Kompressor Anlagen

Wasserstoff Kompressoren

Energiegewinnung aus Wasserstoff durch Verdichtung mittels Kompressoren

Zur Verdichtung von Wasserstoff bietet die NEUMAN & ESSER GROUP verschiedene Arten von Wasserstoff Kompressoren an. Wasserstoff hat auf das Gewicht bezogen den mit Abstand höchsten Energiegehalt. Seine Dichte ist im atmosphärischen Zustand mit etwa 90g/m3 sehr gering. Daher muss Wasserstoff zur Erreichung einer nutzbaren Energiedichte komprimiert werden.

Effiziente Verdichtung von Wasserstoff mit Membrankompressoren

Zum einen lässt sich Wasserstoff (H2) mit einem Membrankompressor verdichten. Im Bereich der Membranverdichter besitzt das in Mülheim an der Ruhr ansässige NEA GROUP Mitglied Andreas Hofer Hochdrucktechnik viele Jahre Erfahrung. Mit diesen Wasserstoff Kompressoren können kleinere bis mittlere Mengen des sauberen Energieträgers sehr effizient und leckagefrei auf sehr hohe Drücke von bis zu mehr als 5.000 bar verdichtet werden. Bei dauerhaftem Betrieb erreicht der Membranverdichter eine sehr hohe Lebensdauer der Membrane. Es gibt viele Nutzer die ihre Membrane weit mehr als ein Jahr im Dauerbetrieb laufen lassen. Im intermittierenden Betrieb verringert sich die Lebensdauer der Membrane und ein Austausch muss vorgenommen werden.

Verdichtung kleinerer Mengen an Wasserstoff mit trockenlaufenden Kolbenkompressoren

Für solche volatilen Nutzungsszenarien stellen trockenlaufende, hydraulisch angetriebene Kolbenkompressoren (TKH) eine geeignete Verdichterlösung von HOFER dar. Der TKH kann Enddrücke von bis zu 3.000 bar erreichen. Mit der Hydraulik des TKH ist die Regelung der Hub-Zahl (Hübe pro Minute) möglich. Zu den Eigenschaften des TKH zählen weiterhin, dass er sowohl ölfrei als auch technisch abriebfrei ist. Bei kleinen Liefermengen, wie zum Beispiel bei Wasserstofftankstellen für PKW, ist der TKH der ideale Wasserstoff Kompressor.

Kolbenverdichter für die Verdichtung großer Mengen an Wasserstoff

Werden große Mengen ölfreien Wasserstoffs bei Drücken von unter 250 bar benötigt, sind die tausendfachbewährten, trockenlaufenden und API 618 konformen NEA Kolbenverdichter das Mittel der Wahl. Weit über 10 MW Antriebsleistung lassen sich hier mit bekannt hohem Wirkungsgrad zur Verdichtung einsetzen. Lässt die Anforderung geringe Restölmengen im Gas zu, sind sogar Drücke bis 600 bar möglich.

Wenn größere Liefermengen und hohe Enddrücke öl- und technisch abriebfrei benötigt werden, stellt der Hybrid Kompressor, der die Prinzipien des Kolbenkompressors und des Membranverdichters kombiniert, einen weiteren geeigneten Wasserstoff Kompressor dar. 

Warum Wasserstoff?

Speicherung und Transport von Energie mithilfe komprimierten Wasserstoffs

Im Zuge des auf der Pariser Klimakonferenz 2015 getroffenen Klimaschutzabkommens hat sich Europa große Ziele gesetzt. Bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen um mindestens 40 % im Vergleich zum Jahr 1990 gesenkt werden. Bis 2050 soll Europa gar klimaneutral wirtschaften. Um einen nachhaltigen Weg zur Energiewende beschreiten und die Kopplung der Sektoren Energie, Wärme und Verkehr wetterunabhängig durchführen zu können, sind alternative Energieträger und -speicher notwendig. Ein Speichermedium mit enormem Potenzial ist Wasserstoff (H2). So kann Energie, die aus erneuerbaren Quellen wie Windkraft, Solarthermie, Photovoltaik, Wasserkraft oder Biogas gewonnen wird, in Wasserstoff (H2) umgewandelt und dann mithilfe von Wasserstoff Kompressoren gespeichert und transportiert werden. Somit werden nachhaltiger Umgang mit den natürlichen Ressourcen sowie Wohlstand und Entwicklung miteinander vereinbar.

Wasserstoff Kompressoren in der Mobilität

Wasserstoff Kompressoren an Tankstellen

Auch im Bereich der Mobilität ist Wasserstoff (H2) ein großes Zukunftsthema. An Wasserstofftankstellen werden Brennstoffzellen mit gasförmigem Wasserstoff betankt. Für diese Betankung sind Drücke von bis zu 1.000 bar notwendig und es darf bei der Verdichtung nicht zu Gasunreinheiten und Abrasion kommen. Zudem muss der Wasserstoff Kompressor ölfrei und leckagefrei arbeiten. Abhängig vom gefoerderten Volumenstrom ist entweder der TKH oder der Membranverdichter von HOFER die ideale Lösung. 

