Eine Zukunft ohne fossile Brennstoffe mit Wasserstoff-Lecksuchtechnologie
Wasserstoff hat ein erhebliches Potenzial, zur Dekarbonisierung unserer Wirtschaft beizutragen und der Kraftstoff der Zukunft zu werden. INFICON verfügt über weltweit führendes Know-how, um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen.
Auf dem Weg in eine Zukunft ohne fossile Brennstoffe wird Wasserstoff häufig als der Kraftstoff der Zukunft gehandelt. Bei seiner Verbrennung entsteht als einziges Nebenprodukt Wasser.
Wasserstoff kann zwar als Brennstoff verwendet werden, ist aber keine Energiequelle. Wasserstoff muss mit Hilfe anderer Energiequellen hergestellt werden, er ist also ein Energieträger, ähnlich wie Elektrizität.
Im Gegensatz zu Elektrizität muss er jedoch nicht sofort verbraucht werden, sondern kann für eine spätere Verwendung gespeichert werden.
Dadurch wird die Energienutzung von der Stromerzeugung entkoppelt. Bei einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen Fahrzeug beispielsweise stammt die Bewegung aus einem Primärbrennstoff, der gespeichert und im selben Fahrzeug verwendet wurde. Strom aus Wasserkraft hingegen wird in einer groß angelegten Anlage an einem anderen Ort mit nachhaltiger Energie oder mit herkömmlichen Quellen erzeugt, wobei ein verantwortungsvoller und nachhaltiger Umgang mit Emissionen und Abfällen gewährleistet ist.
Bis zur Verwirklichung der Wasserstoffgesellschaft sind jedoch noch einige Hindernisse zu überwinden und die Technologie muss an mehreren Fronten Fortschritte machen. In erster Linie ist die Umwandlung anderer Energiequellen in Wasserstoff häufig kostspielig und ineffizient. Es müssen Wege entwickelt werden, um Wasserstoff effizient, nachhaltig und in großem Maßstab zu produzieren und zu verteilen.
Herausforderungen für die Nutzung von Wasserstoff
Wasserstoff wird bereits industriell hergestellt, z. B. für die Düngemittelindustrie. Die Technologie ist also vorhanden. Die heute gängigste Methode ist jedoch die Raffinierung von Erdgas, einem fossilen Brennstoff, so dass diese Produktionsmethode nicht zur Dekarbonisierung beiträgt. Sie muss mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) kombiniert werden, wenn der Kohlenstoff-Fußabdruck reduziert werden soll.
Wasserstoff kann auch durch Elektrolyse hergestellt werden, aber dieser Prozess ist sehr energieintensiv.
Insbesondere die sichere Verwendung und der sichere Transport von Wasserstoff sind derzeit Gegenstand intensiver Forschung. Wasserstoff ist in einem breiten Spektrum von Konzentrationen entflammbar, von niedrig bis hoch, und zwar in einem höheren Maße als die meisten anderen Brennstoffe. Es genügt ein kleiner Funke, um ihn zu entzünden. Dies ist jedoch im Grunde nichts Neues. Gasgemische mit Wasserstoff werden seit fast hundert Jahren als Hauptbestandteil von Kohlegas verwendet, das besser als Stadtgas bekannt ist.
Nicht brennbare Gemische aus Wasserstoff und Stickstoff wurden von INFICON eingeführt, als das Unternehmen in den frühen 1980er Jahren verdünnten Wasserstoff zur Lecksuche einsetzte: Durch den Nachweis von Wasserstoff in sehr geringen Konzentrationen können INFICON-Geräte Lecks in zugänglichen und erdverlegten Systemen mit sehr hoher Genauigkeit aufspüren. Diese Technologie wird heute routinemäßig für die Qualitätskontrolle vieler Produkte, einschließlich Kühlschränken und Klimaanlagen, eingesetzt.
INFICON nimmt aktiv an der Entwicklung der Wasserstoffgesellschaft teil und trägt zu ihrer Verwirklichung bei. Wir beteiligen uns an der Arbeit mehrerer Organisationen, die die Interessen der Akteure in der Branche vertreten und helfen diesen, Wasserstoff als Wegbereiter einer emissionsfreien Gesellschaft zu fördern.
