinerie der Welt in Schwechat führt. Diese Raffinerie ist die einzige Österreichs, abgesehen von Kleinanlagen. Die Leitung hat eine Länge von 420 km und überwindet mittels mehrerer Pumpstationen und Tunnel einen Höhenunterschied von 950 m. Über Koralpe und Wechsel pumpt sie 7,5 Millionen Tonnen nach Schwechat zur OMV-Raffinerie. Die Adria-Wien-Pipeline wurde 1970 in Betrieb genommen.
Die Gesamtlänge der Erdölpipelines in Österreich beträgt 663 Kilometer.
Durch Österreich verlaufen fünf große Erdgaspipelines (siehe Grafik):
Der Knotenpunkt für die wichtigsten Erdgaspipelines in Österreich ist das niederösterreichische Baumgarten an der March, wo seit 1959, als die Förderstelle Zwerndorf erschlossen wurde, aus Osten (hauptsächlich Russland) stammendes Erdgas für den Inlandsverbrauch sowie nach Italien, Slowenien, Kroatien, Deutschland, Frankreich und Ungarn abgezweigt wird. Die Gesamtlänge der Erdgaspipelines in Österreich beträgt 2.722 Kilometer. Derzeit ist die Nabucco-Pipeline in der Entwicklungsphase, welche zwischen 2010 und 2013 gebaut werden soll und das Verdichterzentrum Baumgarten bei Wien mit Gasquellen aus der Kaspischen Region (Aserbaidschan, Turkmenistan, Kazakhstan etc.) verbinden wird. Dieses 3.200 km lange Pipelineprojekt ist ein prioritäres Infrastrukturvorhaben der Europäischen Union. Als Alternative zur Nabucco-Pipeline wird die derzeit von Gazprom und Eni geplante Pipeline South Stream gehandelt.
Die Schweiz ist neben zahlreichen Gaspipelines durch zwei noch genutzte und eine stillgelegte Ölpipeline erschlossen. Eine führt von Genua durch den Tunnel am Grossen Sankt Bernhard zur Raffinerie Collombey, die andere durch den Neuenburger-Jura nach Cornaux. Es bestehen Pläne, die über den San-Bernardino-Pass führende Pipeline im Rheintal für Erdgas umzunutzen.
Prinzipiell kann jede Flüssigkeit und jedes Gas, das chemisch stabil ist, durch Pipelines geschickt werden.
Längere Wasserleitungen führen z. B. Trinkwasser vom Mangfalltal und Loisachtal nach München. Als Tunnel durch ein Mittelgebirge verläuft der Albstollen der Bodensee-Wasserversorgung. In Saudi-Arabien transportieren lange Pipelines Wasser von Meerwasserentsalzungsanlagen zu den Großstädten im Landesinneren.
Historisch wurde Sole in Soleleitungen von der Solequelle zur Saline geleitet, wenn z. B. vor Ort nicht genügend Brennstoff vorhanden war. Ein berühmtes Beispiel ist die 17 km lange Soleleitung von den Brunnen in Salins-les-Bains zu den königlichen Salinen in Arc-et-Senans nahe dem Wald von Chaux in Frankreich.
In der Schalke-Arena sind die verschiedenen Ausschankpunkte über eine fünf Kilometer lange Bierpipeline miteinander verbunden. Bei der Alpirsbacher Brauerei in Alpirsbach sind die Abfüllanlage und die Brauerei durch eine Bierpipeline miteinander verbunden. Auch die Tucherbrauerei in Nürnberg hat eine Bierpipeline zwischen ihrem Werk und einem Lager errichtet. Die Brauerei Oettinger im bayerischen Oettingen hat eine Bierpipeline zwischen ihrer Produktionsstätte innerhalb und ihrer Abfüllanlage vor den Toren der Stadt.
In Bad Schwartau wird seit 1984 eine rund 1580 Meter lange „Moorpipeline“ zum Transport des für Moorbäder benötigten Moores zwischen der Abbaustelle des Moores und dem Kurmittelzentrum betrieben.
Die erste Ölpipeline der Geschichte, die sog. Tidewater-Pipeline, wurde am 28. Mai 1879 durch die Tidewater Company unter Führung von Byron Benson in Betrieb genommen. Sie war ca. 255 km lang und 15 cm dick und führte von Pittsburgh (in Pennsylvania) nach Williamsport bei New York.
Hintergrund dieser Entwicklung war der von den mit dem Ölmagnaten John D. Rockefeller verbundenen Eisenbahnen doch recht hohe Transportpreis für Öl. Um die 1870er Jahre gab es einen ersten Ölboom für Öllampen, der neben Rockefellers Standard-Oil-Raffinerien auch weitere unabhängige Raffinerien auf den Markt brachte. Durch den deutlich geringeren Transportpreis der Pipeline konnten Benson und die mit ihm verbündeten unabhängigen Partner noch eine Zeitlang dem wirtschaftlichen Druck von Standard Oil entgegenstehen.
Wiktionary: Pipeline – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
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