Der Umbau hin zu einer Wasserstoffwirtschaft beschleunigt sich und wird immer sichtbarer. Wasserstoff wird vom Energieträger der Zukunft zum Energieträger der Gegenwart. Denn Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein, um erneuerbare Energien und Klimaschutz zu verbinden.
An vielen Stellen ist der Einsatz von Strom aus erneuerbaren Quellen möglich. Dort, wo der grüne Strom nicht eingesetzt werden kann, ist grüner Wasserstoff eine mögliche Lösung: beispielsweise bei der Düngemittelherstellung, wo er als Alternative für Erdgas genutzt wird, oder in der Stahlindustrie, wo er Kohle ersetzt. Für andere Anwendungen, dient Wasserstoff als Speicher- und Transportmedium für Energie.
Wasserstoff als Energiespeicher
Die erneuerbaren Energien sind auf dem Vormarsch – allen voran Windkraft und Solarenergie. Allerdings ist ihre Energieproduktion abhängig vom Wetter und die höchste Energienachfrage in Deutschland liegt in den Wintermonaten. Da sich der Strom nicht in großen Mengen speichern lässt, wird er zur Erzeugung von Wasserstoff mittels Elektrolyse eingesetzt. Denn Wasserstoff ist ein Energieträger, der sich gut speichern lässt. Eine Möglichkeit ist die Lagerung in unterirdischen Salzkavernen, eine Methode, die seit Längerem für Erdgas genutzt wird.
Lagerung in unterirdischen Kavernen
Im Vergleich zur oberirdischen Lagerung sind unterirdische Kavernen besonders sicher und sie bieten ein großes Lagerpotenzial. Laut Bundesregierung liegt allein das Potenzial in Niedersachsen für die Energiespeicherung von Wasserstoff in Salzkavernen bei etwa 300 Mrd. kWh. Die unterirdischen Hohlräume sind künstlich geschaffen, liegen sehr tief und besitzen einen sehr dichten Abschluss zum umliegenden Gestein – die Verluste des gespeicherten Wasserstoffs sind also sehr gering. Die vorhandenen Salzkavernen sind üblicherweise Resultat der Produktion von Salz und Soda und liegen in einer Tiefe von 500 bis 2500 m. Der Speicherdruck variiert je nach Tiefe und geologischen Gegebenheiten zwischen 50 und 200 bar.
Sicherheitsventile für Wasserstoff
Um die Kavernen und die angeschlossene Infrastruktur sicher zu betreiben, bietet Herose geeignete Sicherheitsventile an, die speziell für das Medium Wasserstoff konzipiert sind. Die Sicherheitsventile 06850 sind für einen Ansprechdruck zwischen 0,5 und 250 bar und eine sichere Abgabe von 5 t/h Wasserstoff bei 200 bar Druck ausgelegt. Für Anwendungen mit höherem Druck bis 550 bar hat das Unternehmen die Ventile 06810 im Programm. Für niedrigere Drücke zwischen 1 und 55 bar gibt es die Sicherheitsventile 06012, die zum Beispiel bei 4 bar 12 kg/h Wasserstoff abführen können. Für kritische Anwendungen bietet Herose die Sicherheitsventile 06383 an, die bereits bei 105 % des Ansprechdrucks vollständig öffnen, anstatt bei den üblichen 110 % – diese Ventile sind ebenfalls für Wasserstoffanwendungen erhältlich.
Lagerung und Transport in Kryotanks
Flüssiger Wasserstoff hat bei 200 bar nur ein Fünftel des Volumens von gasförmigem Wasserstoff. Die höchste Speicherdichte, bezogen auf das Volumen, erreicht man also bei einer Verflüssigung des Gases. Dazu ist ein Herunterkühlen auf -253 °C notwendig. Der flüssige Wasserstoff wird in sehr gut isolierten Kryotanks gelagert und auch transportiert. Durch die Volumenreduzierung eignen sich Flüssiggasspeicher gut für Transporte über große Distanzen, zum Beispiel für einen Seetransport auf Schiffen. Bei längeren Standzeiten im Tank lassen sich Abdampfverluste nicht vollständig vermeiden. Im Idealfall wird das Boil-off-Gas direkt als Energieträger genutzt.
Sicherheit bei Flüssigwasserstoff
Für die sichere Steuerung von Flüssigwasserstoffströmen bietet Herose Tiefsttemperatur-Durchgangsventile an. Mit einer Betriebstemperatur von bis zu -269 °C bewältigen sie problemlos die Temperaturen von flüssigem Wasserstoff: Die Ventile der Baureihe Fullx Typ 11C01 können durch ein intelligentes Baukastensystem exakt auf die Anforderungen der jeweiligen Wasserstoff-Infrastruktur konfiguriert werden. Die Fullx-Ventile haben viel zu bieten: eine variable Spindellänge, eine Vakuumummantelung zur Reduzierung von Wärmeverlusten, eine manuelle oder automatische Durchflusskontrolle, eine Drosselung des Durchflusses, eine Verhinderung des Rückflusses oder einen Faltenbalg, um das Austreten von Wasserstoff auf 10-9 zu reduzieren. Dieser Wert bedeutet, dass es theoretisch Millionen Jahre dauert bis 1 g des Gases austreten würde. Für den Einbau in Wasserstoffsysteme ermöglicht das Fullx verschiedene Optionen: gerade, winklig oder y-förmig – ein wirklich vielseitiges und leistungsstarkes Baukastensystem; es ist sogar für den Einbau kopfüber geeignet.
Vom Flüssigzustand zurück zum Gas
Wenn importierter flüssiger Wasserstoff in Europa ankommt, wird er wieder in den gasförmigen Zustand überführt, um in die Infrastruktur, die in der Regel für Gase ausgelegt ist, integriert zu werden. Viele Pipelines, die bisher für Erdgas genutzt werden, können zukünftig auch Wasserstoff transportieren. Beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand müssen die tiefe Temperatur von -253 °C und auch ein sehr hoher Druck gemeistert werden. Für diese Art von Anwendungen können die Hochdruck-Sicherheitsventile wie das Ventil 06850 eingesetzt werden. Es meistert Temperaturen von bis zu -269 ° C problemlos und ist sehr gut für die Kombination von extremen Bedingungen, wie ultratiefen Temperaturen und sehr hohen Drücken, geeignet.
Herose GmbH, Bad Oldesloe
Autor: Dr. Jurgen Louis
Business Development Manager Hydrogen,
Herose
Videostatement: Wasserstoffarmaturen
Wasserstoff stellt besondere Anforderungen an Armaturen. In seinem Statement auf prozesstechnik.tv erläutert Dr. Jurgen Louis, wie Herose diese in seinen Wasserstoffarmaturen umsetzt. Außerdem stellt er die Fullx-Kryo-Absperrventile vor. Über Link gelangen Sie direkt zum Video.
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