Bei Flüssigwasserstoff steht Sicherheit an erster Stelle

HEROSE bietet zuverlässige technologische Lösungen für die gesamte Wasserstoff-Wertschöpfungskette

Große Pläne werfen ihre Schatten voraus: Der Umbau zu einer Wasserstoffwirtschaft wird in Deutschland immer sichtbarer – zahlreiche Projekte sind in der Planung oder bereits in der Umsetzung. Bis zum Jahr 2030 wird der Bedarf an grünem Wasserstoff in Deutschland bei drei bis sechs Millionen Tonnen jährlich liegen. HEROSE hat seine Hausaufgaben gemacht und bietet für alle Bereiche der Wasserstoff-Wertschöpfungskette Produkte an.

Sicherheitsventile für Elektrolyseure Typ 06012, 06383, 06440, 06850
Ventile für flüssigen Wasserstoff Absperrarmatur Typ 11C01, 01272, 01741, Sicherheitsventil Typ 06383, 06440, 06800
Sicherheitsventile für komprimierten Wasserstoff Typ 06810, 06820, 06850

Energiewende mit Wasserstoff

Die Weichen sind gestellt, die Bundesregierung und die Europäische Kommission wollen Vorreiter bei der Nutzung von Wasserstoff sein, dabei wird grüner – also klimaneutraler – Wasserstoff im Vordergrund stehen. Die Produktion von grünem Wasserstoff soll in den nächsten Jahren ansteigen, sodass auf längere Sicht Wasserstoff in systemrelevanten Mengen hergestellt werden kann. Die Technologien dafür sind vorhanden, jetzt geht es darum, eine funktionierende Infrastruktur aufzubauen, damit Wasserstoff ein Kernelement der Energiewende werden kann. Obwohl Wasserstoff das häufigste und einfachste Element im Universum ist, kommt es hauptsächlich in chemischen Verbindungen vor. Wasser-stoff wird gewonnen, indem man Wasser (H2O) in Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H2) aufspaltet – geschieht diese Aufspaltung mithilfe von elektrischem Strom, spricht man von Elektrolyse. Kommt der Strom dafür aus Windkraft oder Sonnenenergie, erhält man „grünen Wasserstoff“.

Gewinnung per Elektrolyse

Bei der Elektrolyse werden vier Technologien unterschieden: Die alkalische Elektrolyse (AEL), die Proton-Exchange-Membran Elektrolyse (PEM), die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM) und die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL). Jede dieser Technologien arbeitet bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen. HEROSE bietet für Elektrolyseure jeder Größe die passenden Sicherheitsventile an.

Speicherung und Pipeline-Transport

Wasserstoff ist ein Energieträger, der sich gut speichern lässt. Eine Möglichkeit ist die Speicherung in Salzkavernen. Diese Methode der unterirdischen Speicherung in großen Höhlen wird seit Längerem für die Speicherung von Erdgas eingesetzt. Im Vergleich zur oberirdischen Lagerung sind unterirdische Kavernen besonders sicher und bieten ein großes Lagerpontenzial. Laut Bundesregierung liegt allein das Potenzial in Niedersachsen für die Energiespeicherung von Wasserstoff in Salzkavernen bei etwa 300 Milliarden Kilowattstunden. Eine erhebliche Menge – der Gesamtstromverbrauch in Deutschland lag 2021 bei 503 Milliarden Kilowattstunden. Die unterirdischen Hohlräume der Kavernen sind künstlich geschaffen, liegen sehr tief und besitzen einen sehr dichten Abschluss zum umliegenden Gestein.

Sicherheit für den Betrieb von Kavernen und Transportleitungen

Um die Kavernen und die angeschlossene Infrastruktur sicher zu betreiben, bietet HEROSE geeignete Sicherheitsventile an, die speziell für das Medium Wasserstoff ausgelegt sind. Für einen Ansprechdruck zwischen 0,5 und 250 bar und eine sichere Abgabe von 5 Tonnen Wasserstoff pro Stunde, bei 200 bar Druck, bietet HEROSE die Sicherheitsventile vom Typ 06850 an. Für Anwendungen mit höherem Druck bis 550 bar ist das Ventil vom Typ 06810 im Programm. Für niedrigere Drücke zwischen 1 und 55 bar gibt es das Sicherheitsventil Typ 06012, das zum Beispiel bei 4 bar 12 kg Wasserstoff pro Stunde abführen kann. Für kritische Anwendungen bietet HEROSE ein Sicherheitsventil, das bereits bei 105 Prozent des Ansprechdrucks vollständig öffnet, statt bei den üblichen 110 Prozent – dieses Ventil vom Typ 06383 ist ebenfalls für den Einsatz mit Wasserstoff erhältlich.

Viele vorhandene Gas-Pipelines sind auch zum Transport von Wasserstoff geeignet. Vor dem Zeitalter von Erdgas bestand das Produkt „Stadtgas“ zu rund 50 Prozent aus Wasserstoff, sodass viele Leitungen darauf ausgelegt waren, diesen Stoff zu transportieren. Zukünftig kann lokal produzierter Wasserstoff komprimiert und über diese Pipelines transportiert werden. Unsere Ventile ermöglichen den sicheren Betrieb dieser kleineren Anlagen.

