Lagertanks für Mineralöle können ein Fassungsvermögen von mehr als 50 Millionen Litern besitzen. Da reicht eine Temperaturveränderung von wenigen zehntel Grad Celsius innerhalb der Flüssigkeit, um ihr Volumen um tausende Liter zu verändern. Beim Handel mit großen Mengen spielt die exakte Bestimmung der mittleren repräsentativen Flüssigkeitstemperatur innerhalb des Tanks daher eine wichtige Rolle. Auf der Grundlage umfangreicher Experimente an einem realen Tank in Kombination mit mathematischen Simulationen kann die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) nun erstmals fundierte Empfehlungen aussprechen, wie die mittlere Temperatur zu bestimmen ist.
Insgesamt acht Partner – neben der PTB und Eichbehörden auch Messgerätehersteller, Tanklagerbetreiber und die Technische Universität Hamburg-Harburg – haben sich im Zeitraum von insgesamt zwei Jahren im Rahmen einer wissenschaftlichen Kooperation mit den Fragen einer zuverlässigen Temperaturmessung in Mineralöl-Lagertanks befasst. Ziel war es, Empfehlungen für die dringend erforderliche Verbesserung der entsprechenden nationalen und internationalen Regelungen auf diesem Gebiet zu erarbeiten, insbesondere unter den speziellen Gesichtspunkten des gesetzlichen Messwesens.
Für die experimentellen Untersuchungen, die aus praktischen Gründen allerdings nicht mit Mineralöl, sondern mit Wasser durchgeführt wurden, stand ein Tank mit einem Gesamtfassungsvermögen von 2440 m³ (Durchmesser 14,9 m, Höhe 14 m) auf dem Gelände des Ölhafens Hamburg zur Verfügung. 13 Temperaturmessketten, bestehend aus bis zu zehn vertikal angeordneten Temperatursensoren, wurden gleichmäßig verteilt im Tank installiert, sodass die aktuelle Temperatur an 123 Stellen innerhalb des Tankinnenraums gemessen werden konnte. Die Experimente erstreckten sich über einen Zeitraum von 16 Monaten mit einer Messdatenabfrage im 10-Minuten-Abstand.
Die umfangreichen Messdaten, in Verbindung mit aufwändigen Simulationsrechnungen, erlauben es erstmals, die mittlere Flüssigkeitstemperatur in einem großen Lagertank mit sehr kleiner Messunsicherheit zu bestimmen und hieraus geeignete Randbedingungen für praktische Messungen abzuleiten, bei denen deutlich weniger Temperatursensoren zum Einsatz kommen. Dies ermöglicht zukünftig eine noch bessere Umwertung der gemessenen Flüssigkeitsvolumina, d. h. eine noch genauere Umrechnung der gemessenen Volumina von der mittleren Messtemperatur im Lagertank auf eine gesetzlich festgelegte Referenztemperatur, die für Mineral- und Heizöl beispielsweise 15 Grad Celsius beträgt. Die Ergebnisse der Messungen und Simulationsrechnungen erlauben auch die Übertragung auf andere Flüssigkeiten, andere Witterungsbedingungen und spezielle Füllvorgänge bei großen Lagertanks.
(Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), 17.07.2014 – AKR)
