⛽ Brennwert, Heizwert, Dichte, relative Dichte und Wobbeindizes von Erdgas und anderen Brenngasen — Berechnung aus der Zusammensetzung in Stoffmengenanteilen; PN-EN ISO 6976:2016-11

Petrochemie PN-EN ISO 6976

Übersicht

WAS DIE NORM BESCHREIBT. Anwendungsbereich laut PKN-Karte von PN-EN ISO 6976:2016-11 (polnische Fassung), Hauptteil vollständig (unsere Übersetzung): „Dieses Dokument gibt Verfahren zur Berechnung des Heizwerts, des Brennwerts, der Dichte, der relativen Dichte, des oberen und des unteren Wobbeindex von Erdgasen, Erdgasaustauschgasen und anderen Brenngasen an, wenn die Zusammensetzung des Gases in Stoffmengenanteilen bekannt ist. Diese Verfahren geben Wege zur Berechnung der Eigenschaften von Gasgemischen bei allgemein verwendeten Bezugsbedingungen an. Die Stoffmengenanteile ergeben definitionsgemäß in der Summe eins. Hinweise zur Erfüllung dieser Anforderung mittels chromatographischer Analyse sind in ISO 6974-1 und ISO 6974-2 verfügbar. Die Berechnungsverfahren erfordern Werte verschiedener physikalischer Eigenschaften der reinen Komponenten; diese Werte sind zusammen mit den zugehörigen Unsicherheiten in Tabellen angegeben, und ihre Quellen sind genannt. Angegeben sind Verfahren zur Schätzung der Standardunsicherheiten der berechneten Eigenschaften. Die Verfahren zur Berechnung der Eigenschaftswerte auf Grundlage der in Stoffmengen-, Massen- oder Volumenanteilen ausgedrückten Zusammensetzung gelten für jedes Erdgas, Erdgasaustauschgas oder jeden anderen brennbaren Brennstoff, der üblicherweise in der Gasphase vorliegt, mit der Ausnahme, dass für Eigenschaften auf Grundlage der in Volumenanteilen ausgedrückten Zusammensetzung das Verfahren auf Gemische beschränkt ist, deren Realgasfaktor bei Bezugsbedingungen größer als 0,9 ist. Beispielrechnungen für die empfohlenen Berechnungsverfahren sind in Anhang D angegeben.“ Weiter zitiert die Karte die Anmerkungen 1–5 zum Anwendungsbereich der Norm: Synonyme der Begriffe (z. B. „heating value“ für „calorific value“, „Wobbe number“ für „Wobbe index“), keine ausdrücklichen Grenzen der Zusammensetzung (eine mittelbare Grenze setzt die Bedingung eines Realgasfaktors größer als 0,9), Berechnung meist für trockenes Gas mit gesonderter Berücksichtigung des Wasserdampfs (ISO/TR 29922), Zuordnung der Isomere von Kohlenwasserstoffen mit 7 und mehr Kohlenstoffatomen zum „n-“-Isomer sowie Pseudokomponenten (z. B. die Gruppen C6+ oder C7+, außerdem „spectator water“ und nicht brennbarer Schwefelwasserstoff, denen eine Verbrennungsenthalpie von null zugeordnet wird). Den Inhalt des Verfahrens lesen wir im Leseauszug von ISO 6976:2016 vom Deckblatt bis Abschnitt 8.1 mit Inhaltsverzeichnis.