Hohe Speicherdichte für lange Transportwege

Flüssiger Wasserstoff hat nur ein Fünftel des Volumens von gasförmigem Wasserstoff, der bei 250 bar komprimiert ist. Zur Verflüssigung ist ein Herunterkühlen auf -253 ° Celsius notwendig. Der Flüssigwasserstoff kann tiefkalt auch bei niedrigem Druck aufbewahrt werden. Der flüssige Wasserstoff wird in sehr gut isolierten Kryotanks gelagert und transportiert. Durch die Volumenreduzierung eignen sich Flüssiggasspeicher gut für Transporte über große Distanzen, zum Beispiel für einen Seetransport auf Schiffen.

Sicherheit bei Flüssigwasserstoff

Für die sichere Steuerung von Flüssigwasserstoffströmen bietet HEROSE Tiefsttemperatur-Durchgangsventile an. Mit einer Betriebstemperatur von bis zu -269 ° Celsius bewältigen diese Ventile problemlos die Temperaturen von flüssigem Wasserstoff: Das HEROSE FullX Typ 11C01 kann durch ein intelligentes Baukastensystem exakt auf die Anforderungen der jeweiligen Wasserstoff-Infrastruktur konfiguriert werden. Das FullX hat viel zu bieten: eine variable Spindellänge, Durchflusskontrolle von Hand oder automatisch, Drosselung des Durchflusses, Verhinderung des Rückflusses oder einen Faltenbalg, um das Austreten von Wasserstoff auf 10-9 zu reduzieren – sodass es Millionen Jahre dauert, bis 1 Gramm 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 Flüssigwasserstoff zurück zum Gas – nach dem Transport

Wenn importierter flüssiger Wasserstoff in Europa ankommt, wird er wieder verdampft, um ihn in die gasförmige Infrastruktur, zum Beispiel Pipelines, zu integrieren. Beim Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand müssen die tiefe Temperatur von -253 ° Celsius und auch ein sehr hoher Druck gemeistert werden. Für diese Art von Anwendungen können die Hochdruck-Sicherheitsventile wie das Ventil 06850 bei Temperaturen von bis zu -269 °Celsius eingesetzt werden. Dieses Ventil ist ideal für die Kombination extremer Bedingungen wie ultratiefe Temperaturen und sehr hoher Drücke.

Als sauberer Energieträger gefragt

Speziell in energieintensiven Industrien wie der Stahlherstellung wird nach klimaneutralen und zukunfts-fähigen Lösungen gesucht. Thyssenkrupp ist auf dem Weg zum kohlefreien Stahlwerk und plant mit grünem Wasserstoff als Energiequelle. Das erste Airbus-Flugzeug mit Wasserstoffantrieb ist noch Zukunftsmusik, aber auch hier geht die Planung über fossile Brennstoffe hinaus. Die Möglichkeiten der Umwandlung von Wasserstoff in Methanol, Ammoniak oder andere chemische Umformungen macht den Energieträger so vielseitig.

Großes Potenzial – für Klimaschutz und Energiewende

Die Produktion des grünen, klimaneutralen Wasserstoffs befindet sich im Aufbau. Den Prognosen nach wird diese Energieform noch für einige Zeit ein knappes Gut bleiben. Aber der Anfang ist getan, die Technologie ist bereit und die Infrastruktur wird aufgebaut. Die europäische Planung sieht ein Anwachsen der Produktion von grünem Wasserstoff bis 2030 auf 10 Millionen Tonnen pro Jahr vor. Mit den auf Wasserstoff ausgelegten Ventilen trägt HEROSE dazu bei, das Handling sicher und zuverlässig zu gestalten.

Drei Fragen an Jurgen Louis, Senior Business Development Manager bei HEROSE, der die Weiterentwicklung der Produkte für den Einsatz mit Wasserstoff maßgeblich begleitet hat:

Warum sind HEROSE Ventile jetzt für den Einsatz mit Wasserstoff geeignet?
„Für Absperrarmaturen, Filter und Rückschlagventile wurde das Gussmaterial der Gehäuse entsprechend angepasst. Bei den Sicherheitsventilen wurde das Material für den Sitzeinsatz verändert.“

Welche Anpassungen wurden vorgenommen?
„Für die Gussmaterialien haben aufwendige Wasserstoffversprödungsversuche stattgefunden und in der Folge wurde die Zusammensetzung der eingesetzten Materialen so angepasst, dass die Ventile unter allen Umständen wasserstofftauglich sind. Für den Wasserstoffeinsatz gibt es im Bereich der Eintrittskörper der Sicherheitsventile einen höherwertigen Werkstoff.“

Was versteht man unter Wasserstoffversprödung?
„Darunter versteht man die Änderung der Festigkeit von Metallen, genauer ihre Sprödigkeit, die durch das Eindringen und die Einlagerung von Wasserstoff in ihre Metallstruktur verursacht wird. Die durch HEROSE angepassten Materialien bleiben auch unter Einfluss von Wasserstoff dehnbar und damit haltbar.“