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Einspeisung von Wasserstoff in die Erdgasnetze

Wasserstofftaugliche Erdgas-Feuchteanalysatoren von Michell Instruments

13.04.2020 In der EU gibt es Pläne, die bestehende Erdgasinfrastruktur für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff zu nutzen. Feuchteanalysatoren sowie Wasser- und Kohlenwasserstoff-Taupunkt-Analysatoren von Michell Instruments sind ohne Änderungen für Erdgas mit bis zu 20 % Wasserstoffanteil geeignet.

Sind Erdgas-Feuchteanalysatoren von Michell Instruments wasserstofftauglich? 

Es gibt Pläne, die bestehende Erdgasinfrastruktur für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff zu nutzen. Die derzeitigen Umweltinitiativen der Regierungen in ganz Europa sind darauf ausgerichtet, 20 % der in der EU benötigten Energie aus erneuerbaren Energien zu gewinnen.

Die Einspeisung von Biomethan in die Erdgasverteilungsnetze ist in Europa und Nordamerika bereits üblich. Ein weiterer Schritt zur Verringerung des Anteils fossiler Brennstoffe an der Erdgasversorgung ist die Einspeisung von Wasserstoff. In den Netzen der EU-Länder ist daher die Einleitung von bis zu 20 % Wasserstoff vorgesehen, der durch Elektrolyse von Wasser aus überschüssiger Sonnen- und Windenergie gewonnen wird.

Wasserstofftauglichkeit

Das von Michell Instruments bereits installierte Portfolio an Feuchteanalysatoren sowie Wasser- und Kohlenwasserstoff-Taupunkt-Analysatoren ist ohne Änderungen für Erdgas mit bis zu 20 % Wasserstoffanteil geeignet.

OptiPEAK TDL600 mit TDLAS-Technologie 

Bild 1 – OptiPEAK TDL600 Feuchte in Erdgas Analysator

Bild 1 – OptiPEAK TDL600 Feuchte in Erdgas Analysator

Der OptiPEAK TDL600 nutzt die durchstimmbare Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS), um ein spezifisches Feuchteabsorptionsmaximum im nahen Infrarotbereich zu erfassen. Leistungsfähige Spektroskopie-Algorithmen kompensieren automatisch mögliche Schwankungen in der Zusammensetzung der Hintergrundgase. Wasserstoff beeinflusst das von diesem Analysator erfasste Spektrum nicht.

Dies wird durch unabhängige Tests der DBI Gas- und Umwelttechnik in Leipzig bestätigt, in denen 10 mol-% Wasserstoff, die dem Erdgas zugesetzt wurden, keine Auswirkungen auf die Genauigkeit und die Gesamtmessleistung des TDL600 zeigten. Dieser DBI-Bericht ist in deutscher Originalsprache und in englischer Übersetzung über SharePoint erhältlich. Sie können sowohl diese Erklärung als auch den Bericht an Ihre Kunden weitergeben.

QMA401/601 mit Schwingquarz-Technologie

Bild 2 – QMA601 Prozessfeuchteanalysator

Bild 2 – QMA601 Prozessfeuchteanalysator

Das Schwingquarz-Prinzip (QCM: quartz crystal microbalance) wird häufig zur Feuchtigkeitsmessung sowohl in Erdgas als auch in Wasserstoff eingesetzt. Die Schwingungsfrequenz des piezoelektrischen Quarzkristalls ändert sich proportional zur Masse des Feuchtigkeitsdampfes, der durch eine hygroskopische Beschichtung auf der Oberfläche des Kristalls adsorbiert wird.

Dieses Prinzip ist unabhängig von der Zusammensetzung des Hintergrundgases. QMA401-Analysatoren bieten eine Spurenfeuchtemessung in reinem Wasserstoff, das für Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen geliefert wird. In Ölraffinerien überwachen QMA601-Analysatoren das Recyclinggas in katalytischen Reforming Prozessen. Typischerweise enthält dieses Gas 75 Volumenprozent Wasserstoff und 25 % gemischte Kohlenwasserstoffe.

