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Normkubikmeter

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

10.11.2021

Letztes Update

10.11.2021

Normkubikmeter – Definition, Formel zur Berechnung und beispielhafte Gase

Inhalt des Wiki-Artikels

Der Normkubikmeter ist eine Maßeinheit, die zur Angabe von Gasmengen verwendet wird. Was ein Normkubikmeter ist, definiert die Norm DIN 1343. Demnach ist ein Normkubikmeter die Menge eines Gases, die bei Standarddruck und -temperatur in dem Volumen eines Kubikmeters (m³) enthalten ist. Als physikalischer Normzustand gelten ein Standarddruck von 1,01325 bar und eine Standardtemperatur von 0 °C beziehungsweise 273,15 Kelvin (K).

Normkubikmeter und Betriebskubikmeter

Vom Normkubikmeter ist der Betriebskubikmeter zu unterscheiden. Der Normkubikmeter ist eine Volumenmaßeinheit, die in der Gas-, Pneumatik- und Verfahrenstechnik genutzt wird, um Gasmengen unter unterschiedlichen Drücken und Temperaturen zu vergleichen. Mit Hilfe einer Formel werden die Gasmengen auf den gleichen Normzustand umgerechnet.

Dagegen wird die unter Betriebsbedingungen tatsächlich vorliegende Gasmenge in der Einheit Betriebskubikmeter angegeben. Im Vergleich zum Normzustand ändern sich unter Betriebsbedingungen entscheidende Parameter, wie zum Beispiel die Dichte und die dynamische Viskosität.

Formel zur Berechnung des Normvolumens

Während sich bei Flüssigkeiten das Volumen mit dem Druck kaum ändert, bringt eine Druckveränderung bei Gasen eine deutliche Änderung des Volumens mit sich. Die Angabe eines Volumens allein ist bei Gasmengen deshalb nicht ausreichend. Stattdessen kann die Gasmasse angegeben werden, die im Gegensatz zum Volumen konstant bleibt.

Wer das Betriebsvolumen eines Gases ins Normvolumen umrechnen will, braucht dafür die entsprechende Formel sowie die Druck- und Temperaturwerte im Betriebszustand. Die Formel für das Umrechnen in Normkubikmeter (Vn) erfordert die folgenden Parameter:

  • Betriebskubikmeter (V)
  • Betriebsdruck (p)
  • Betriebstemperatur (T)
  • Standarddruck (pn)
  • Standardtemperatur (Tn)

In dieser Formel zur Berechnung des Normkubikmeters wird die Temperatur in Kelvin angegeben. Der Kubikmeter im Normzustand wird mit m³ i. N. abgekürzt. Andere Abkürzungen wie Nm3 und nm³, die manchmal verwendet werden, sind unzulässig. Mit der folgenden Gleichung lässt sich der Normkubikmeter von Edelgasen und näherungsweise auch für Luft berechnen:

Nicht anwendbar ist die Formel bei Gasen wie Carbonsäuren, da sie bei diesen zu falschen Ergebnissen führen würde. In diesen Fällen muss eine Gleichung zum Einsatz kommen, die weitere Parameter berücksichtigt.

Beispiele für die Masse von Gasen pro Normkubikmeter

Verschiedene Gase haben unterschiedlich viel Masse pro Normkubikmeter. Während Volumenangaben immer unter Berücksichtigung des Drucks erfolgen, kann die Masse des Gases über das Normvolumen eindeutig quantifiziert werden. Ein Normkubikmeter eines Gases ist die stoffliche Gasmenge, die im Normzustand einen Kubikmeter ausfüllt und in Mol oder Kilogramm (kg) angegeben wird. Die nachstehende Tabelle enthält Beispiele für die Masse, die verschiedene Gasarten pro Normkubikmeter aufweisen:

Gas

Masse in kg

Luft

1,293

Wasserstoff

0,0899

Methan

0,717

Stickstoff

1,250

Kohlenstoffdioxid

1,98

 

Milliarden Normkubikmeter Erdgas speichern

Für Luft, Wasserstoff und andere Gase lässt sich der Normkubikmeter berechnen, auch für Erdgas. Die im Auftrag des Umweltbundesamtes erstellte „Roadmap Gas für die Energiewende – Nachhaltiger Klimabeitrag des Gassektors“ aus dem Jahr 2019 enthält Daten zum deutschen Gasnetz und den Speichermöglichkeiten für Erdgas. Den Angaben zufolge hat das Erdgasnetz in Deutschland eine Leitungslänge von rund 505 000 Kilometern, davon liegen 123 000 Kilometer im Hochdruckbereich. 2015 waren 51 Untertage-Erdgasspeicher in Betrieb, in denen 24,1 Milliarden Normkubikmeter Erdgas gespeichert wurden.

Wasserstoff als Energieträger

Wasserstoff ist ein Energieträger, der bislang aber nur marginal genutzt wird. Laut eines Berichts des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbands (DWV) belief sich das Produktionsvolumen 2015 auf 20 Milliarden Normkubikmeter, vor allem in der chemischen Industrie und in Raffinerien kommt Wasserstoff zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Wasserstoff, zu dessen Herstellung etwa zur Hälfte Erdgas und Schweröl verwendet wird. Grüner Wasserstoff ist bislang nicht marktfähig, wird aber von der Bundesregierung in Deutschland gefördert. Bei Wasserstoff handelt es sich um ein farbloses Gas, dem je nach seiner Herkunft eine Farbe zugeordnet wird. Diese verschiedenen Arten gibt es:

  • Grauer Wasserstoff: aus fossilen Brennstoffen hergestellt
  • Blauer Wasserstoff: grauer Wasserstoff, bei dessen Gewinnung jedoch CO2 abgeschieden und gespeichert wird
  • Grüner Wasserstoff: durch Elektrolyse von Wasser erzeugt
  • Türkiser Wasserstoff: per thermischer Spaltung aus Methan gewonnen

Wasserstoff kann in vielen Bereichen zum Einsatz kommen, zum Beispiel in der Industrie, um Brennöfen zu befeuern, im Verkehrssektor als Treibstoff und auch bei der Wärmeversorgung, indem er ins bereits bestehende Gasnetz eingespeist wird. Ein Anteil von drei bis zehn Prozent Wasserstoff im Gasnetz ist heute schon möglich und Steigerungspotenzial vorhanden.

Ein Land, das für die Zukunft auf Wasserstoff setzt, ist Japan. Bereits 2016 hat es die nationale „Basic Hydrogen Strategy“ verabschiedet. Bis 2030 soll der inländische Wasserstoffmarkt um mehr als das Fünfzigfache wachsen. Zusammen mit Partnern hat das japanische Unternehmen Kawasaki Heavy Industries ein Projekt initiiert, um Wasserstoff aus Braunkohle in Australien zu gewinnen. Doch auch der Kauf von Wasserstoff aus Norwegen wäre möglich, dort soll der Wasserstoff auf Basis von Windenergie hergestellt werden. Für die geplante Versorgung müsste Japan Wasserstoff importieren, um den Bedarf zu decken. Aber auch in Japan selbst wird Wasserstoff erzeugt. Das Fukushima Hydrogen Energy Research Field ist die bislang größte Anlage auf der Welt zur Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien.

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