NACH DEM TEXT VON ISO 6976:2016 (Vorwort, Einleitung, Abschnitte 1–8.1). Die Norm wurde von ISO/TC 193 „Natural gas“, Unterkomitee SC 1 „Analysis of natural gas“, erarbeitet; die dritte Ausgabe (2016-08-15) ersetzte die zweite (ISO 6976:1995). Einleitung: Bei der Übergabe von Gas zwischen Parteien werden sowohl die Menge als auch die Beschaffenheit des Gases benötigt; nach der Ausgabe 2016 berechnete Werte unterscheiden sich von den nach der Ausgabe 1995 berechneten nur sehr wenig, aber die Umstellung kostet (die Software der Geräte muss aktualisiert werden), verändert die erfasste und abgerechnete Energie geringfügig und kann, unkritisch umgesetzt — z. B. am Eingang eines Transportnetzes, aber nicht am Ausgang —, ein kostspieliges Ungleichgewicht der Abrechnungen verursachen; auch handelsrechtliche, vertragliche, regulatorische und gesetzliche Verpflichtungen sind zu berücksichtigen, daher kann es angebracht sein, eine Folgenabschätzung durchzuführen und einen Umstellungstermin zu vereinbaren. Verweisungen (2): ISO 6974-1 und ISO 6974-2 (Zusammensetzung und ihre Unsicherheit aus der Gaschromatographie) sowie ISO 14912:2003 (Umrechnung von Daten zur Zusammensetzung von Gasgemischen). Begriffe (3): Brennwert — Wärme bei vollständiger Verbrennung einer bestimmten Gasmenge in Sauerstoff bei konstantem Druck p1, nachdem alle Produkte auf die Temperatur t1 der Ausgangsstoffe gebracht wurden, mit kondensiertem Wasser; Heizwert — dasselbe, aber mit allen Produkten im gasförmigen Zustand; relative Dichte — Dichte des Gases geteilt durch die Dichte trockener Luft der Bezugszusammensetzung bei denselben Bedingungen (als ideal oder real); oberer und unterer Wobbeindex — Brenn- oder Heizwert auf Volumenbasis geteilt durch die Wurzel der relativen Dichte, wobei „Wobbeindex“ allein üblicherweise den oberen bezeichnet; Realgasfaktor — tatsächliches Volumen geteilt durch das aus der Zustandsgleichung des idealen Gases berechnete Volumen; die Bezugsbedingungen der Verbrennung (t1, p1) und der Volumenmessung (t2, p2) müssen nicht gleich sein, und weltweit werden viele Sätze davon verwendet; 15,55 °C bedeutet 60 °F, und 101,325 kPa wird gleich 14,696 psi gesetzt. Grundsätze (5): Der Brennwert des Gemischs auf molarer Basis ist die Summe der tabellierten Idealgaswerte der einzelnen Komponenten, gewichtet mit ihren Stoffmengenanteilen; daraus werden der Heizwert sowie die Werte auf Massen- und Volumenbasis berechnet; Dichte und relative Dichte — aus der mit den Stoffmengenanteilen gewichteten mittleren molaren Masse; für das reale Gas wird eine Volumenkorrektur (Realgasfaktor) angewendet, und die Enthalpiekorrektur wurde als vernachlässigbar klein befunden (ISO/TR 29922), daher werden die Realgaswerte auf molarer und Massenbasis den Idealgaswerten gleichgesetzt; Unsicherheiten werden nach GUM berechnet, unter Berücksichtigung der Korrelationen zwischen den Stoffmengenanteilen und zwischen den molaren Massen der Komponenten (Formeln in Anhang B); die Datentabellen stehen in Abschnitt 12, Hilfsdaten in Anhang A, Beispiele in Anhang D. Verbrennungsenthalpien (6.1) sind für die Temperaturen t1 = 25 °C, 20 °C, 15,55 °C (60 °F), 15 °C (59 °F) und 0 °C angegeben. Der Realgasfaktor (6.2), benötigt für alle Werte auf Volumenbasis sowie für Dichte, relative Dichte und Wobbeindex, wird nach Formel (1) mit den Summationsfaktoren aus Tabelle 2 berechnet, gültig für 90 < p2/kPa < 110 bei p0 = 101,325 kPa; mit derselben Formel erhält man keine akzeptablen Werte für reinen Wasserstoff, Helium und Neon (Z > 1) und für Komponenten, die unter den Messbedingungen keine Gase sind. Formeln (7.1–8.1): Brennwert auf molarer Basis (Hc)G = Σ xj·[(Hc)G°]j; Heizwert (Hc)N = (Hc)G − Σ xj·(bj/2)·L°(t1), wobei bj die Anzahl der Wasserstoffatome im Molekül der Komponente und L°(t1) die Standardverdampfungsenthalpie des Wassers ist; Brennwert auf Massenbasis — der molare Wert geteilt durch die molare Masse des Gemischs M = Σ xj·Mj.

