Erdgasleitung und Wasserstoffleitung

(Bild: SDF_QWE und Yingyaipumi – stock.adobe.com)

  • Pilotprojekte haben gezeigt, dass es möglich ist, Erdgas-Pipelines für Wasserstoff umzurüsten.
  • Da Wasserstoff hochentzündlich ist, müssen bei Arbeiten an Wasserstoff-Pipelines Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden.
  • Neben UV- und Infrarot-Sensoren gewährleisten Wärmebildkameras die Sicherheit des technischen Personals.

In Europa gilt Wasserstoff als eine der Hauptprioritäten, um den europäischen Green Deal und den Übergang zu sauberer Energie zu erreichen. Er kann als Rohstoff, Brennstoff oder Energieträger und -speicher verwendet werden und hat viele Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie, im Transportwesen und im Energiesektor. Wasserstoff ist auch eine interessante Alternative zur Beheizung alter oder historischer Gebäude, die in der Regel schwer zu isolieren sind und in denen rein elektrische Wärmepumpen daher nicht sinnvoll sind.


Vorhandene Infrastruktur umrüsten

Trotz seines Potenzials für grüne Energie stellt sich die Frage, wie Wasserstoff, sobald dieser produziert ist, effizient in großen Mengen an den Verbraucher oder an den Einsatzort geliefert werden kann. Bislang wurde der Markt durch die erheblichen Kosten, die mit dem Aufbau einer eigenen Wasserstoff-Pipeline oder Lieferinfrastruktur verbunden sind, abgeschreckt.

Eine weitere Option, die in den letzten Jahren immer mehr an Aufmerksamkeit gewonnen hat, ist die Umrüstung des bestehenden Erdgas-Verteilungsnetzes für die Durchleitung von Wasserstoff. Natürlich haben Wasserstoff und Erdgas unterschiedliche Eigenschaften – zum Beispiel in Bezug auf die Entflammbarkeit, Dichte und leichte Verteilbarkeit –, aber da die Infrastruktur für Erdgas bereits vorhanden ist, könnte eine Umstellung auf die Verteilung von Wasserstoff wirtschaftlich interessant sein.

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Wasserstoff hat das Potenzial, in großen Mengen für eine spätere Nutzung gespeichert zu werden. (Bild: Grispb – stock.adobe.com)

Mehrere Demonstrationsprojekte und Machbarkeitsnachweise in ganz Europa haben bereits gezeigt, dass Wasserstoff mit einigen Anpassungen in bestehende Erdgasleitungen eingespeist und an eine breite Palette von Endanwendungen geliefert werden kann.

  • Im Jahr 2020 ging in Großbritannien ein Wasserstoff-Pilotprojekt in Betrieb. Die Hydeploy-Demonstration hat gezeigt, dass es möglich ist, bis zu 20 % Wasserstoff mit der normalen Gasversorgung in das private Gasnetz der Universität Keele zu mischen, das 17 Fakultätsgebäude und 100 Wohnhäuser versorgt.
  • Auch in Großbritannien wurde eine Machbarkeitsstudie – der H21 Leeds City Gate Report – durchgeführt, die bestätigte, dass die Umstellung des britischen Gasnetzes auf 100 % Wasserstoff sowohl technisch möglich ist als auch zu realistischen Kosten durchgeführt werden kann.
  • Ein weiteres Pilotprojekt begann 2022 im Berkeloord-Viertel des niederländischen Lochem. Dort werden zwölf Häuser mit Wasserstoff beheizt, der über das bestehende Erdgasnetz transportiert wird.
  • Im niederländischen Hoogeveen hat die niederländische Behörde für Verbraucher und Märkte im Sommer 2024 endgültig grünes Licht für ein Projekt zur Beheizung von Häusern mit grünem Wasserstoff gegeben.

Es stellt sich die Frage, wie bestehende Gasleitungen beim Umstellen auf ein Wasserstoffnetz sicher als Erdgas-Pipeline stillgelegt und gleichzeitig als Wasserstoff-Pipeline in Betrieb genommen werden können.

Die Forschung hat gezeigt, dass Wasserstoff verwendet werden kann, um Erdgas in bestehenden Erdgas-Pipelines zu ersetzen und dass eine Erdgas-Verteilungspipeline unmittelbar nach dem Ersetzen als Wasserstoff-Verteilungspipeline wieder in Betrieb genommen werden kann.

Oft werden die Rohre einer Pipeline durch Abfackeln gespült, ein Prozess bei dem überschüssiger Wasserstoff kontrolliert verbrannt wird. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme, die häufig in industriellen Umgebungen eingesetzt wird, in denen Wasserstoff verwendet wird. Das Abfackeln von Wasserstoff erfolgt in der Regel bei Wartungsarbeiten, bei einer Lecksuche oder in anderen Situationen, in denen überschüssiger Wasserstoff anfällt, der nicht sicher gespeichert oder kontrolliert entsorgt werden kann.