Neue Verfahren zum Nachweis von Wasserstoff
INFICON ist weltweit führend auf dem Gebiet der Wasserstoffdetektion und hat sich auf das Aufspüren von Wasserstoffgas in niedrigen Konzentrationen spezialisiert, doch die zukünftige Wasserstoffgesellschaft wird auch die Detektion hoher Konzentrationen erfordern. INFICON arbeitet derzeit an der Entwicklung von Technologien zur Messung von Wasserstoff in Konzentrationen von weniger als 1 ppm bis zu 100%. Mit dieser Technologie kann Instrumente von INFICON für die Überwachung und Notfall-Fehlersuche bei der Wasserstoffverteilung in Erdgaspipelines entwickeln, wo ein Leck eine Gaswolke mit einer Konzentration verursachen kann, die für ein empfindliches Instrument viel zu hoch ist, um sie zu messen.
Darüber hinaus muss auch die Qualität des erzeugten Wasserstoffs gemessen werden. Gas für die Verwendung in Brennstoffzellen erfordert beispielsweise eine bestimmte Reinheit. Eine solche Analyse wird in der Regel durch Gaschromatographie durchgeführt, eine Technologie, die bereits in mehreren INFICON-Produkten eingesetzt wird. Für diese Anwendungsfälle werden derzeit neue Instrumente von INFICON entwickelt.
Nuancen von Wasserstoff
Längerfristig wird die Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen als nicht nachhaltig angesehen. Diese Art von Wasserstoff wird als grauer Wasserstoff bezeichnet. Wenn CCS (Carbon Capture and Storage, dt.: Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) eingesetzt wird, um den Kohlenstoff-Fußabdruck zu beseitigen, wird das daraus resultierende Produkt als blauer Wasserstoff bezeichnet.
Wasserstoff, der mit Kernenergie erzeugt wird, wird häufig als Zwischenlösung betrachtet - er wird als rosa Wasserstoff bezeichnet. Das ultimative Ziel ist jedoch grüner Wasserstoff, bei dem der Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind-, Sonnen- und Wasserkraft erzeugt wird. Überschüssige Energie, die nicht in das Netz eingespeist werden kann, kann dann zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden.
Die Entwicklung hin zu einer Wasserstoffgesellschaft kommt jedes Jahr ein Stückchen weiter. Wasserstoff wird beispielsweise im Humberside Hub im Vereinigten Königreich in der Nähe von Salzminen, in denen sich CO2 ablagern kann, aus Erdgas hergestellt. Das Gasnetz im Vereinigten Königreich wird derzeit für einen Gasmix mit 20% Wasserstoffanteil aufgerüstet. In den Niederlanden hat das staatliche Gasversorgungsunternehmen Pläne zum Aufbau eines nationalen Netzes angekündigt, welches das Wasserstoffangebot mit der Nachfrage verbinden soll. Auch die Vereinigten Staaten haben Pläne zur Entwicklung regionaler Wasserstoffzentren angekündigt.
Eine der vielversprechendsten Anwendungen für Wasserstoff ist der Einsatz als Energiespeicher, um die Spitzen und Tiefen der erneuerbaren Energieerzeugung auszugleichen. Wenn die Sonne scheint und der Wind weht, kann überschüssiger Strom genutzt werden, um Wasserstoff für den späteren Gebrauch zu erzeugen. Wenn erneuerbare Energien knapp sind, kann das Wasserstoffgas als Brennstoff in Kraftwerken oder in Brennstoffzellen verwendet werden, die Strom erzeugen.
An der schleswig-holsteinischen Nordseeküste beispielsweise gibt es Pläne, die Windenergie zur Erzeugung von grünem Wasserstoff zu nutzen. In Südfrankreich, in der Region Provence-Alpes-Côte d'Azur, werden Solarparks mit einer Gesamtkapazität von mehr als 100 MW die einen 40-MW-Elektrolyseur antreiben, der täglich 5 Tonnen grünen Wasserstoff für die Produktion von Biokraftstoffen erzeugen kann.
In den kommenden Jahren muss eine Reihe von Herausforderungen bewältigt werden, um ein auf Wasserstoff basierendes Energiesystem zu einem tragfähigen Vorschlag zu machen. In allen Phasen des Umgangs mit Wasserstoff wird eine Lecksuche erforderlich sein, um eine sichere Handhabung zu gewährleisten. INFICON ist bereit, seinen Teil dazu beizutragen, die Wasserstoffgesellschaft Wirklichkeit werden zu lassen.
Sind Sie neugierig, wie INFICON Lecksuchgeräte dazu beitragen können, dass Wasserstoff sicher verwendet wird?