STATUS (Stand 08.10.2026). PKN-Karten von PN-EN ISO 6976:2016-11 — polnische Fassung (Veröffentlichung 03-06-2019, 64 Seiten) und englische Fassung (Veröffentlichung 08-11-2016, 70 Seiten), beide ohne Vermerk der Zurückziehung: Titel „Erdgas -- Berechnung der kalorischen Werte, der Dichte, der relativen Dichte und des Wobbeindex aus der Zusammensetzung“ (unsere Übersetzung), Preisgruppe V, Sektor Maschinenbau und Technik, KT 277/PK 1 Messung und Qualitätsbewertung gasförmiger Brennstoffe, „Führt ein: EN ISO 6976:2016 [IDT], ISO 6976:2016 [IDT]“, „Ersetzt: PN-EN ISO 6976:2008 - polnische Fassung“, ICS 75.060. PN-EN ISO 6976:2008 (polnische Fassung, Veröffentlichung 28-01-2008), die EN ISO 6976:2005 einführte, also ISO 6976:1995 mit den Berichtigungen Cor 1:1997, Cor 2:1997 und Cor 3:1999, trägt den Vermerk „Zurückgezogen und ersetzt durch PN-EN ISO 6976:2016-11 - englische Fassung“ und das Zurückziehungsdatum 08-11-2016. PKN-Suche, Suchbegriff „ISO 6976“ (08.10.2026): 6 Treffer, alle mit dieser Nummer; gültig sind nur die beiden Fassungen der Ausgabe 2016, zurückgezogen — PN-ISO 6976:2003, PN-EN ISO 6976:2008 und beide Fassungen von PN-EN ISO 6976:2005. Katalog evs.ee: ISO 6976:2016 gilt seit 04.08.2016, in der Historie ISO 6976:1995 mit Berichtigungen.

WIE VIELE LABORATORIEN UND IN WELCHER FORM (Kopie der Datenbank der Akkreditierungsumfänge und aktuelle PCA-Dokumente, gelesen am 08.10.2026). In der Datenbankkopie steht die Nummer in 27 Datensätzen bei 9 Laboratorien; in den aktuellen PCA-Dokumenten (Ausgaben vom 02.12.2024 bis 01.10.2026) kommt sie 24-mal bei denselben Laboratorien vor; keine dieser Positionen ist ausgesetzt (die Aussetzung eines Teils des Umfangs von AB 484 ab 30.07.2026 umfasst sie nicht). Schreibweisen: „PN-EN ISO 6976:2016-11“ — 8 Laboratorien (AB 081, AB 278, AB 300, AB 484, AB 511, AB 1220, AB 1228, AB 1780); AB 041 — „PN-EN ISO 6976:2008“, also die zurückgezogene, auf ISO 6976:1995 beruhende Ausgabe, in einer Position und „PN-EN ISO 6976“ ohne Jahr in zweien. Die Registerkarte „Laboratorien“ (Suchbegriff „PN-EN ISO 6976“) zeigt 8 Laboratorien und 22 Datensätze; sie zeigt AB 1220 nicht, dessen Eintrag in der Datenbank mit der Nummer des eigenen Verfahrens „PB/02 wyd. 17 z 01.07.2024“ beginnt (im PCA-Dokument betrifft dieses Verfahren die Bestimmung der Zusammensetzung und die Norm — Brennwert und Heizwert). Der Suchbegriff erfasst keine Normen mit anderer Nummer.