Einen besseren Blick bekommen

Obwohl Wasserstoff nicht giftig ist, birgt die Arbeit mit dem Gas besondere Gefahren, und das Abfackeln ist mit gewissen Risiken verbunden. Wie viele andere Gase ist auch Wasserstoff hochentzündlich und kann sich in Gegenwart von Sauerstoff schnell entzünden. Wartungsarbeiter sollten daher Schutzkleidung tragen, die der Hitze standhält, und auf die Temperaturbedingungen achten, um Verbrennungen zu vermeiden. Außerdem sollten sie Werkzeuge verwenden, die eigensicher sind, um Unfälle durch Funkenentladung zu vermeiden.

Eine der Schwierigkeiten bei der Arbeit mit Wasserstoff beim Abfackeln ist, dass eine Wasserstoff-Flamme nicht immer sichtbar ist. Wasserstoff ist außerdem sehr leicht, und da das Abfackeln unter freiem Himmel erfolgt, müssen die Techniker immer auf unerwartete Flammenbewegungen durch Windstöße gefasst sein.

Damit das technische Personal während der Abfackelarbeiten sicher arbeiten kann, benötigt es einen besseren Blick auf die Flamme. Einige der am häufigsten verwendeten Technologien, um Wasserstoff-Fackeln zu überwachen, sind Thermoelemente, ultraviolette Sensoren (UV) und Infrarotsensoren (IR). Manchmal werden dem Wasserstoff auch Verunreinigungen wie Wasser oder Staub zugesetzt, wodurch die Flamme sichtbarer wird.

Mit einer visuellen Kamera sind die Wasserstoff-Fackeln nicht oder kaum sichtbar
Mit einer visuellen Kamera sind die Wasserstoff-Fackeln nicht oder kaum sichtbar, ... (Bild: Teledyne Flir)
eine Wärmebildkamera kann eine Wasserstoffflamme anhand ihrer Wärmestrahlung sichtbar machen
... eine Wärmebildkamera kann diese jedoch anhand ihrer Wärmestrahlung sichtbar machen. (Bild: Teledyne Flir)

Mehr als Flammen erkennen

Obwohl alle oben genannten Technologien nützlich sind, um Wasserstoff schnell und genau aufzuspüren, fehlt ihnen ein wesentliches Merkmal: Sie erlauben es nicht, eine Wasserstoff-Flamme tatsächlich zu sehen. Deshalb sind Wärmebildkameras das ideale ergänzende Werkzeug. Obwohl Wasserstoff-Flammen bei Tageslicht unsichtbar sind, geben sie Wärmestrahlung ab. Wärmebildkameras können diese Temperaturveränderungen aufspüren und ermöglichen es dem technischen Personal, die genaue Bewegung der Flammen zu erkennen und sich einer Wasserstoff-Flamme sicher zu nähern.

Wärmebildkameras liefern eine visuelle Darstellung der gesamten Szene, einschließlich der Installation der Wasserstoff-Fackel. Dies bietet ein verbessertes Situationsbewusstsein, das besonders in industriellen Umgebungen, in denen mehrere Prozesse ablaufen, nützlich sein kann. Mit den Kameras kann das technische Personal Flammen aus sicherer Entfernung überwachen. Weder müssen sich die Mitarbeitenden der Flamme nähern, noch müssen die Erkennungssensoren der Wärmebildkamera in physischen Kontakt mit der Flamme treten.

Zudem können Wärmebildkameras für mehr als das Erkennen von Flammen genutzt werden, beispielsweise für elektrische oder mechanische Inspektionen. Diese Vielseitigkeit lässt sie zu einem wirtschaftlichen Werkzeug für eine Reihe von Wartungs- und Sicherheitsaufgaben werden. Denn die Kameras erkennen nicht nur Flammen, sondern auch Hotspots, Überhitzungsprobleme und andere potenzielle Störungen, die mit möglichen Fehlfunktionen von Geräten zusammenhängen. Verglichen mit Flammendetektoren sind Wärmebildkameras in bestimmten Umgebungen weniger anfällig für Fehlalarme, die Nicht-Flammenquellen wie Sonnenlicht, Schweißbögen oder heiße Oberflächen verursachen.

Wärme- und Schallbildkameras von Flir unterstützen technische Wartungsfachleute bei der sicheren Arbeit in Wasserstoffumgebungen. Die Kameras des Unternehmens liefern dem Benutzer detailreiche Wärmebilder in einer Vielzahl von Wärmefarben, die ein besseres Situationsbewusstsein und -verständnis ermöglichen.

CT-Fokusthema Wasserstoff

(Bild: Corona Borealis – stock.adobe.com)

In unserem Fokusthema informieren wir Sie zu allen Aspekten rund um das Trendthema Wasserstoff.

 

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