#WASSERSTOFF #AGRU

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Die Wasserstoff-Technologie gilt als wichtiger Baustein für den Klimaschutz. Wasserstoff verbrennt mit farbloser Flamme und als Rückstand entsteht lediglich Wasserdampf. Bei der Nutzung von grünem Wasserstoff entsteht kein Kohlendioxid (C02). Wasserstoffgas kann zudem zur späteren Verwendung gespeichert werden. Die sogenannte „Power-to-X“ – Technologie kann in Zukunft CO2-neutrale Brenn- und Treibstoffe für Kraftwerke, Verkehr, Gebäude und die Industrie liefern. Noch befindet sich die „Wasserstoff-Wirtschaft“ im Aufbau und muss mehrere Hürden nehmen. Die breite Produktpalette von AGRU wird dabei entlang der gesamten Wertschöpfungskette ein wichtiger Teil der Lösung sein.

Wasserstoff ist prinzipiell ausreichend vorhanden auf der Erde bzw. in der Natur, kommt jedoch nur in Verbindungen vor (z.B.: Wasser, Methan, …). Um reinen Wasserstoff zu erhalten, muss man diese Verbindungen zuerst aufspalten. Der grüne Wasserstoff, mit Hilfe erneuerbarer Energien (Sonne, Wind) durch Spaltung von Wassermolekülen mittels Elektrolyse erzeugt, ist eine saubere Alternative zu Erdgas.

Vielfältige Anwendungen für AGRU Produkte

Um (grünen) Wasserstoff herzustellen gibt es momentan 2 kommerzielle Elektrolyseverfahren, PEM („Proton Exchange Membrane“) und Alkalische Elektrolyse in denen technische Kunststoffprodukte benötigt werden. Die Protonen (H+) bewegen sich durch ein System, das aus einer negativ geladenen Kathode, einer positiv geladenen Anode und einer Membran besteht. Das einzige Nebenprodukt dieses Prozesses ist Sauerstoff, der dann wieder in die Atmosphäre abgegeben werden kann.

Wassertransport- und Lagerung: Der enorme Wasserbedarf wird je nach Region und Anwendungsfall durch Grundwasservorräte, Seewasser, chlorhaltigem Wasser oder Meerwasser sichergestellt. Die AGRULINE und XXL Rohrsysteme bieten anwendungsspezifische Komplettlösungen für den Wassertransport von der Quelle zur Elektrolyseeinheit.

In der Elektrolyseeinheit unterscheidet man zwischen Prozesswasser (z.B. zur Kühlung) und dem Reinstwasser welches für den eigentlichen Elektrolyseprozess benötigt wird. Beide Elektrolyseverfahren benötigen Reinstwasser für eine zuverlässige und langlebige Betriebsweise. Das PEM – Verfahren ist im Vergleich zur alkalischen Elektrolyse auf Reinstwasser mit 10-fach niedrigerem Leitwert (Ionenkonzentration) angewiesen.

Transport und Lagerung von Reinstwasser: Die PEM-Elektrolyse arbeitet mit Reinstwasser (60-80°C Prozesstemperatur bei 6-10 bar Druck) mit sehr geringer Ionenkonzentration. Etwa 13 kg Wasser werden für 1 kg Wasserstoff benötigt. Das PURAD Rohrsystem (je nach Anforderung PP-pure oder PVDF) in Kombination mit Behältern aus unserem Halbzeug-Programm stellen hier den zuverlässigen Transport und die Lagerung des Reinstwassers sicher. Innerhalb der Reinstwasser Anlagen, insbesondere aber nach der EDI bzw. Umkehrosmose ist dafür Sorge zu tragen, dass das Reinstwasser auf dem Weg zum Elektrolyse-Stack nicht durch Metallionen, organische Verbindungen, Partikel oder Gase verunreinigt wird. Das PURAD Programm von AGRU zeichnet sich dabei im Vergleich zu anderen Kunststoffen durch seine Reinheit, Wartungsfreundlichkeit, standardisierte Verbindungstechnik und Nachhaltigkeit aus. Die PURAD Rohre und Formteile werden im Reinraum (AGRU Werk 5) unter strengsten Reinheitskriterien produziert und auf Kundenwunsch zu Isometrien bzw. Teil-Isometrien in Modulbauweise verschweißt (AGRU Werk 6).

Transport von Wasserstoff: Der hergestellte Wasserstoff wird unter hohem Druck entweder über Tanks oder unterirdisch in Kavernen zwischengespeichert. Zu den verschiedenen Endverbrauchern (Industrie, Mobilität, Heizungen, Brennstoffzellen…) wird der Wasserstoff über das bestehende bzw. neu verlegte Gasrohrnetz transportiert. Von der Druckreduzierstation kann das „grüne Gas“ entweder als Wasserstoff-Erdgas Gemisch oder zu 100% mit Drücken bis zu 10 bar durch das AGRULINE Rohrsystem aus PE 100-RC verteilt werden.