WAS DIE LABORATORIEN PRÜFEN (PCA-Dokumente). Alle Größen sind „berechnet“, auf Grundlage der Zusammensetzung: Heizwert — alle Laboratorien; Brennwert — alle außer AB 484; Dichte — AB 041, AB 081, AB 278, AB 300, AB 484, AB 511, AB 1228; relative Dichte — AB 041, AB 278, AB 300, AB 511, AB 1228, AB 1780; Wobbeindex — AB 041, AB 278 und AB 1228 (oberer und unterer), AB 300, AB 511, AB 1780. Gegenstand: Erdgas (AB 041, AB 278, AB 484, AB 511, AB 1220, AB 1228, AB 1780), Gasgemische (AB 041, AB 278, AB 1228), Raffineriegas und Biogas (AB 041), Kokereigas (AB 081, AB 300, AB 1220), Überschussgas, Energiegas und Grubengas sowie Biogas (AB 300), Gase aus technologischen Prozessen — Nachoxidations- und Kohlenwasserstoffgase — sowie Heizgas (AB 484), Konvertergas, Gichtgas und Mischgas (AB 1220). Die Zusammensetzung des Gases bestimmen die Laboratorien durch Gaschromatographie (Detektoren TCD und FID) nach anderen Dokumenten — z. B. PN-EN ISO 6974-1 (AB 511), PN-EN 27941 und ASTM D 1946 (AB 484) oder eigenen Verfahren.

WO EIN SCHEINBAR RICHTIGES ERGEBNIS LEICHT ENTSTEHT. Erstens — Bezugsbedingungen: Ein Wert ohne Angabe der Verbrennungstemperatur t1 sowie der Temperatur und des Drucks der Volumenmessung t2, p2 ist mehrdeutig; die Norm gibt Tabellen für fünf Verbrennungstemperaturen an, und die Bedingungen der Volumenmessung müssen nicht gleich den Verbrennungsbedingungen sein. Zweitens — Volumenbasis: Werte je Kubikmeter, Dichte, relative Dichte und Wobbeindizes erfordern eine Korrektur um den Realgasfaktor; die Volumenbasis ist auf Gemische mit einem Realgasfaktor größer als 0,9 bei Bezugsbedingungen beschränkt, und Formel (1) gilt für Drücke von 90–110 kPa. Die Beschreibung des Anwendungsbereichs auf der PKN-Karte spricht an dieser Stelle von der „in Volumenanteilen ausgedrückten Zusammensetzung“, der Text von ISO 6976:2016 dagegen von Eigenschaften auf Volumenbasis („properties on the volume basis“); die Eingangszusammensetzung liegt stets in Stoffmengenanteilen vor. Drittens — trockenes Gas: Üblicherweise werden die Eigenschaften des trockenen Gases berechnet und der Einfluss des Wasserdampfs gesondert berücksichtigt (Anmerkung 3, ISO/TR 29922). Viertens — Zusammensetzung: Die Stoffmengenanteile ergeben definitionsgemäß in der Summe eins (Hinweise in ISO 6974-1 und ISO 6974-2), Pseudokomponenten wie C6+ oder C7+ legt der Anwender selbst passend zur Anwendung fest, und die Unsicherheit der Zusammensetzung geht in die Unsicherheit des Ergebnisses ein (Abschnitt 11). Fünftens — Ausgabe: AB 041 nennt in einer Position PN-EN ISO 6976:2008, also ISO 6976:1995; laut Einleitung zur Ausgabe 2016 unterscheiden sich die Ergebnisse wenig, aber die Änderung berührt Energieabrechnungen und erfordert eine vereinbarte Umstellung. Sechstens — Industriegase: Der Anwendungsbereich umfasst „andere Brenngase“ bekannter Zusammensetzung und legt keine ausdrücklichen Grenzen der Zusammensetzung fest (Anmerkung 2), daher fallen Kokereigas, Gichtgas oder Konvertergas unter diese Formulierung; ob die Tabellen der Norm alle ihre Komponenten abdecken, geht aus dem gelesenen Auszug nicht hervor.

WAS WIR NICHT ANGEBEN. Die Abschnitte 8.2–12 und die Anhänge haben wir nicht: Formeln für den Heizwert auf Massenbasis, für die Volumenbasis, Dichte, relative Dichte und Wobbeindizes (Abschnitte 9–10), Verfahren zur Schätzung der Unsicherheit — analytisch, allgemein und als Rückfallverfahren (Abschnitt 11), Datentabellen der reinen Komponenten (Abschnitt 12), Hilfskonstanten, Unsicherheitsformeln und Beispielrechnungen (Anhänge A–D). Zahlenwerte aus den Tabellen GEBEN WIR NICHT AN.

