Kugelhähne für Wasserstoff-Anwendungen Wasserstoff-Wissen gefragt: Die H2-Revolution braucht neue Armaturen

Von Dominik Stephan

Der Einsatz von Wasserstoff ist für viele Industriebereiche von zunehmender Bedeutung – doch das leichte Gas stellt hohe Ansprüche an geeignete Armaturen. Besonders die kleine Molekülgröße des flüchtigen Mediums wird schnell zum Problem für herkömmliche Werkstoffe aus dem Maschinenbau. Anlagenbauer tun also gut daran, das nötige Know-How bei ihren Zulieferern abzufragen.

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Perrin-Kugelhähne für Wasserstoff-Anwendungen
Perrin-Kugelhähne für Wasserstoff-Anwendungen
(Bild: Perrin)

Wasserstoff ist ein Medium mit einem gewissen Gefahrenpotenzial: Das Element bildet sehr kleine Moleküle, die in die Struktur von Stahl-Armaturen eindringen und zu Sprödigkeit und Rissen führen können. Er ist zudem bei geringer Zündenergie schnell brennbar und explosiv. All diese Eigenschaften werden für Anlagenbauer zur Herausforderung, wenn Wasserstoff wirklich im großen Stil Einzug in Industrie; Gasnetze und Verkehr halten soll – mit dem passenden Komponenten und dem Wissen um Werkstoffe und Medien sind aber auch die H2-Herausforderungen beherrschbar.

Das meinen zumindest die Armaturenexperten von Perrin: Die Firma, die kundenspezifizierte Wasserstoff-Kugelhähne nach dem „Engineered and Make to Order“-Prinzip fertigt, kennt die Probleme mit dem kleinsten Element des Periodensystems genau und ist Partner in H2-Verfahren von der Erzeugung (Elektrolyse) über die Speicherung bis zur Umwandlung und Nutzung von Wasserstoff. Applikationen sind u.a. Distribution und Speicherung, zum Beispiel durch Beteiligung an einer Lieferkette für flüssigen Wasserstoff bei -253 °C.

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Die industrielle Nutzung von Wasserstoff hat eine über einhundertjährige Geschichte. Allerdings kann er trotz seines massenhaften Vorkommens nicht als Rohstoff abgebaut werden. Für die Umwandlung des natürlich gebundenen in reinen Wasserstoff braucht man Energie, die bisher oft aus wenig nachhaltiger Erzeugung stammt. Je nach Gewinnungsverfahren und Energiequelle wird industrieller Wasserstoff nach Farben codiert: Konventionell erzeugter „grauer“ Wasserstoff bedeutet hohe CO2-Emissionen. Bei der Erzeugung von „blauem“ und „türkisem“ Wasserstoff fällt CO2 an, das sicher gespeichert werden muss.

Alle Farben im Rohr: Von grünem Gas und blauem H2

„Grüner“ Wasserstoff ist daher das Mittel der Stunde: Windkraft, Photovoltaik und Wasserkraft sind die Hauptquellen erneuerbarer Energie für die Elektrolyse zur Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Von der Erzeugung über die Speicherung bis zum Transport benötigen diese Prozesse Absperrorgane mit hohen Durchflusswerten, die vor allem durch Spezialkugelhähne erreicht werden. Besonders gefragt: Geeignete Kugelhähne, also molchbare und schnell schließende Absperrarmatur mit unverzichtbaren Eigenschaften in Bezug auf Dichtheit und maximale Durchflusswerte.

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Perrin hat extra dafür mit den Clestec-Armaturen eine Produktserie für Wasserstofftankstellen unter Hochdruck bis 1030 bar entwickelt. Weitere Anwendungsbereiche im Umfeld der Wasserstoff-Verarbeitung: Lösungen für hohe Temperaturen bis 850°C, Power to Gas-Elektrolyse und Power to Liquid (synthetische Kraftstoffe).

Auch die Speicherung von H2 in Kavernen kann mit Perrin-Kugelhähnen sicher geregelt werden. Hinzu kommen Anwendungen im Bereich des grünen Wasserstoffs und damit assoziiert Ammoniak und Green Steel. Perrin-Armaturen für Spezialanwendungen kommen überall dort zum Einsatz, wo in groß-industriellen Produktionsanlagen außerordentliche Drücke und Temperaturen Absperrorgane mit höchster Sicherheit, Zuverlässigkeit und Präzision erfordern, die Kugelhähne mit ihrem vollen Durchgang ideal erfüllen.

Wenn Armaturen und Wasserstoff zusammenkommen

So bewähren sich die Kugelhähne bei der Erzeugung und Konversion, Kavernen-Speicherung sowie bei der Nutzung von Wasserstoff. Die Einsatzbereiche sind entsprechend vielfältig: Große Produzenten von Treibhausgasen wie Stahlerzeuger und Zementhersteller können über grün erzeugten Wasserstoff den Ausstoß von CO2 reduzieren. Und auch für den Transportsektor vom Individualverkehr über LKW und Busse bis hin zu Zugantrieben ist die Wasserstoffnutzung von hoher Bedeutung.

Gerade im Schwerlastverkehr besteht hier ein hohes Potenzial zur Dekarbonisierung. Innerhalb des Clestec-Projekts konnte Perrin einen Hochdruckkugelhahn entwickeln, der in Wasserstofftankstellen oder anderen Hochdruckwasserstoffanwendungen eingesetzt werden kann und die Zeit zur Betankung von Fahrzeugen deutlich verringert.

Die dazu benötigten Absperrorgane müssen hochspezialisiert und sicher sein, denn wenn beim Handling von Wasserstoff Leckagen auftreten, können selbst kleinste Mengen des Mediums explosiv reagieren. Daher tun Anlagenbauer und -betreiber gut daran, Zulieferer mit dem nötigen Material- und Anwendungswissen frühzeitig einzubeziehen. | Perrin

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