Transport und Lagerung von Kalilauge: Die alkalische Elektrolyse verwendet 20-40%ige Kalilauge (KOH) bei Prozesstemperaturen von 70-120°C. Für eine dauerhaft sichere Betriebsweise erfordern diese Anlagen Produkte aus dem AGRUCHEM Lieferprogramm (je nach Prozessbedingungen PP, ECTFE, FEP und PFA). Typischerweise wird in solchen Projekten Kalilauge am Ort der Herstellung in PFA-Tanks gelagert, vom Ort der Herstellung über FEP-Rohre zur Elektrolyseanlage transportiert, dort mit Reinstwasser gemischt und innerhalb der Elektrolyseanlage in PP Rohren bzw. Tanks transportiert und gelagert. In Zukunft gehen wir aufgrund der besseren Anlagen-Effizienz von höheren Prozesstemperaturen bis zu 120°C aus – auch hier bietet AGRU die passenden Kunststofflösungen mit herausragender chemischer Beständigkeit und Betriebssicherheit auf Jahre.

Für den Transport von Wasserstoff bietet das AGRULINE Rohrsystem aus PE 100-RC eine kostengünstige, zuverlässige und wartungsfreundliche Komplettlösung. Das AGRULINE Lieferprogramm wurde vom DBI (Gastechnologisches Institut) auf Eignung für den Transport von 100% Wasserstoff getestet und erfüllt nun neben den einschlägigen Standards und Normen (CEN EN 1555 – 1-3, ÖVGW GB 210 und HE 200) auch das „H2Ready“ Gütezeichen (DBI GTI 109). Zahlreiche unabhängige Forschungsprojekte, Studien und Testinstallationen (u.a. mit AGRULINE Komponenten) die sich mit der Kompatibilität, Eignung und Betriebssicherheit von PE als Rohrwerkstoff für den Wasserstofftransport beschäftigt haben kamen weltweit zum Schluss, dass Wasserstoff zu 100% durch PE-Rohrsysteme transportiert werden kann.

In Brennstoffzellen, wo in „umgekehrter Elektrolyse“ elektrischer Strom erzeugt wird, können die Prozessmedien Wasserstoff, Sauerstoff und Kühlwasser durch das AGRULINE Rohrsystem PE 100-RC zum „Stack“ transportiert werden.

Neben diesen Anwendungsbeispielen finden sich entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette zahlreiche weitere Vermarktungspotentiale für unsere Produkte. Die „H2@AGRU“ Infografik gibt einen guten Überblick davon!

Ein Blick auf den Markt

Studien und Analysen zum zukünftigen Energiemix gehen von einem drastischen Ausbau erneuerbarer Energien aus. Bis 2050 soll sich der globale Energieverbrauch zu ca. 60-70% aus elektrischem Strom (Wind, Solar…), Wasserstoff und Bioenergie zusammensetzen. Zum Vergleich sind es heute nur ca. 30%, während 70% der benötigten Energie derzeit noch aus fossilen Energieträgern (Erdgas, Öl, Kohle) stammt. Wasserstoff soll dann gemessen am Energieverbrauch denselben Stellenwert haben wie Erdgas heute. Um dies zu erreichen, bedarf es neben politischer Anstrengung eines massiven Ausbaus der Infrastruktur. Bis 2050 müssen demnach weltweit ca. 700.000 Megawatt Elektrolysekapazität installiert werden. Das sind bei einer typischen Elektrolyseeinheit von 10 Megawatt 70.000 (!) Elektrolyseure. Ein Großteil der Projekte wird im Zeitraum 2025-2035 abgewickelt werden. Neben Megaprojekten in Saudi-Arabien, China werden beispielsweise in Nordfriesland und im Burgenland in unmittelbarer Nähe zu Windkraftanlagen Elektrolyseure, die Wasserstoff für Industrie und Mobilität produzieren sollen aufgestellt. Wasserstoff wird u.a. zum Antrieb von Brennstoffzellenbussen oder zur Dekarbonisierung von chemischen oder industriellen Prozessen eingesetzt. Konkret passiert das zum Beispiel beim größten Stahlhersteller Deutschlands, der Salzgitter AG, wo der gewonnene Wasserstoff für die Stahlveredelung eingesetzt wird.

AGRU beliefert mit Halbzeugen und Rohren aus PP und FEP große Elektrolyse-Anlagen in Europa, USA und im Nahen Osten. Die anwendungstechnischen Erfahrungswerte aus diesen Projekten sind der Startvorteil für Ihr Projekt!