Wasserstoff aus Ökostrom - Zuverlässige Messung inklusive

Strom aus regenerativen Quellen unterliegt starken Schwankungen und lässt sich nicht speichern. Die Lösung ist ein „Umweg“: Mit Ökostrom lässt sich Wasserstoff erzeugen, der über das Erdgasnetz transportiert und genutzt wird. Das stellt jedoch die Infrastruktur des Gasnetzes und die Messtechnik vor Herausforderungen. Diesen begegnet SICK als Partner in der Energiewende.

Mit Ökostrom lässt sich Wasserstoff erzeugen, der über das Erdgasnetz transportiert und genutzt wird.

Strom aus Wind, Wasser, Sonne oder Biomasse ist elementar für die Energiewende, wirft aber auch Probleme auf: Die Erzeugung schwankt mit den Witterungsbedingungen und ist nicht kalkulierbar. Ein Zuviel an Strom aus Solar- und Windanlagen zu speichern, ist momentan kaum möglich. Abhilfe schafft hier die Technologie Power-to-Gas. Über Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Im Idealfall wird hierfür Strom aus regenerativen Quellen verwendet – was diesen wiederum perfekt nutzbar macht. Der gewonnene Wasserstoff lässt sich vielseitig einsetzen: Neben der Einspeisung in das Erdgasnetz ist z. B. auch der Antrieb von Zügen möglich. Dem Konzept Power-to-Gas kommt damit in der Energiewende eine zentrale Rolle zu, weshalb es derzeit umfangreich erforscht wird.

Derzeit werden in einigen Regionen der Welt bis zu 10 Prozent Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist.

Wasserstoff im Gasnetz

Derzeit werden in einigen Regionen der Welt bis zu 10 Prozent Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist. Wissenschaftler in Europa und Asien untersuchen, ob künftig eine Beimischung von bis zu 20 Prozent Wasserstoff zum Erdgas möglich ist. Denn der zugesetzte Wasserstoff beeinflusst die Eigenschaften des Erdgases: Dichte, Viskosität, Explosivität, Strömungs- und Schallgeschwindigkeiten ändern sich. Das stellt Leitungen, Kompressoren, Dichtungen, Pipelines, Ventile, Messtechnik usw. vor völlig neue Herausforderungen, z. B., was die Gefahr von Lecks und Explosionen oder die Ermittlung des Brennwerts betrifft. Vor diesem Hintergrund stellen sich Gasnetzwerkbetreiber und Gasversorger die Frage, wie sich das auf die Leistung ihrer Gasdurchflusszähler auswirkt.

VIDEO: Flow Metering Systems Competence from SICK for the Oil and Gas Industry

FLOWSIC600-XT misst Wasserstoff zuverlässig

Die Antwort hat das FLOWSIC-Team von SICK am Standort Dresden: „Gemeinsam mit Experten der Klassifikationsgesellschaft DNV SE haben wir die Auswirkungen der Wasserstoffbeimischung auf die Ultraschalltechnologie unserer Geräte getestet: Sie messen wasserstoffhaltiges Erdgas heute schon genauso zuverlässig und stabil wie Erdgas ohne Wasserstoff“, sagt Strategic Product Manager Daniel Heinig. „Etwaige Messunsicherheiten kann das Gerät kompensieren – sogar in Gemischen mit bis zu 10 Prozent Wasserstoff.“ Dennoch ist es möglich, dass bestimmte Applikationen durch die Beimischung von Wasserstoff in den Grenzbereich kommen. „Deshalb bieten wir unseren Kunden an, ihre FLOWSIC-Geräte in der konkreten Anwendung zu prüfen, und geben ihnen eine Empfehlung, ob und welche Umrüstungen notwendig sind, um zukünftig für einen höheren Wasserstoffanteil im Erdgas gerüstet zu sein“, erklärt Daniel Heinig. Denn auch für höhere Wasserstoffbeimischungen von bis zu 30 Prozent hat SICK eine Lösung: „Wir haben eine neue Ultraschallsonde entwickelt, die heute schon in der FLOWSIC600-XT-Produktfamilie optional verbaut wird. Diese kann ein weiteres Spektrum an Applikationen abdecken und in einem noch größeren Bereich sehr zuverlässig und präzise messen“, sagt Produktentwickler Thomas Hegewald. Das bestätigen auch die Ergebnisse eines unabhängigen öffentlichen Tests unter Industriepartnern und mit der DNV SE. Übrigens können auch bereits verbaute FLOWSIC-Geräte mit der neuen Sonde nachgerüstet werden.

Gasdurchflussmessung schlüsselfertig

Die Entwicklung der Sonde stellte das Team vor Herausforderungen, denn Wasserstoff mit seiner sehr geringen Dichte verändert das Verhalten des Schalls im Gasgemisch: „Daraus resultiert eine deutlich höhere Schallgeschwindigkeit. Das macht die akustische Messung schwieriger, weil es zu Schallreflexionen im Messgerät kommen kann“, erklärt Thomas Hegewald. „Das lösen wir mit einer deutlich schmaleren Schallkeule, die Reflexionen von der Seite ausblenden kann und selbst bei kleinen Nennweiten zuverlässig misst. Damit sind die Gasdurchflusszähler FLOWSIC600-XT selbst auf hohe Wasserstoffbeimischungen vorbereitet und für die Kunden eine zukunftssichere Investition.“

Aufbauend auf FLOWSIC600-XT bietet SICK mit FLOWSKID schlüsselfertige Gasdurchflussmess- und mit FLOWRUN ein schlüsselfertiges Flow-Metering-System, bei dem alle Elemente, das Projektmanagement im Vorfeld, die Installation und der Service nach der Inbetriebnahme aufeinander abgestimmt ist.