Dichtungskompetenz für Anwendungen mit Wasserstoff

Wasserstoff: Wichtiger Treiber der Dekarbonisierung

Wasserstoff (H2) ist das häufigste Element im Universum. Auf der Erde findet es sich vor allem in gebundener Form in fossilen Rohstoffen wie Erdöl oder Erdgas, in vielen Mineralien, und im Wasser (H2O). Es hat den höchsten Energiegehalt pro Kilogramm aller Moleküle und wird wegen seiner vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten auch als „Schweizer Taschenmesser“ bezeichnet.

Bisher wird es vor allem in Raffinerien, chemischen Prozessen und bei der Herstellung von Düngemitteln eingesetzt. Darüber hinaus ist es in energieintensiven Anwendungen nützlich, insbesondere in solchen, die nicht elektrifiziert werden können, wie die Stahl- und Zementproduktion, oder im Fern- und Schwerlastverkehr, wo Batterien aus Gewichts- und Reichweitengründen nicht in Frage kommen. Bei der Nutzung erneuerbarer Energien ist Wasserstoff vor allem als Brennstoff oder Speichermedium gefragt.

Für die Energiewende spielt Wasserstoff als vielseitig einsetzbarer Energieträger daher eine wichtige Rolle und kann wesentlich dazu beitragen, die wichtigsten CO2-emittierenden Sektoren emissionsärmer zu machen. Gleichzeitig ist die Beschäftigung mit Wasserstoff und dessen Nutzung eine Chance für Unternehmen, ihre Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit zu stärken. 

Wie umweltfreundlich Wasserstoff ist, hängt jedoch davon ab, wie er produziert wird.
 

 

  1. Entsalzung: Je nach Herkunft muss das Wasser zunächst entsalzt und gereinigt werden. Eine der modernsten Methoden dafür ist die Umkehrosmose (Reverse Osmosis, RO).
  2. Elektrolyseure zerlegen H2O-Moleküle mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Drei Typen von Elektrolyseuren werden derzeit hauptsächlich eingesetzt: Alkalische Elektrolyseure, PEM-Elektrolyseure (Protonenaustauschmembran) und Festoxid-Elektrolyseure (SOFC).
  3. Grüner Wasserstoff wird elektrolytisch mit Hilfe von regenerativer Energie hergestellt.
    Gelber Wasserstoff wird mit Solarstrom erzeugt.
    Rosa Wasserstoff wird mit Strom aus Kernkraftwerken produziert.
  4. Grauer Wasserstoff wird aus Methan (Erdgas) mit Verfahren der Dampf-Reformierung produziert. Hierbei wird jedoch klimaschädliches CO2 emittiert.
  5. Blauer Wasserstoff wird genauso wie grauer Wasserstoff hergestellt, allerdings wird das entstandene CO2 unter Einsatz der CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage) abgeschieden und gespeichert.
  6. Türkiser Wasserstoff entsteht ebenfalls aus Methan (Erdgas). Über die sog. Methanpyrolyse wird das Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt. Bei diesem Verfahren wird kein CO2 freigesetzt.
  7. Ammoniak (NH3): Zur Gewinnung von Ammoniak wird das bewährte Haber-Bosch-Verfahren angewandt. Ammoniak dient als Transportvektor für Wasserstoff. Es ist weniger aufwendig in der Handhabung als verflüssigter Wasserstoff (LH2), weshalb es für den Transport in großem Maße Verwendung findet.


 

EagleBurgmann:
Erfahrener Dichtungspartner für Ihr Wasserstoff-Vorhaben

Der Umgang mit Wasserstoff ist unseren Ingenieuren seit vielen Jahren vertraut. In mehr als 200 Projekten, in denen Wasserstoff ein Teil der Anwendung war, haben Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen von unserem umfassenden Know-how und unseren fundierten Anwendungskenntnissen in der Dichtungstechnik profitiert.

Unser Angebot für Anwender, Erstausrüster und EPC-Unternehmen umfasst ein breites Portfolio an erstklassiger Dichtungstechnik für nahezu jede industrielle Anwendung. Darüber hinaus begleiten wir Sie mit Beratung, Engineering und wertvollem technischen Support, wo auch immer Sie auf der Welt tätig sind.

Für Projekte zum Aufbau einer grünen Wasserstoff-Marktwirtschaft steht Ihnen ein internationales Team qualifizierter Ingenieure mit spezieller Projektkompetenz zur Verfügung. Warum es sich lohnt, schon zu Beginn eines Projektes auf einen qualifizierten Dichtungspartner zu setzen, erfahren Sie hier.