Promet IS/EExd mit keramischem Feuchtigkeitssensor

Bild 3 – Promet EExd Prozessfeuchteanalysator

Bild 3 – Promet EExd Prozessfeuchteanalysator

Feuchtigkeitsmoleküle in strömenden Gasproben lagern sich an das hygroskopische Dielektrikum kapazitiv messender keramischen Metalloxid-Taupunktsensoren an. Die Sensoren reagieren auf den geänderten Partialdruck des Wasserdampfs, der direkt mit der Taupunkttemperatur zusammenhängt. Dadurch wird eine Kalibrierung auf diesen Parameter und die Messung des Taupunkts unter Prozessdruckbedingungen ermöglicht.

Dieses Prinzip wird durch die Zusammensetzung des Hintergrundgases einschließlich der Wasserstoffkonzentration nicht beeinflusst. Die im Promet IS/EExd von Michell Instruments eingesetzte Technologie der keramischen Spurenfeuchtesensoren eignet sich für vielfältige Anwendungen in Gasen und Flüssigkeiten der Fertigungs- und Prozessindustrie. Beispiele für Wasserstoffanwendungen sind Glühöfen für Metall und Generator-Kühlsysteme in Elektrizitätswerken.

Condumax II mit Taupunktspiegel-Technologie

Bild 4 – Condumax II Kohlenwasserstoff-Taupunkt-Analysator in der transportablen Version

Bild 4 – Condumax II Kohlenwasserstoff-Taupunkt-Analysator in der transportablen Version

Der Kohlenwasserstoff-Taupunktanalysator Condumax II verwendet eine Adaption des Taupunktspiegel-Messprinzips. Die optische „Dark Spot“-Technik erkennt die Bildung von Kohlenwasserstoffen mit niedriger Oberflächenspannung, die bei der HC-Taupunkttemperatur kondensieren. Condumax II misst den korrekten HC-Taupunkt der gesamten Gaszusammensetzung einschließlich des eingespeisten Wasserstoffs.

Durch diese Einleitung in Erdgas werden die Konzentrationen aller vorhandenen Kohlenwasserstoffe proportional verdünnt, wodurch der
HC-Taupunkt gesenkt wird. Zustandsgleichungen prognostizieren bei einer 20 mol-%igen Wasserstoff-Einleitung eine Reduktion des HC-Taupunktes um weniger als 1 ˚C. 

Sind diese Analysatoren mit einer für eine Wasserstoffatmosphäre zulässigen Ex-Zertifizierung versehen?

Bild 5 – Prognostizierter Einfluss der Wasserstoffeinleitung auf den Kohlenwasserstoff-Taupunkt

Bild 5 – Prognostizierter Einfluss der Wasserstoffeinleitung auf den Kohlenwasserstoff-Taupunkt

Ja, alle oben beschriebenen Analysatoren verfügen über ATEX-, IECEx- und NEC505-Zertifizierungen für die Gasgruppe IIC oder IIB+H2 zusammen mit NEC500 Ex für die Gasgruppe A oder B.

Weitere Informationen: www.michell.com

 

 

 

 

 

 

Über die Michell Instruments Gruppe­­

Die Michell Instruments Gruppe ist weltweit führend im Bereich Instrumentierungslösungen für Taupunkt, relative Feuchte und Sauerstoffkonzentration. Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in Entwicklung und Herstellung von Sensoren, Messgeräten, Analysatoren und kundenspezifischen Lösungen für die Messung und Kalibrierung dieser wichtigen Größen, ist Michell Instruments in vielen Anwendungen und Industriezweigen täglich präsent – z.B. Automotive, Druckluft, Energieerzeugung, Petrochemie, Öl und Gas, Nahrungsmittel, Pharma, um nur einige zu nennen. Unsere innovativen Produkte machen Prozesse kostengünstiger, sauberer, energieeffizienter und sicherer. Die Firmengruppe betreibt mehrere Fertigungsstandorte in Europa mit Hauptstandort in Ely, UK. Michell Instruments Sales und Service Center verteilen sich auf 11 Standorte weltweit, mit weiteren lokal vernetzten Standorten und Distributoren, die über ausgebildetes Vertriebs- und Servicepersonal zur direkten Unterstützung vor Ort in 56 Ländern präsent sind.

Michell Instruments ist Mitglied der Industriellen Technologie Gruppe Process Sensing Technologies (PST), zu der ebenfalls die Firmen Analytical Industries Inc. , Rotronic , LDetek , DYNAMENTS.S.C und  NTRON gehören.

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