Themengebiet: Kompressortechnologie

Höchstdruck für Reinstgase auf Trailern

Reinstgase auf Trailern

Wasserstoff wird derzeit in der Regel durch Dampfreformierung oder Chlor-Alkali-Elektrolyse erzeugt.

Die Distribution dieses Gases erfolgt angepasst an die individuellen Anforderungen der Kunden. Heute werden über Pipelines bereits große Mengen an Wasserstoff transportiert; angeschlossen sind hieran jedoch nur Erzeuger und Verbraucher im groß-industriellen Maßstab. So existiert in NRW eine 240 km lange Wasserstoffpipeline, die Reformer, Raffinerien und Chemiebetriebe verbindet. Abnehmer mittlerer oder kleinerer Mengen werden über Druckgasflaschen auf Trailern versorgt – gasförmig oder auch flüssig. Welches Verdichtungsprinzip zum Tragen kommt, ist abhängig vom Befülldruck und den Standzeiten.

»Auch bei hohem Druckniveau sind Standzeiten des Membranverdichters bis zu 8.000 Betriebsstunden möglich. Die Zukunft gehört dem Membranverdichter.«

Heinz Eschner, Area Sales Manager NEUMAN & ESSER

Trailer mit 200 bar Befülldruck

Für diese Anwendung waren ursprünglich stehende, zwei- bis dreistufige Trockenlauf-Kolbenverdichter im Einsatz. Der Enddruck bewegte sich zwischen 210 barg und 220 barg.

Die Standzeiten waren abhängig von den Befüllintervallen der Trailer. Bei permanenter Befüllung von Wasserstoff mit nur wenigen Start und Stops pro Monat konnten zwischen 4.000 und 8.000 Betriebsstunden erreicht werden.

Die Abfüllunternehmen suchten jedoch nach wirtschaftlicheren Lösungen und haben sich daher für Trailer mit 300 bar Befülldruck entschieden.

Trailer mit 300 bar Befülldruck

Für diese Anwendung kommt ein Trockenlauf-Kolbenverdichter nicht in Frage. Die Standzeiten wären dafür mit weniger als 1.000 Betriebsstunden nicht wirtschaftlich. Auch ein geschmierter Kolbenverdichter wäre dafür nicht geeignet, da das im Gasstrom befindliche Schmieröl wieder aufwändig abgeschieden werden müsste. Eine Ölabscheidereinheit bzw. Filtersystem hätte nur eine geringe Standzeit von ca. 1.000 bis 2000 Betriebsstunden. Die Filterpatronen sind dementsprechend kostenintensiv. Außerdem würde der Restölgehalt nach dieser Filtereinheit immer noch ca. 3 bis 5 ppm betragen. Das wäre insbesondere für die Anwendung der Elektromobilität viel zu hoch. Hier ist absolute Wasserstoffreinheit gefragt.

Daher kommt für diesen Bedarfsfall nur der Membranverdichter in Frage. Der zu verdichtende Gasstrom ist komplett ölfrei. Die Alternative mit einem anderen Verdichtungsprinzip überzeugt zahlreiche Kunden wegen der schlechten Performance nicht mehr. Sie gehen daher dazu über, diese im Einsatz befindlichen Maschinen sukzessive durch Membranverdichter zu ersetzen. Während früher bei 200 bar Befülldruck noch ein zweistufiger Membranverdichter eingesetzt wurde, wird er für Anwendungen bis 300 bar vierstufig ausgelegt.

Trailer mit 500 bar Befülldruck

Je höher der Druck bei der Verdichtung eines hochreinen Gases, desto mehr spricht dies für den Einsatz des Membranverdichters. Sein Leistungsspektrum reicht bis 5.000 bar Enddruck, vier Stufen an einem Triebwerk und einer Leckagefreiheit von bis zu 10^-6 mbar l/sec. Einige Gaselieferanten haben jüngst Trailer mit einem Druckniveau von 500 bar entwickelt, um die Transportkapazität pro Trailer zu erhöhen. Andere Hersteller ziehen nach. Die Transportmenge wird damit von gut 500 kg auf etwa 1100 kg erhöht. Wird der Wasserstoff verflüssigt, kann ein Trailer sogar etwa 4 t an Wasserstoff transportieren. Auch bei diesem hohen Druckniveau sind Standzeiten des Membranverdichters bis zu 8.000 Betriebsstunden möglich. Die Zukunft gehört dem Membranverdichter!