Wasserstoff im Schwerlastverkehr

Der Hauptfokus der wasserstoffgestützten Mobilität liegt derzeit im Schwerlastverkehr. Da hier große Energiemengen benötigt werden, sind Batterien als Speicher ungeeignet. Es gibt bereits mehrere Nutzfahrzeuganbieter, die brennstoffzellen-elektrische Fahrzeuge mit größeren Reichweiten sowie kurzen Betankungszeiten anbieten.

Wasserstoff im Schienenverkehr

Schienengebundene Mobilität ist ein weiteres prädestiniertes Anwendungsfeld für Wasserstoffmobilität. Anstelle von Diesel bietet sich sauberer Wasserstoff (H2) in nicht elektrifizierten Schienennetzabschnitten an. Es fahren bereits mehrere wasserstoffelektrische Züge mit Reichweiten von über 800 km und Höchstgeschwindigkeiten von mehr als 140 km/h.

Wasserstoff für die klimaneutrale Schifffahrt

Auch in der klimaneutralen und schadstofffreien Schifffahrt kommt Wasserstoff zum Einsatz. Es gibt bereits vereinzelt Fähren und Schiffe, die wasserstoffelektrisch betrieben werden. Zudem sind derzeit synthetische Kraftstoffe, die aus Wasserstoff und eingefangenem Kohlendioxid entstehen, im Gespräch. Solche maßgeschneiderten CO2-neutralen Kraftstoffe könnten auch ein Treibstoff der Luftfahrt der Zukunft werden.

Wasserstoff in der Industrie und Gebäudetechnik

Wasserstoff ist ein wichtiger Grundstoff oder Reaktionspartner in chemischen, petrochemischen und industriellen Prozessen

Die Sektorkopplung, die Elektrizität, Wärme und Verkehr zur effizienteren Nutzung von Energie sowie der Erreichung der Klimaziele miteinander verknüpft, nutzt Power-to-X als einen wichtigen Bestandteil. Im Bereich Power-to-Steel geht es um die „Entfossilisierung“ der Stahlproduktion. Hier wird Elektrizität zur Durchführung von Schmelzprozessen genutzt. CO2-neutral gewonnener Wasserstoff wird als Substitut für Koks im Reduktionsprozess eingesetzt. Auch in Raffinerien gibt es erste Projekte, in denen Wasserstoff aus der Elektrolyse, z.B. für die Entschwefelung, genutzt wird. Es gibt allerdings auch kleine Anwendungen in der Industrie, die sich von langausdauernden Flurförderfahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb bis hin zu Notstromaggregaten auf Wasserstoffbasis erstrecken. Diese liefern, wie kleine Brennstoffzelleneinheiten für Wohngebäude auch, Elektrizität und Wärme und hinterlassen nur Wasser als Endprodukt.

Transport und Speicherung von Wasserstoff

Metallhydridspeicher, flüssige Wasserstoffträger oder Druckbehälter zur Speicherung von Wasserstoff

Zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff gibt es viele verschiedene Möglichkeiten. Für kleinere Mengen an Wasserstoff bieten sich Metallhydridspeicher oder flüssige, organische Wasserstoffträger (LOHC) an. Hier wird Wasserstoff bei mittleren Drücken an Trägersubstanzen gebunden und kann später wieder freigesetzt werden. Eine andere Methode der Speicherung und des Transports ist die Abfüllung in Druckbehältern, die teilweise als Flaschenbatterien oder als sogenannte Tube Trailer auch für den Transport genutzt werden können. Für große Transportmengen, etwa 10.000 Nm3/h bis 1.000.000 Nm3/h, sind Pipelines verschiedener Durchmesser und Druckstufen das geeignete Transportmedium. Große Pipelines können zudem als Speicherbehälter genutzt werden. Zur Speicherung sehr großer Energiemengen, mit denen auch eine mehrwöchige Dunkelflaute überbrückt werden kann, sind Kavernenspeicher in Salzstöcken hervorragend geeignet. Hier laufen bereits erste Pilotprojekte in verschiedenen Ländern.

Herstellung von flüssigem Wasserstoff

Flüssiger Wasserstoff (LH2) wird durch Vorverdichtung und Kühlung mittels Kompression und Expansion hergestellt. Das Verfahren ist energieaufwändiger und bietet sich hauptsächlich für den ozeanüberquerenden Langstreckentransport mit Tankschiffen an.

Wenn immer es um die Speicherung und den Transport von Wasserstoff geht, spielt eine effiziente Verdichtung mit modernen Verdichteranlagen die zentrale Rolle.

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