Increasing the efficiency of Austrian gas distribution : best practice examples and derivation of optimization measures

Abstract

Ein wesentlicher Bestandteil der österreichischen Energieinfrastruktur ist die Verteilung von Erdgas. Im Laufe der Geschichte hat das österreichische Gasnetz viele Veränderungen durchgemacht. Es werden kontinuierlich neue Methoden entwickelt, um das Netz zu optimieren. Heute ist das österreichische Gasnetz eines der modernsten in Europa und aufgrund der geographischen Lage auch eine wichtige Drehscheibe für die Verteilung von Gas. Österreichische Vereinigung für das Gas- und Wasserfach (ÖVGW) ist zu Erkenntnis gelungen, dass ein Optimierungspotential des bestehenden Netzes existiert. Die Effizienz des Gasverteilungsnetzes muss verbessert werden, um die Kosten zu senken, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Das Ziel dieser Diplomarbeit liegt darin, das österreichische Gasnetz mittels einer Literaturrecherche im internationalen Umfeld zu optimieren. In dieser wissenschaftlichen Arbeit werden die Best-Practice-Beispiele und Optimierungsstrategien für die Gasverteilung in Österreich gründlich analysiert. Dabei soll das bestehende Gasnetz analysiert werden und die Verbesserungsvorschläge hergeleitet werden. Zuerst werden die Verbesserungspotentiale des bestehenden Netzes identifiziert und die Beispiele aus dem internationalen Umfeld zusammengefasst. Laut der Studie können Smart-Grid-Technologien wie Fernüberwachungs- und -steuerungssysteme die Effektivität von Gasverteilungsnetzen erheblich steigern. Durch die Nutzung von Biogas und anderen erneuerbaren Energiequellen kann eine nachhaltigere Energiezukunft entwickelt und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert werden. Diese wissenschaftliche Arbeit diskutiert auch eine Reihe möglicher Hindernisse für die Anwendung von Optimierungsstrategien, einschließlich rechtlicher Rahmenbedingungen und technischer Einschränkungen. Die Arbeit beinhaltet auch eine Liste vorgeschlagener Maßnahmen zur Verbesserung der Gasverteilung in Österreich, einschließlich der Implementierung von Smart-Grid-Technologien, der Erstellung einer Strategie für erneuerbare Energien und der Annahme von gesetzlichen Rahmenbedingungen zur Unterstützung von Innovationen und finanziellen Investitionen in die Gasverteilungsinfrastruktur. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben erhebliche Implikationen für die Betreiber von Gasverteilungssystemen, für Entscheidungsträger und andere interessierte Parteien. Sie trägt auch bei bei den laufenden Bemühungen zur Steigerung der Effektivität und Nachhaltigkeit des österreichischen Gasverteilungsnetzes. Anschließend werden thermodynamische Berechnungen und Simulationen durchgeführt, um den Einfluss der einzelnen Verbesserungsmaßnahmen im österreichischen Gasnetz abzubilden. Ein Verbesserungspotential bei den bestehenden Biogasanlagen wird auch vorgestellt. Mittels einer Simulation wird ein Tool erstellt, welches die optimale Anschlussstelle jeder Biogasanlage bestimmt. Aus den oben genannten Maßnahmen wird eine Handlungsempfehlung für den österreichischen Gastransport abgeleitet.

An essential part of Austria's energy infrastructure is the distribution of natural gas. Throughout history, the Austrian gas grid has undergone many changes. To optimize the gas grid new methods are developed continuously. Today, the Austrian gas grid is one of the most modern in Europe and due to its geographical location also an important hub for the distribution of gas. The Austrian Association for the Gas and Water Industry (ÖVGW) has realized that there is potential for optimizing the existing gas grid. The efficiency of the gas distribution network needs to be improved to lower costs, boost reliability, and achieve sustainability objectives. The target of this scientific work is to optimize the Austrian gas grid using literature research in an international environment. The best practice examples and optimization strategies for gas distribution in Austria are thoroughly analysed in this scientific work. The existing gas grid is analysed and the suggestions for improvement are derived. Initially, the improvement potential of the existing gas grid is identified and the examples from the international environment are summarised. This thesis looks at successful case studies from other nations and assesses the Austrian gas distribution network as it stands today. According to the research, smart grid technologies like remote monitoring and control systems can significantly increase the effectiveness of gas distribution networks. A more sustainable energy future can be developed and the reliance on fossil fuels reduced by using biogas and other renewable energy sources. This scientific work also outlines several possible barriers to the application of optimization strategies, including legal frameworks and technical constraints. The thesis concludes with a list of suggested actions for improving gas distribution in Austria, including the implementation of smart grid technologies, the creation of a strategy for renewable energy and the adoption of legislative frameworks to support innovation and financial investment in gas distribution infrastructure. The results of this work have significant implications for those who operate gas distribution systems, for decisionmakers and other interested parties. They can also help with ongoing efforts to increase the effectiveness and sustainability of Austria's gas distribution network. Subsequently, thermodynamic calculations and simulations are carried out to depict the influence of the individual improvement measures to the Austrian gas grid. A potential for improvement is also discovered in biogas plants. Using a simulation, a tool is created, which determines the optimum connection point for each biogas plant. A recommendation for action for Austrian gas transport is derived from the above measures.