 

Herstellung von Wasserstoff

Herstellung von Wasserstoff

Wasserstoff wurde erstmals im 18. Jahrhundert entdeckt und wird seit über 100 Jahren hergestellt. In der Vergangenheit wurde dem Herstellungsverfahren und den damit verbundenen CO2-Emissionen wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Der Kampf gegen den vom Menschen verursachten Klimawandel zwingt jedoch zum Handeln.

Derzeit wird an verschiedenen Verfahren gearbeitet, um den steigenden Bedarf wirtschaftlich und zugleich klimafreundlich decken zu können. Der gewonnene Wasserstoff hat, unabhängig vom Herstellungsverfahren, immer die gleiche Beschaffenheit.

 

Die bisher gängigsten großtechnischen Verfahren sind die Dampf-Methan-Reformierung (Steam-Methane Reforming, SMR) und die Autotherme Reformierung (Autothermal Reforming, ATR), bei denen Erdgas/Methan der Ausgangsstoff ist. Der produzierte sog. Graue Wasserstoff gilt als klimaschädlich, weil bei diesem Verfahren CO2 freigesetzt wird.

Der Einsatz der CCS-Technologie (Carbon Capture and Storage), also das Abscheiden und Speichern von Kohlenstoff, wird bei grau produziertem Wasserstoff angewandt. Die unerwünschten CO2-Emissionen werden so um bis 95 Prozent reduziert. Die Herstellung dieses sog. Blauen Wasserstoffs ist wirtschaftlich interessant, weil bestehende Anlagen und Technologien genutzt werden können.

Hier ist der Ausgangsstoff Wasser (H2O). In einem Elektrolyseur wird unter Verwendungen von Strom aus erneuerbaren Energien die chemische Verbindung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) aufgespalten. Der gewonnene sog. Grüne Wasserstoff ist klimafreundlich, weil bei diesem Verfahren kein CO2 entsteht. In den meisten Projekten wird daher dieses Verfahren bevorzugt.

Mit der Methanpyrolyse wird der sog. Türkise Wasserstoff erzeugt. Bei Temperaturen von über 1.000 °C wird aus Methan Wasserstoff und fester Kohlenstoff gewonnen. Der Kohlenstoff kann für landwirtschaftliche und industrielle Zwecke genutzt werden.

Im Vergleich zur Elektrolyse von Wasser ist die Methanpyrolyse aufgrund der Molekülbeschaffenheit von Methan effizienter. Allerdings befindet sich diese Technologie noch in der Entwicklung und wird noch nicht in großem Maßstab eingesetzt.

 

 

EagleBurgmann Dichtungstechnik für jedes Produktionsverfahren

EagleBurgmann ist seit jeher verlässlicher Full-Service-Partner der Industrie und Energiewirtschaft und arbeitet aktiv an den aktuellen Entwicklungen mit.

Für die Ausrüstung von Wasserpumpen, die zur Kühlung, Umwälzung oder im Bereich der Entsalzung eingesetzt werden, können Sie aus einer Vielzahl von weitestgehend standardisierten Produkten wählen. Selbstverständlich sind auch kundenspezifische Anpassungskonstruktionen möglich. Mehr zu unserem Angebot für Wasseranwendungen finden Sie hier.

Wenn Wasserstoff zu Transportzwecken zu Ammoniak (NH3) umgewandelt wird, kommen NH3-Entladepumpen zum Einsatz. Auch hier können wir mit der passenden Dichtungstechnik unterstützen.

Die Wasserstoffverdichtung ist ein weiterer wichtiger Teil der Wertschöpfungskette. Unsere Gleitringdichtungen werden ständig für die neuesten Wasserstoffanwendungen getestet, so dass Sie auch bei der Wasserstoff- und NH3-Verdichtung auf eine sichere und zuverlässig funktionierende Dichtungstechnik aus unserem Hause vertrauen können. Für Pipeline-Mischanwendungen wurde unsere bewährte Lageröldichtung CobaSeal umfangreichen Explosions- und Flammdurchschlagtests unterzogen. Für verschiedenen Kunden wurden Machbarkeitsstudien erstellt.

 

 

Umwandlung von Wasserstoff

Umwandlung von Wasserstoff

In Ammoniak (NH3) umgewandelter Wasserstoff hat seit Jahrzehnten einen festen Platz in den verschiedensten industriellen Prozessen. Mit den weltweiten Bestrebungen zur Dekarbonisierung der Wirtschaft gewinnt es nun auch als Transportvektor stark an Bedeutung.

Wasserstoff hat zwar den höchsten Energiegehalt pro Kilogramm aller Moleküle im Universum, ist aber auch das kleinste Molekül. Seine volumetrische Energiedichte ist unter normalen atmosphärischen Bedingungen äußerst gering (0,09 kg/m³). Daher kann Wasserstoff nur dann wirtschaftlich transportiert werden, wenn er verflüssigt wird, wodurch sich seine Energiedichte erhöht. Die entsprechende Technologie befindet sich derzeit noch in der Entwicklung. Allerdings hat flüssiger Wasserstoff (LH2) einen Siedepunkt von etwa -253 °C. Um ihn so kalt zu halten, ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich.