Prinzip der Methode

Aus der Zusammensetzung des Gases in Stoffmengenanteilen (meist aus der chromatographischen Analyse) wird der Brennwert des Gemischs als Summe der tabellierten Werte der reinen Komponenten, gewichtet mit ihren Stoffmengenanteilen, berechnet und daraus der Heizwert, die Werte auf Massen- und Volumenbasis, die Dichte, die relative Dichte sowie der obere und untere Wobbeindex bei gewählten Bezugsbedingungen; für die Volumenbasis wird der Realgasfaktor des Gemischs angewendet (ISO 6976:2016, Abschnitte 5–8). Die Norm gibt auch Verfahren zur Schätzung der Unsicherheit der Ergebnisse nach GUM an. Die Norm selbst misst nichts — sie rechnet mit dem Ergebnis der Analyse der Zusammensetzung.

Anwendungen

• Erdgas — Brennwert, Heizwert, Dichte und Wobbeindizes rechnerisch; in den aktuellen Akkreditierungsumfängen 9 Laboratorien
• Biogas, Raffineriegas und Gasgemische (AB 041)
• Industriegase — Kokerei-, Gicht-, Konverter-, Misch-, Überschuss- und Grubengas sowie Prozessgase (AB 081, AB 300, AB 484, AB 1220)
• Energieabrechnung übergebenen Gases — Werte zusammen mit der Unsicherheit, bei vereinbarten Bezugsbedingungen

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 6976:2016-11 (wersja polska i wersja angielska; wprowadza EN ISO 6976:2016 [IDT] i ISO 6976:2016 [IDT])

Titel (PL)

Gaz ziemny — Obliczanie wartości kalorycznych, gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego na podstawie składu

Title (EN)

Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe indices from composition

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Zusammensetzung des Gases

   Die Zusammensetzung in Stoffmengenanteilen mit der Summe eins ermitteln (meist durch Gaschromatographie; Hinweise in ISO 6974-1 und ISO 6974-2); Pseudokomponenten, z. B. C6+, passend zur Anwendung festlegen (Anwendungsbereich, Anmerkungen 4–5).

2. Bezugsbedingungen

   Verbrennungstemperatur t1 (25, 20, 15,55, 15 oder 0 °C) sowie Temperatur und Druck der Volumenmessung t2, p2 festlegen (3.11–3.12, 6.1).

3. Werte auf molarer Basis

   Brennwert des Gemischs = Σ xj·[(Hc)G°]j; Heizwert = Brennwert − Σ xj·(bj/2)·L°(t1) (7.1–7.2).

4. Massen- und Volumenbasis

   Massenbasis: durch die molare Masse des Gemischs M = Σ xj·Mj teilen (8.1); Volumenbasis, Dichte, relative Dichte und Wobbeindizes — mit Korrektur um den Realgasfaktor nach Formel (1), nur wenn Z > 0,9 (6.2); die Formeln aus den Abschnitten 9–10 GEBEN WIR NICHT AN.

5. Unsicherheit

   Die Unsicherheit nach Abschnitt 11 und Anhang B schätzen, unter Berücksichtigung der Korrelationen zwischen den Stoffmengenanteilen (Abschnitt 5); die Formeln GEBEN WIR NICHT AN.

6. Ergebnis

   Die Werte zusammen mit den Bezugsbedingungen und der Ausgabe der Norm angeben; die Regeln für die Angabe der Ergebnisse (11.5) GEBEN WIR NICHT AN.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Das Verfahren selbst ist eine Berechnung; die Gefahren betreffen die Probenahme und Analyse brennbarer Gase — nach den Dokumenten und Anweisungen für diese Tätigkeiten
• FACHLICHER HINWEIS: Ein Ergebnis ohne Bezugsbedingungen ist mehrdeutig; die Volumenbasis nur für Gemische mit Z > 0,9; der Ausgabewechsel von 1995 auf 2016 ändert die Ergebnisse wenig, wirkt sich aber auf Energieabrechnungen aus

Häufige Fragen