Der Siedepunkt von flüssigem Ammoniak liegt bei etwa -33 °C. Flüssiges Ammoniak wird bereits in großem Umfang verschifft, weshalb weltweit Projekte zur Umwandlung von Wasserstoff in Ammoniak geplant sind.

Andere Speichermedien wie flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC, liquid-organic hydrogen carrier) oder Biomethanol sind ebenfalls Optionen für den Transport von Wasserstoff über große Entfernungen.

EagleBurgmann hat bereits an zahlreichen Projekten mitgewirkt, zum Beispiel bei der Ammoniak- und Methanolherstellung. Gerne unterstützen unsere Ingenieure auch Ihr Vorhaben und bringen ihre Anwendungswissen für die sichere und zuverlässige Abdichtung Ihrer Maschinen gewinnbringend ein.


 

Speichern von Wasserstoff

Speichern von Wasserstoff

Wasserstoffspeicher werden ein unverzichtbarer Bestandteil der globalen Wasserstoffinfrastruktur sein, um eine zuverlässige Versorgung mit Strom, Wärme und Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien unabhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeit zu gewährleisten. Ein produzierter Energieüberschuss kann über eine längere Zeit vorgehalten werden, indem die gewonnenen Elektronen in Wasserstoff umgewandelt und als Gas gespeichert werden. Das Gas kann entweder direkt für industrielle Anwendungen wie die Direktreduktion von Eisenerz (DRI) in der Stahlproduktion genutzt werden. Oder auch zur Stromerzeugung in Brennstoffzellen oder Turbinen, wenn keine erneuerbare Energie zur Verfügung steht. 

Für das Speichern stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung: die Druckgasspeicherung, die Speicherung in Form von kryogenen Flüssigkeiten oder die Feststoffspeicherung. Ebenso vielfältig sind die möglichen Speicherorte, die von oberirdischen Behältern oder Metallhydridspeichern bis zu unterirdischen Kavernen und Porenspeicher reichen. 

Damit die eingesetzten Pumpen und Verdichter effizient und sicher betrieben werden können, unterstützt EagleBurgmann mit Beratung und Engineering bei der richtigen Auswahl und anwendungsspezifischen Auslegung der Dichtungstechnik. Mit umfassenden Serviceleistungen unterstützen wir vor Ort.


 

Transport von Wasserstoff

Transport von Wasserstoff

Für den Transport von Wasserstoff über größere Entfernungen gelten Pipelines als kosteneffizienteste Lösung. Die Nutzung und der Umbau des bestehenden Erdgasnetzes für den Betrieb mit reinem Wasserstoff ist daher Gegenstand intensiver Forschung, z.B. hinsichtlich geeigneter Werkstoffe und der Definition von Standards.

Derzeit können Erdgaspipelines ein Gemisch mit bis zu 20 Prozent Wasserstoff transportieren, ohne dass größere Änderungen und damit Investitionen an der Pipeline selbst vorgenommen werden müssen. EagleBurgmann-Produkte, wie z. B. Dichtungen für Kompressoren und die dazugehörige Lageröldichtung CobaSeal, wurden bereits umfangreichen Sicherheitstests unterzogen und haben ihre Eignung für solche Mischgasanwendungen unter Beweis gestellt.

Auf dem Weg zu einer sicher funktionierenden Wasserstoffinfrastruktur haben die Hersteller von Kompressoren und die Anlagenbauer noch einige technische Herausforderungen zu meistern. Unsere erfahrenen Entwicklungs- und Projektingenieure bringen gerne ihr erstklassiges technisches Know-how bei Fragen zu Dichtungstechnik ein.

Unsere verschiedenen Dichtungslösungen werden derzeit für Anwendungen mit reinem Wasserstoff (>99,9 Vol.-%), einschließlich kryogenem Wasserstoff, getestet. Darüber hinaus wurden bereits mehrere Machbarkeitsstudien durchgeführt.


 

Gemeinsam für einen sicheren Umgang mit Wasserstoff

EagleBurgmann ist nicht nur Ihr Zulieferer für exzellente Dichtungstechnik, sondern auch Ihr Service- und Entwicklungspartner für Anwendungen mit Wasserstoff. Unternehmen profitieren von unserer großen Kundennähe, unserer hohen Innovationskraft und unserer einzigartigen technischen Expertise. Ganz gleich, was Ihre Fragestellung in Sachen Dichtungstechnik auch ist.

 

 

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